美国能源电力转型的特征与启示-中国储能网
2024 01/31 09:10:00
来源:南方能源观察

美国能源电力转型的特征与启示

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作者:栗楠

  中国储能网讯:作为全球能源消费大国,美国能源转型在政策摇摆中体现较大韧性,形成了以传统油气为支撑、清洁发展为导向、可再生能源多元化发展的能源供应格局。重返气候变化《巴黎协定》后,拜登政府进一步提出“35-50”气候治理长期目标,即到2035年实现无碳发电,到2050年实现净零排放,为美国能源转型按下“加速键”。

 一、美国能源电力转型特征

  美国能源转型呈现以下特征:一是通过“去煤增油提气”连续四年实现自给自足。2015年以来,煤炭产量下降2.74亿吨,原油产量增加245万桶/日,天然气产量增加2478亿立方米,一次能源生产总量提高5.3亿吨标准煤,达到37.1亿吨标准煤。二是非化石能源消费占比波浪式上升。2015年以来,非化石能源消费占比提高2.5个百分点,2022年达到21.3%,与2020年基本持平。风能、太阳能引领非化石能源发展,在非化石能源消费中的占比分别由9.7%、2.3%提高到18.0%、8.8%。三是生物质能、风能、太阳能三类可再生能源消费加总首次超越煤炭。2022年生物质能、风能、太阳能消费占比分别为4.9%、3.8%、1.9%,三者之和比煤炭消费占比高0.8个百分点。

  美国电力转型呈现以下特征:一是风光装机首次超过气电装机的一半。2015年以来,风光装机由0.96亿千瓦提高到2.54亿千瓦,占比提高12.3个百分点,已超过4.97亿千瓦气电装机的一半。二是可再生能源发电量首次超过煤电。2015年以来,煤电发电量占比由33.0%降至19.2%,可再生能源发电量于2020年超越核电后再次超越煤电,占比由13.6%提高到22.6%。三是电力价格整体上扬,工业、交通电价增速较大。2022年终端电力平均价格为0.84元/千瓦时,同比上涨12.5%。工业、交通、商业、居民电价分别为0.57元/千瓦时、0.78元/千瓦时、0.84元/千瓦时、1.02元/千瓦时,同比分别上涨17.7%、14.3%、11.9%、10.7%。

  二、美国能源转型优势与经验

 一是能源安全底线牢固坚实。与欧洲高比例可再生能源、激进的碳减排目标政策不同,美国是在“能源独立”的前提下优化能源结构,以市场和创新推动“去煤增油提气”,促进非化石能源发展。美国煤炭消费于2005年达到峰值8.2亿吨标准煤后,截至目前减少了56.8%,但在页岩气革命的推动下,天然气迅速填补煤炭退出的缺口,目前消费量已超过煤炭的3倍,原油、天然气产量均位居全球第一,形成新增非化石能源基本满足能源需求增量、化石能源存量保持稳定、能源安全保障能力得到全面增强的能源生产消费格局。

  二是非化石能源多元均衡发展。美国非化石能源消费结构中,风能、太阳能仅占26.8%,核能、生物质能消费量远远高于风能或太阳能,尤其生物液体燃料产量和消费量处于全球较高水平。早在2000年,美国就出台《生物质研究法》,设立生物质研发委员会和技术咨询委员会,持续推动生物质资源的研究、开发和利用。2004年出台《创造就业法案》,针对生物柴油规定,每混合一加仑生物柴油可以享受1美元的税收抵免。2009年成立由农业部、能源部和环保局共同领导的生物燃料跨机构工作小组,进一步推动生物液体燃料在全国范围内的生产和使用。如今,美国燃料乙醇年产量约150亿加仑,生物柴油产量约26亿加仑,均位列世界第一。

  三是聚焦前沿科技推动创新。自2007年成立先进能源研究计划署以来,资助了生物燃料、储能技术、碳捕集技术、建筑节能技术等数百个研究项目,其中多项技术已取得重大进展并走向商业化应用。2021年,美国能源部推出“能源攻关计划”,计划在未来10~15年时间集中推进若干关键领域的科技创新,目前已启动氢能、长时储能、负碳技术、增强型地热系统、浮动式海上风能、工业供热等6项能源攻关计划。2023年,美国能源部发布《美国国家清洁氢能战略路线图》,提出加速清洁氢的生产、处理、交付、存储和应用,预计2030年清洁氢年产量达到1000万吨。

