陳濤
摘 要:得益于技術(shù)進(jìn)步和替代燃料的發(fā)展,2008年以來,美國石油對外依存度逐漸降低。國際能源署報告指出,美國現(xiàn)已成為天然氣凈出口國,并將于2020年前后成為石油凈出口國。中國是目前世界上最大的能源消費(fèi)國,隨著經(jīng)濟(jì)、社會的發(fā)展,石油、天然氣的缺口將繼續(xù)增大。梳理美國在能源獨(dú)立方面的相關(guān)舉措,對研究中國能源安全問題具有積極意義。
關(guān)鍵詞:能源獨(dú)立;替代能源;能源安全
1903年,美國人Henry Ford創(chuàng)立了福特汽車公司。1908年,福特公司生產(chǎn)出世界上第一輛屬于普通百姓的“福特T型車(Ford Model T)”,從此,汽車開始走進(jìn)千家萬戶,美國成為了“車輪上的國度”。如今,100年過去了,美國經(jīng)歷了上世紀(jì)前半葉本國石油工業(yè)的繁榮、1973年和1978年兩次石油危機(jī)的沖擊以及新世紀(jì)頁巖氣革命的鳳凰涅槃,正在逐步實(shí)現(xiàn)能源獨(dú)立。
1 美國近40年石油進(jìn)口簡況
自1976年以來,能源安全或者說能源獨(dú)立已成為歷屆美國總統(tǒng)競選時的焦點(diǎn)話題之一,Ronald Bailey(美國《Reason(理性)》雜志科技專欄記者)就曾在其撰寫的《Energy Independence: The Ever-Receding Mirage 30 years of presidential futility and failure》一文中記述過這個現(xiàn)象[1]。
能源安全被提上公共議程要追溯到1973年爆發(fā)的第一次石油危機(jī)。當(dāng)時,因美國在贖罪日戰(zhàn)爭(即第四次中東戰(zhàn)爭)中支持以色列,部分歐佩克(OPEC)國家對其實(shí)施了石油禁運(yùn),導(dǎo)致美國國內(nèi)油價短時間內(nèi)暴漲,隨后發(fā)生燃料短缺,在加油站等待加油的汽車一度排成蜿蜒數(shù)英里的長龍。為渡過危機(jī),時任美國總統(tǒng)的尼克松設(shè)立了專業(yè)委員會,提出“Project Independence(獨(dú)立計劃)”,欲在1980年之前將石油凈進(jìn)口量減少至零。這是美國能源獨(dú)立的初次探索,不過未能實(shí)現(xiàn)。
1973年,美國原油和成品油的凈進(jìn)口量大約是600萬桶/天。到1977年,這一數(shù)字上升到850萬桶/天。1978年后,受第二次石油危機(jī)影響,進(jìn)口量開始下降,截止1985年,下降到400萬桶/天。但隨后20年進(jìn)口量逐漸恢復(fù)并持續(xù)上升,2005年達(dá)到1250萬桶/天。
美國石油對外依存度發(fā)生質(zhì)變是在2008年金融危機(jī)以后。起初,分析人士認(rèn)為進(jìn)口量下降是經(jīng)濟(jì)衰退所致,但隨著2009、2010年全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇,美國原油和成品油進(jìn)口仍然呈下降趨勢。究其原因,主要是油氣田開發(fā)技術(shù)進(jìn)步所帶來的美國本土石油產(chǎn)量飛速增長,例如致密油氣藏的商業(yè)化生產(chǎn)、水平鉆井和水力壓裂技術(shù)在頁巖氣開發(fā)中的應(yīng)用。到2014年,凈進(jìn)口量回落至500萬桶/天,并在后來幾年中保持下降趨
勢[2]。
2 美國對石油替代能源的探索
用其他能源替代石油主要有兩方面的原因:一是石油資源不可再生,最終會被耗盡;二是使用石油會產(chǎn)生許多外部成本,例如環(huán)境污染、全球暖化等。需要指出的是,目前尚無任何指標(biāo)表明石油將要耗盡,且使用石油產(chǎn)生的外部性問題也已經(jīng)被部分內(nèi)化了,但考慮到社會、經(jīng)濟(jì)永續(xù)發(fā)展,尋求石油的替代燃料仍是必然的。美國自上世紀(jì)70年代以來,主要從以下幾個方面采取了若干措施。
2.1 提高能源使用效率
就石油而言,提高能源使用效率意味著在相同數(shù)量和類型的運(yùn)輸中使用更少的燃料。這是美國自20世紀(jì)70年代以來一直采用的主要方法。最典型的案例是1975年美國實(shí)施的“Corporate Average Fuel Economy(企業(yè)平均燃油經(jīng)濟(jì)性)”計劃,英文縮寫為“CAFE”[3]。該計劃使美國乘用車的平均燃油經(jīng)濟(jì)性從1974年的每加侖14英里增加到1985年的每加侖27英里,10年間翻了一番。2010年,政府出臺了新的標(biāo)準(zhǔn),并將卡車、公共汽車和其他重型設(shè)備也納入到管理范圍,截至2016年,美國機(jī)動車燃油經(jīng)濟(jì)性提高到每加侖34
英里。
2.2 汽車發(fā)動機(jī)改造
