清洁能源

封面图片：在科罗拉多和怀俄明两州交界地带的风力涡轮机。 (AP/Wide World Photo) 据预测，能源消耗量在今后几十年里将有巨幅增长，气候变化的风险也将增大，这 需要人们基于技术创新和市场力量采取规模宏大的全球性应对措施。在本期文章 中，专家和政府官员们描述了我们面临的选择，包括可再生能源、新型车辆和低碳 发电，并且探讨了迈向可持续能源的最佳途径。 目录目录目录目录 序言序言序言序言 塞缪尔塞缪尔塞缪尔塞缪尔·W·博德曼博德曼博德曼博德曼，，，，美国能源部长美国能源部长美国能源部长美国能源部长 明日的清洁能源明日的清洁能源明日的清洁能源明日的清洁能源 葆拉葆拉葆拉葆拉·多布里扬斯基多布里扬斯基多布里扬斯基多布里扬斯基，，，，美国国务院副国务卿美国国务院副国务卿美国国务院副国务卿美国国务院副国务卿 美国认为美国认为美国认为美国认为，，，，要促进能源保障和帮助国家发展要促进能源保障和帮助国家发展要促进能源保障和帮助国家发展要促进能源保障和帮助国家发展，，，，最佳途径是提倡清洁且可负担的能源技术最佳途径是提倡清洁且可负担的能源技术最佳途径是提倡清洁且可负担的能源技术最佳途径是提倡清洁且可负担的能源技术。。。。 花絮花絮花絮花絮 · 宾夕法尼亚州宾夕法尼亚州宾夕法尼亚州宾夕法尼亚州：：：：改变美国思考能源的方式改变美国思考能源的方式改变美国思考能源的方式改变美国思考能源的方式 凯瑟琳凯瑟琳凯瑟琳凯瑟琳·A·麦金蒂麦金蒂麦金蒂麦金蒂，，，，宾夕法尼亚州环境保护局局长宾夕法尼亚州环境保护局局长宾夕法尼亚州环境保护局局长宾夕法尼亚州环境保护局局长 重新发明车轮重新发明车轮重新发明车轮重新发明车轮：：：：汽车效率的革命汽车效率的革命汽车效率的革命汽车效率的革命 艾默里艾默里艾默里艾默里·B·洛文斯洛文斯洛文斯洛文斯，，，，落基山研究所首席执行官落基山研究所首席执行官落基山研究所首席执行官落基山研究所首席执行官 新的汽车技术有益商业新的汽车技术有益商业新的汽车技术有益商业新的汽车技术有益商业、、、、无害环境无害环境无害环境无害环境，，，，并且提供安全和可负担的行动能力并且提供安全和可负担的行动能力并且提供安全和可负担的行动能力并且提供安全和可负担的行动能力。。。。 花絮花絮花絮花絮 · 可负担轻质可负担轻质可负担轻质可负担轻质汽车材料取得进展汽车材料取得进展汽车材料取得进展汽车材料取得进展 艾默里艾默里艾默里艾默里·B·洛文斯洛文斯洛文斯洛文斯，，，，落基山研究所落基山研究所落基山研究所落基山研究所 核能的复兴核能的复兴核能的复兴核能的复兴 詹姆士詹姆士詹姆士詹姆士·A·莱克莱克莱克莱克，，，，爱达荷国家实验室核副主任爱达荷国家实验室核计划副主任爱达荷国家实验室核计划副主任爱达荷国家实验室核计划副主任 凭借其出色的安全表现和经济效益凭借其出色的安全表现和经济效益凭借其出色的安全表现和经济效益凭借其出色的安全表现和经济效益、、、、低成本发电能力低成本发电能力低成本发电能力低成本发电能力、、、、消除温室气体排放的潜力消除温室气体排放的潜力消除温室气体排放的潜力消除温室气体排放的潜力，，，，核动力即将迈入核动力即将迈入核动力即将迈入核动力即将迈入 一个全新的时代一个全新的时代一个全新的时代一个全新的时代。。。。 花絮花絮花絮花絮 · 条件朝着有利于核动力的方向转化条件朝着有利于核动力的方向转化条件朝着有利于核动力的方向转化条件朝着有利于核动力的方向转化 安德鲁安德鲁安德鲁安德鲁·佩特森佩特森佩特森佩特森，，，，环境商业国际公司合伙人环境商业国际公司合伙人环境商业国际公司合伙人环境商业国际公司合伙人 可再生能源可再生能源可再生能源可再生能源：：：：期待无穷无尽的能量期待无穷无尽的能量期待无穷无尽的能量期待无穷无尽的能量 迈克尔迈克尔迈克尔迈克尔·埃克哈特埃克哈特埃克哈特埃克哈特，，，，美国可再生能源理事会会长美国可再生能源理事会会长美国可再生能源理事会会长美国可再生能源理事会会长 可再生能源不是万灵药可再生能源不是万灵药可再生能源不是万灵药可再生能源不是万灵药，，，，但能够帮助缩小石油进口但能够帮助缩小石油进口但能够帮助缩小石油进口但能够帮助缩小石油进口、、、、减轻污染和温室减轻污染和温室减轻污染和温室减轻污染和温室气体排放气体排放气体排放气体排放、、、、增加就业机会增加就业机会增加就业机会增加就业机会。。。。 