  四是发力清洁能源产业链供应链。2021年,拜登政府发布《建立弹性供应链、重振美国制造业、促进广泛增长》研究报告,重点对半导体制造和先进封装、大容量电池、关键矿物和材料、医疗用品和原料药等4类关键产品供应链进行综合评估。2022年,美国能源部发布《美国确保供应链以实现强韧清洁能源供应转型战略》,这是美国首个保护清洁能源供应链的全面战略,提出了增加国内原材料供应、扩大国内制造能力、投资并建立多样可靠的国外供应链等7项关键策略,以确保清洁能源制造和创新的全球领先地位。同年,拜登政府签署《通胀削减法案》,涵盖高达7400亿美元的长期营商奖励及税项宽免,其中约3690亿美元补贴支持电动汽车、关键矿物、清洁能源、电力生产和投资等领域,多维度带动美国清洁能源产业发展。

  三、启示与建议

  党的二十大报告指出实现碳达峰碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,强调积极稳妥推进碳达峰碳中和,为新时期能源转型发展提供了根本遵循。我国能源发展应深入贯彻落实党的二十大精神,以能源安全为前提,以科技创新为支撑,深入推进能源革命,加快规划建设新型能源体系。

  一是增强能源生产保障能力,有计划分步骤实施碳达峰行动。立足我国富煤贫油少气的能源资源禀赋,坚持先立后破,稳住煤炭基本盘,加快推动煤炭产能核增和先进产能释放,加强煤炭产量调度和电煤运输保障,充分发挥煤炭在能源系统中“压舱石”作用。深入推进油气增储上产“七年行动计划”,加快页岩油、页岩气、煤层气等非常规油气资源勘探开发力度,实现油气产量较快增长。加快发展风电、太阳能发电,因地制宜开发水电,积极安全有序发展核电,以保障国家能源安全和经济发展为底线,有计划分步骤实现清洁低碳能源对高碳化石能源的逐步替代,推动能源绿色低碳转型平稳过渡。

  二是充分挖掘其他可再生能源利用潜力,推进可再生能源多元化发展。将生物质能、地热能等资源作为风能、太阳能等主要可再生能源的有益补充,稳步发展城镇生活垃圾焚烧发电,有序发展农林生物质和沼气发电,因地制宜发展生物质能清洁供暖,推进先进生物液体燃料产业化发展;积极推进地热能供热制冷,在具备高温地热资源条件的地区有序开展地热能发电示范。因地制宜开发利用海洋能,推动海洋能发电在近海岛屿供电、深远海开发、海上能源补给等领域应用,实现更丰富的碳中和解决方案。

  三是加强能源领域关键技术攻关,构建具有战略性前瞻性的低碳技术体系。充分发挥科技创新引领能源发展第一动力作用,紧紧围绕国家能源转型重大战略需求,健全科技创新体系,夯实科技创新基础,全面加强相关脱碳、零碳技术发展的全局性部署,为推动能源技术革命,建设新型能源体系提供坚强保障。加强关键技术攻关,突破关键技术瓶颈,补强产业链供应链短板,巩固非化石能源领域技术装备优势,强化储能、氢能、CCUS等前沿科技领域技术研发与示范,加强高比例新能源并网技术攻关,推动重点行业与领域节能改造,形成完整的具有战略性前瞻性的低碳技术体系。

  四是保障关键矿产开发供应,确保清洁能源上游供应链安全稳定。随着围绕矿产资源特别是关键矿产的国际竞争日趋激烈,应以保障国家安全战略需求为目标,聚焦锂、钴、镍等清洁能源所需的关键矿产加强系统分析,密切关注供给国的政策变化、供需变化、供应链中断可能性等因素,不断提升监测预警能力。建立健全关键矿产清单,加强国内资源勘查开发,完善战略物资储备体系建设。通过经济互助、文化交流、科技协作、战略联盟等方式加强同有关国家的多、双边合作,推动以关键矿产为载体的“一带一路”矿业高质量合作,保障上游供应链安全稳定,增强能源转型的可持续性。

【责任编辑:孟瑾】