天然氣已經(jīng)在南美洲和亞洲的汽車中廣泛使用,其優(yōu)點(diǎn)是不需要對目前的燃油發(fā)動機(jī)進(jìn)行太大的技術(shù)改造。2008年,美國石油投資人T. Boone Pickens提出一項名為“Pickens Plan(皮肯斯計劃)”的計劃,核心內(nèi)容是對美國的大部分車輛進(jìn)行改造,改用天然氣驅(qū)動,同時發(fā)展風(fēng)力發(fā)電(目的是將用于發(fā)電的天然氣轉(zhuǎn)為車用燃料)。美國天然氣資源豐富,價格便宜,車輛改裝在技術(shù)上可行,世界上許多地方也有成功經(jīng)驗(yàn),但皮肯斯計劃在美國推廣時也遇到一些障礙,例如:天然氣汽車需要安裝體積較大的儲罐以保證續(xù)航;很多地區(qū)尚無大型的加氣基礎(chǔ)設(shè)施;不少民眾認(rèn)為燃?xì)馄嚨男阅艿陀谕燃壍娜加推嚕卉囕v的改造費(fèi)用較高(每輛車1500-2500美元)等。
2011年,美國政府通過一項名為“The New Alternative Transportation to Give Americans Solutions Act(NAT GAS Act)”的法案。這項法案很大程度上遵循了皮肯斯計劃的建議,其目標(biāo)是在道路上投放25萬輛燃?xì)馍逃密嚕ò竷?nèi)包含各種旨在發(fā)展小型燃?xì)廛囮牭呢敹悆?yōu)惠政策。目前,天然氣在出租車、校車、城市垃圾車、長途運(yùn)輸車隊等行業(yè)廣泛使用。
2.3 電動汽車
電力取代燃油主要有兩種方式:電動汽車和電氣化鐵路。如果電動交通工具普及,石油進(jìn)口將大幅減少,但目前看來電動汽車取代燃油汽車還需要時間。一方面,很多電動汽車的最大里程不足100英里,并需要數(shù)小時才能完成充電,不適合長途旅行。雖然美國90%的普通民眾出行往返距離不超過40英里,電動汽車可以勝任,但當(dāng)一天的駕駛距離超過100英里時,人們就需要另外的車輛。另一方面,目前電動汽車的價格通常比同級別的燃油汽車多出10000美元,再加上鋰電池的性能和壽命等技術(shù)問題尚未完全攻克,電動汽車的投資回收期甚至超出了其本身的使用年限。盡管如此,電動汽車這一細(xì)分市場當(dāng)前正處于繁榮時期,這種繁榮是否會持續(xù)下去還有待
觀察。
2.4 生物質(zhì)燃料和沼氣
玉米乙醇(由玉米、甘蔗等高糖作物發(fā)酵產(chǎn)生)和生物柴油(由大豆制成)是目前美國使用最多的兩種生物質(zhì)燃料。美國加油站提供的E15汽油和B20柴油就是常規(guī)化石汽、柴油與玉米乙醇或生物柴油的混合物。生物質(zhì)燃料可以實(shí)現(xiàn)100%的國產(chǎn)化,但此類燃料開發(fā)過程中的一些問題會阻礙其推廣。一方面,翻耕、播種、施肥、收割、運(yùn)輸、加工、發(fā)酵和蒸餾乙醇的過程是非常耗能,從某種程度上講,生產(chǎn)乙醇所需的能量比從乙醇中獲取的能力還要多。另一方面,將大量的玉米、大豆用于生產(chǎn)生物質(zhì)燃料,會影響糧食的價格和供給能力[4]。
沼氣的特性與天然氣相似,主要成分是甲烷,來源于有機(jī)物的厭氧分解。垃圾填埋場、污水處理廠和動物養(yǎng)殖場都有機(jī)會捕獲和利用這種可燃?xì)怏w。沼氣在美國主要用于發(fā)電,但越來越多的企業(yè)將其應(yīng)用到運(yùn)輸領(lǐng)域。一些大型的垃圾拖運(yùn)公司,例如Waste Management,就在使用填埋場收集的沼氣作為垃圾車的燃料。利用沼氣有諸多好處,同時也存在著車輛改造、運(yùn)輸距離等方面的局限,這一點(diǎn)同天然氣
類似。
3 小結(jié)
根據(jù)國際能源署(IEA)2017年的報告,美國現(xiàn)已成為天然氣凈出口國,并將于2020年前后成為石油凈出口國,這都得益于能源效率提升和替代燃料的發(fā)展。中國是目前世界上最大的能源消費(fèi)國,隨著經(jīng)濟(jì)、社會的發(fā)展,石油、天然氣的缺口將繼續(xù)增大。梳理美國在能源獨(dú)立方面的相關(guān)舉措,對研究中國能源安全問題具有積極意義。
參考文獻(xiàn):
[1]Ronald Bailey.Energy Independence: The Ever-Receding Mirage 30 years of presidential futility and failure[J].Reason Magazine, 2004,(7).
[2]Energy Information Administration (EIA).U.S. Net Imports of Crude Oil and Petroleum Products[EB/OL].2018-7-26.
[3]https://www.eia.gov/dnav/pet/hist/LeafHandler.ashx?n=pet&s;=mttntus2&f;=m.
[4]National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA).Corporate Average Fuel Economy[EB/OL].2018-7-28.
[5]https://www.nhtsa.gov/laws-regulations/corporate-average-fuel-economy.
[6]Ilya Gelfand, Sieglinde S. Snapp, G. Philip Robertson.Energy Efficiency of Conventional, Organic, and Alternative Cropping Systems for Food and Fuel at a Site in the U.S. Midwest[J].Environmental Science & Technology, 2010,(10).