花絮花絮花絮花絮 · AMORE：：：：发展棉兰老岛的可再生能源发展棉兰老岛的可再生能源发展棉兰老岛的可再生能源发展棉兰老岛的可再生能源 · 常规生物柴油作物常规生物柴油作物常规生物柴油作物常规生物柴油作物 小步伐节省大能源小步伐节省大能源小步伐节省大能源小步伐节省大能源 马克马克马克马克·D·莱文莱文莱文莱文，，，，劳伦斯伯克利国家实验室环境能源技术主任劳伦斯伯克利国家实验室环境能源技术主任劳伦斯伯克利国家实验室环境能源技术主任劳伦斯伯克利国家实验室环境能源技术主任 能源效率就实现能源保障和环保优势而言能源效率就实现能源保障和环保优势而言能源效率就实现能源保障和环保优势而言能源效率就实现能源保障和环保优势而言，，，，是我们政策武库中威力最大的工具是我们政策武库中威力最大的工具是我们政策武库中威力最大的工具是我们政策武库中威力最大的工具。。。。 花絮花絮花絮花絮 · 美国住宅营造商迈向美国住宅营造商迈向美国住宅营造商迈向美国住宅营造商迈向“绿色绿色绿色绿色” · 节省能源节省能源节省能源节省能源：：：：个人的选择个人的选择个人的选择个人的选择 电力生产的清洁解决电力生产的清洁解决方案电力生产的清洁解决方案电力生产的清洁解决方案 刘易斯·米尔福德，清洁能源组织会长；阿莉森·舒马赫，清洁能源组织项目主任 诸如脱碳煤、碳封存、超高效率化石能量生产及燃料电池等低碳选择，铺就了通往可持续能源未来的道 路。 花絮花絮花絮花絮 · 热电联产热电联产热电联产热电联产：：：：由化石燃料生产更多的能量和减少污染由化石燃料生产更多的能量和减少污染由化石燃料生产更多的能量和减少污染由化石燃料生产更多的能量和减少污染 发展清洁能源技术的市场发展清洁能源技术的市场发展清洁能源技术的市场发展清洁能源技术的市场 拉里莎·E·多布里扬斯基，美国能源部国家能源政策副助理部长 在当今竞争更激烈、一体化程度更大且效率更高的创新清洁技术全球市场中，政府能够起到赋能和催化的 作用。 可持续能源投资的路线图可持续能源投资的路线图可持续能源投资的路线图可持续能源投资的路线图 史蒂文·帕里，NGEN Partners LLC合伙人；马克·奇里利，MissionPoint Capital Partners LLP合伙人；马丁·惠特克，MissionPoint Capital Partners LLP合伙人 商业创新的骤然兴起与市场、法规及环保趋势合在一起，使得可持续能源投资机会愈加诱人。 通过全球合作保障能源供应通过全球合作保障能源供应通过全球合作保障能源供应通过全球合作保障能源供应 保罗·E·西蒙斯，美国国务院主管经济与商业事务的副助理国务卿 鉴于世界能源市场日益一体化的性质，实现美国能源保障需要妥善协调的国际努力。 补充阅读材料补充阅读材料补充阅读材料补充阅读材料 参考文献参考文献参考文献参考文献 序言序言序言序言 塞缪尔塞缪尔塞缪尔塞缪尔·W·博德曼博德曼博德曼博德曼 值此新世纪的第一个十年，清洁能源技术正在改变 我们为住宅、企业、车辆提供动力的方式。本人相 信，在这十年结束前，我们将看到更为巨大的突 破。 这不只是本人作为美国能源部长的看法；清洁能源 在全球市场中的前进脚步也在不断加快。 风险投资者现已在替代能源技术中投入数亿美元的 资金。由可再生能源公司构成的 Ardour全球指数于 2006年 5月开始发布。投资界显然认为可再生能源 是有利可图的；这只是可再生能源即将出现重大市 场扩展的又一个迹象而已。 简言之，采用“绿色”能源的理由从来没有像今天这 么充足。 布什总统提出的先进能源倡议 (Advanced Energy Initiative)旨在为清洁能源技术寻求 更多投资，刚进入 2007年就增加了 22%的资金。美国正加速研究我们认为市场竞 争力前景最好的多项技术。 清洁能源系统种类繁多，但科技进步已经使它们可为人类所用。纤维素乙醇、氢气 燃料、下一代核动力、太阳能光电池、以及接近零排放的火力发电厂──这一切势 必将世界经济的动力转化为更清洁的替代能源。 如本期刊中的文章所述，这些新技术有望提升世界各地的生活标准，并给予我们构 筑更明亮、更清洁且更繁荣之未来的工具。我希望各位读者如本人一样，发现这些 文章不仅有趣，而且让人眼界大开。 塞缪尔·W·博德曼 (Samuel W. Bodman) 美国能源部长 塞缪尔·W·博德曼 明日的清洁能源明日的清洁能源明日的清洁能源明日的清洁能源 葆拉葆拉葆拉葆拉·多布里扬斯基多布里扬斯基多布里扬斯基多布里扬斯基 布什总统在加利福尼亚州燃料电池合作联盟（California Fuel Cell Partnership）的实验室阐述能源问题。 AP/Wide World Photo 为了无害环境地推动经济增长、发展及民主，世界需要可负担的清洁能源。