浅谈美国能源独立的若干实践
陈涛
摘 要：得益于技术进步和替代燃料的发展，2008年以来，美国石油对外依存度逐渐降低。国际能源署报告指出，美国现已成为天然气净出口国，并将于2020年前后成为石油净出口国。中国是目前世界上最大的能源消费国，随着经济、社会的发展，石油、天然气的缺口将继续增大。梳理美国在能源独立方面的相关举措，对研究中国能源安全问题具有积极意义。
关键词：能源独立；替代能源；能源安全
1903年，美国人Henry Ford创立了福特汽车公司。1908年，福特公司生产出世界上第一辆属于普通百姓的“福特T型车（Ford Model T）”，从此，汽车开始走进千家万户，美国成为了“车轮上的国度”。如今，100年过去了，美国经历了上世纪前半叶本国石油工业的繁荣、1973年和1978年两次石油危机的冲击以及新世纪页岩气革命的凤凰涅槃，正在逐步实现能源独立。
1 美国近40年石油进口简况
自1976年以来，能源安全或者说能源独立已成为历届美国总统竞选时的焦点话题之一，Ronald Bailey（美国《Reason（理性）》杂志科技专栏记者）就曾在其撰写的《Energy Independence： The Ever-Receding Mirage 30 years of presidential futility and failure》一文中記述过这个现象[1]。
能源安全被提上公共议程要追溯到1973年爆发的第一次石油危机。当时，因美国在赎罪日战争（即第四次中东战争）中支持以色列，部分欧佩克（OPEC）国家对其实施了石油禁运，导致美国国内油价短时间内暴涨，随后发生燃料短缺，在加油站等待加油的汽车一度排成蜿蜒数英里的长龙。为渡过危机，时任美国总统的尼克松设立了专业委员会，提出“Project Independence（独立计划）”，欲在1980年之前将石油净进口量减少至零。这是美国能源独立的初次探索，不过未能实现。
1973年，美国原油和成品油的净进口量大约是600万桶/天。到1977年，这一数字上升到850万桶/天。1978年后，受第二次石油危机影响，进口量开始下降，截止1985年，下降到400万桶/天。但随后20年进口量逐渐恢复并持续上升，2005年达到1250万桶/天。
美国石油对外依存度发生质变是在2008年金融危机以后。起初，分析人士认为进口量下降是经济衰退所致，但随着2009、2010年全球经济复苏，美国原油和成品油进口仍然呈下降趋势。究其原因，主要是油气田开发技术进步所带来的美国本土石油产量飞速增长，例如致密油气藏的商业化生产、水平钻井和水力压裂技术在页岩气开发中的应用。到2014年，净进口量回落至500万桶/天，并在后来几年中保持下降趋
势[2]。
2 美国对石油替代能源的探索
用其他能源替代石油主要有两方面的原因：一是石油资源不可再生，最终会被耗尽；二是使用石油会产生许多外部成本，例如环境污染、全球暖化等。需要指出的是，目前尚无任何指标表明石油将要耗尽，且使用石油产生的外部性问题也已经被部分内化了，但考虑到社会、经济永续发展，寻求石油的替代燃料仍是必然的。美国自上世纪70年代以来，主要从以下几个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着在相同数量和类型的运输中使用更少的燃料。这是美国自20世纪70年代以来一直采用的主要方法。最典型的案例是1975年美国实施的“Corporate Average Fuel Economy（企业平均燃油经济性）”计划，英文缩写为“CAFE”[3]。该计划使美国乘用车的平均燃油经济性从1974年的每加仑14英里增加到1985年的每加仑27英里，10年间翻了一番。2010年，政府出台了新的标准，并将卡车、公共汽车和其他重型设备也纳入到管理范围，截至2016年，美国机动车燃油经济性提高到每加仑34
英里。
2.2 汽车发动机改造
天然气已经在南美洲和亚洲的汽车中广泛使用，其优点是不需要对目前的燃油发动机进行太大的技术改造。2008年，美国石油投资人T. Boone Pickens提出一项名为“Pickens Plan（皮肯斯计划）”的计划，核心内容是对美国的大部分车辆进行改造，改用天然气驱动，同时发展风力发电（目的是将用于发电的天然气转为车用燃料）。美国天然气资源丰富，价格便宜，车辆改装在技术上可行，世界上许多地方也有成功经验，但皮肯斯计划在美国推广时也遇到一些障碍，例如：天然气汽车需要安装体积较大的储罐以保证续航；很多地区尚无大型的加气基础设施；不少民众认为燃气汽车的性能低于同等级的燃油汽车；车辆的改造费用较高（每辆车1500-2500美元）等。
2011年，美国政府通过一项名为“The New Alternative Transportation to Give Americans Solutions Act（NAT GAS Act）”的法案。这项法案很大程度上遵循了皮肯斯计划的建议，其目标是在道路上投放25万辆燃气商用车，法案内包含各种旨在发展小型燃气车队的财税优惠政策。目前，天然气在出租车、校车、城市垃圾车、长途运输车队等行业广泛使用。
2.3 电动汽车
电力取代燃油主要有两种方式：电动汽车和电气化铁路。如果电动交通工具普及，石油进口将大幅减少，但目前看来电动汽车取代燃油汽车还需要时间。一方面，很多电动汽车的最大里程不足100英里，并需要数小时才能完成充电，不适合长途旅行。虽然美国90%的普通民众出行往返距离不超过40英里，电动汽车可以胜任，但当一天的驾驶距离超过100英里时，人们就需要另外的车辆。另一方面，目前电动汽车的价格通常比同级别的燃油汽车多出10000美元，再加上锂电池的性能和寿命等技术问题尚未完全攻克，电动汽车的投资回收期甚至超出了其本身的使用年限。尽管如此，电动汽车这一细分市场当前正处于繁荣时期，这种繁荣是否会持续下去还有待
觀察。
2.4 生物质燃料和沼气
玉米乙醇（由玉米、甘蔗等高糖作物发酵产生）和生物柴油（由大豆制成）是目前美国使用最多的两种生物质燃料。美国加油站提供的E15汽油和B20柴油就是常规化石汽、柴油与玉米乙醇或生物柴油的混合物。生物质燃料可以实现100%的国产化，但此类燃料开发过程中的一些问题会阻碍其推广。一方面，翻耕、播种、施肥、收割、运输、加工、发酵和蒸馏乙醇的过程是非常耗能，从某种程度上讲，生产乙醇所需的能量比从乙醇中获取的能力还要多。另一方面，将大量的玉米、大豆用于生产生物质燃料，会影响粮食的价格和供给能力[4]。
沼气的特性与天然气相似，主要成分是甲烷，来源于有机物的厌氧分解。垃圾填埋场、污水处理厂和动物养殖场都有机会捕获和利用这种可燃气体。沼气在美国主要用于发电，但越来越多的企业将其应用到运输领域。一些大型的垃圾拖运公司，例如Waste Management，就在使用填埋场收集的沼气作为垃圾车的燃料。利用沼气有诸多好处，同时也存在着车辆改造、运输距离等方面的局限，这一点同天然气
类似。
3 小结
根据国际能源署（IEA）2017年的报告，美国现已成为天然气净出口国，并将于2020年前后成为石油净出口国，这都得益于能源效率提升和替代燃料的发展。中国是目前世界上最大的能源消费国，随着经济、社会的发展，石油、天然气的缺口将继续增大。梳理美国在能源独立方面的相关举措，对研究中国能源安全问题具有积极意义。
参考文献：
[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）.
