以美國四州為例能源結(jié)構(gòu)的分析

周聰　楊蓉　郭晴

摘 要：本文中，我們將以美國四個州為例，分析33年間能源結(jié)構(gòu)的變化以及清潔能源的發(fā)展情況。為了更好的體現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)的變化，引入了能源強(qiáng)度的概念。最后根據(jù)分析結(jié)果對四個州的能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比和評估，以得出針對不同地區(qū)的發(fā)展建議。

關(guān)鍵詞：能源結(jié)構(gòu) 清潔能源 能源消費(fèi)強(qiáng)度

中圖分類號：TE0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）10-0-01

引言

隨著時代的進(jìn)步，可持續(xù)發(fā)展的觀念已經(jīng)被各國重視起來，各國在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時，也在關(guān)心自己的能源結(jié)構(gòu)是否足夠清潔。美國是目前世界上最大的國家，擁有較完備的能源結(jié)構(gòu)。而且美國有相對比較完善的能源用量記錄，便于分析。所以，我們獲取了加利福尼亞州，亞利桑那州，新墨西哥州和德克薩斯州四個州1977年到2009年33年間各項能源的消耗量。以這些州為例，分析這五十年間的能源結(jié)構(gòu)的變化趨勢，來評價這些州發(fā)展清潔能源的情況。

一、能源分類

首先，我們對能源進(jìn)行合理的分類。為了與獲得的數(shù)據(jù)相契合，將總能源消耗分為清潔能源消耗和化石燃料消耗，清潔能源消耗分為可再生能源消耗和核能消耗。為了簡化分析過程，這里分析能源結(jié)構(gòu)時，主要考慮各能源的消耗量，因為消耗量會直接體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)效益和污染排放上面。

二、四個州1977-2009年的能源概況

能源的使用效率是研究一個地區(qū)的能源結(jié)構(gòu)比較直觀的體現(xiàn)。為了衡量一個地區(qū)的能源使用效率，我們來介紹一下能源消耗強(qiáng)度ECI。它可以通過整個國民經(jīng)濟(jì)多個行業(yè)來計算，計算范圍越廣，結(jié)果越有說服力。這里ECI的計算方法為實際生產(chǎn)總值每美元消耗的能源，能量消耗強(qiáng)度越低，表明能源的利用更高效。根據(jù)已獲取到的數(shù)據(jù)，獲得33年來各個州能源消耗強(qiáng)度以及清潔能源消耗量的變化曲線。

如圖（1）所示，所有四個州的能源強(qiáng)度總體都呈下降趨勢，表明在33年間，能源利用率整體上是呈現(xiàn)上升趨勢。在核能方面，新墨西哥幾乎沒有使用核能，而其它三個州相差不大。在可再生能源消費(fèi)方面，加利福尼亞州遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于其他三個州。亞利桑那州和德克薩斯的差別不大，新墨西哥的可再生能源在21世紀(jì)剛剛起步。

綜上所述，這四個州的能源使用效率整體正在增加。但還是可以看出各個州之間的有較大差距，特別是新墨西哥州的清潔能源才剛剛起步，而加利福尼亞州的清潔能源已經(jīng)有較好的發(fā)展。

三、各州清潔能源消耗占比

單憑清潔能源的消耗量，并不能完全體現(xiàn)當(dāng)?shù)氐哪茉唇Y(jié)構(gòu)。所以我們使用MATLAB繪制1977年到2009年間各州清潔能源消耗量占比的變化趨勢。

如圖（二）所示，亞利桑那州清潔能源占比最高，新墨西哥州和德克薩斯州的清潔能源占比遠(yuǎn)小于其他兩州。雖然德克薩斯州清潔能源消耗量不低，但是化石能源消耗依舊占絕大部分。

結(jié)語

本文我們引入能源強(qiáng)度的概念來評估四個州33年間的能源結(jié)構(gòu)變化情況?？偟膩碚f，四個州的能源結(jié)構(gòu)都在朝清潔能源的方向發(fā)展。能源消耗強(qiáng)度在33年間減少到原來的30%至50%，可以看出能源的利用效率整體在不斷地提高。一方面，能源消耗強(qiáng)度與經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般第三產(chǎn)業(yè)能源利用率較高，服務(wù)業(yè)的發(fā)展會導(dǎo)致能源消費(fèi)強(qiáng)度的下降。另一方面，生產(chǎn)效率會對能源消費(fèi)強(qiáng)度產(chǎn)生負(fù)向影響，就是隨著生產(chǎn)技術(shù)的提高和節(jié)能技術(shù)開發(fā)，能源的利用率會得到提升。

根據(jù)世界銀行的數(shù)據(jù)，加利福尼亞州與德克薩斯州2016年GDP總量分別為21560億美元和16526億美元，位居全美第一第二，是名副其實的發(fā)達(dá)地區(qū)。而亞利桑那州和新墨西哥州州位列第21位和第37位，屬于中等偏下水平。經(jīng)濟(jì)實力的差異在很大程度上會影響到能源結(jié)構(gòu)的發(fā)展。新墨西哥州在核電方面沒有幾乎發(fā)展，可再生能源的消耗量也相當(dāng)有限。在本身經(jīng)濟(jì)實力不足的情況下，要求其立刻開發(fā)清潔能源，提高能源利用效率并不合適。而德克薩斯州屬于典型的工業(yè)大州，雖然清潔能源消耗量不低，但化石燃料消耗占絕大多數(shù)，最應(yīng)當(dāng)開發(fā)清潔能源。可見不同地區(qū)的實際情況各不相同，勢必需要不同的能源發(fā)展策略。

優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：

為了簡化問題，把能量結(jié)構(gòu)通過來各項能源的消耗來體現(xiàn)。

為了描述能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)動態(tài)演化，運(yùn)用能量消耗強(qiáng)度，對能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了橫向和縱向分析。

缺點(diǎn)：

本文分析能源結(jié)構(gòu)時沒有考慮能量的產(chǎn)量和不同能源之間的轉(zhuǎn)換。

本文雖然引入能源消耗強(qiáng)度和信息熵的概念來描述能源結(jié)構(gòu)的變化，但是并不能定量分析四個州能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣。

參考文獻(xiàn)

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