借助于 转换技术、企业家的创造力、以及对发展中世界项目的支持，美国正在迎接这个挑 战。 葆拉葆拉葆拉葆拉·多布里扬斯基多布里扬斯基多布里扬斯基多布里扬斯基（Paula Dobriansky）是国务院负责民主与全球事务的副国务 卿。 确保充足、可负担、清洁且可持续的能源，无疑是现代世界面临的最大挑战之一。 美国政府和美国的企业界与非政府组织，通过发扬清洁能源研究的长久传统来开发 转换技术，正在迎接此一挑战。这些技术不仅将减少我国对石油的依赖，而且对整 个世界都会有深远的裨益。 通过直面能源挑战，美国正在致力于促进能源保障、消除贫困、减少有害空气污 染、以及控制气候变化。这些努力常常可以通过在基层建设民主文化而强化公民自 治社会。 能源挑战能源挑战能源挑战能源挑战 我们几乎每天都会看到与能源有关的头版新闻。每当世界领导人举行会谈，能源都 是一项重要且紧迫的议题。从 2002年的可持续发展世界首脑会议（World Summit on Sustainable Development）到 2005年八国集团（Group of Eight，简称 G8）峰会 到联合国可持续发展委员会（UN Commission on Sustainable Development）的 2005-2007年能源周期，能源都是优先的中心议题。 这是很有道理的。供应的中断和不断攀升的价格，是人类关于车辆燃料、住宅供 暖、企业动力的每日决策中的巨大隐忧。此外，目前有大约 20亿人，即世界总人 口的将近三分之一，缺乏现代化能源供应；而这对于将学校带入 21世纪，推动工 业发展、供水、提高农作物产量，以及照明、取暖、医疗保健设施制冷，都是不可 或缺的。 能源保障和贫困缓解的综合目标，也与减少有害空气污染和控制气候变化的需要无 可分割地连在一起。据世界卫生组织（World Health Organization）估计，每天有 4400人死于室内空气污染，其中很多是由于不卫生的烹饪和取暖习惯所造成。 开发清洁且可负担的能源技术开发清洁且可负担的能源技术开发清洁且可负担的能源技术开发清洁且可负担的能源技术 美国认为，要在保护环境和改善公共卫生的同时促进能源保障和帮助国家发展，最 佳途径是提倡清洁且可负担的能源技术。我们将需要采取多样化的方式，其中包括 常规、先进及可再生能源与高能效技术。 美国政府（经常在私营企业的配合下）正在国内和国际寻求一组应该能够在本世纪 后五十年里逐步投入使用的技术。这包括使用非食物作物生产新型生物燃料、清洁 煤技术、插电式混合动力汽车、氢燃料电池技术、更高效率且防扩散的核能系统、 以及聚变技术，而这里只是择要列举而已。 布什总统在 2006年 1月的国情咨文（State of the Union）演说中概要介绍了一项减 少美国对石油之依赖的战略。总统的先进能源倡议（Advanced Energy Initiative） 建议将美国能源部的清洁能源研究经费增加 22%，这包括在太阳能和风能技术、 零排放燃煤发电厂、清洁核能技术及乙醇诸领域进行更大的投资。 重要的是，我们不仅要开发清洁能源技术，也要努力让此类技术更可负担和便于利 用。因此，自 2001年以来，美国政府在开发替代能源方面投入了逾 117亿美元。 此资金业已帮助大幅度降低可再生能源成本。随着常规能源成本的攀升，民间投资 界也作出反应。 2005年，发电业对可再生能源技术的新资本投入达到 440亿美 元。可再生能源投资目前约占全球动力业投资的 20-25%。 我们在积极开发新能源的同时，也在尽力减少能源消耗。此项努力的一个突出实例 是能源之星（Energy Star）计划。这是一项由美国政府支持的计划，旨在通过优越 的能效帮助企业和个人保护我们的环境。借助于能源之星计划，美国人仅在 2005 年一年节省的能源就足以避免相当于 2300万辆小汽车的温室气体排放量；并且同 时节省 120亿美元的电费，或美国全年电力需求的 4%。 通过政府与民间合作传播技术通过政府与民间合作传播技术通过政府与民间合作传播技术通过政府与民间合作传播技术 就迎接能源挑战而言，与政府、社团、私营企业的 多方合作是必不可少的。美国广泛参与合作计划， 合作对象小至在非洲难民营构建简易太阳能炉灶和 推广其用法的小型美国非政府组织，大至最近启动 的亚太清洁发展与气候合作计划（Asia-Pacific Partnership on Clean Development and Climate）。该 计划包括澳大利亚、中国、日本、印度、韩国和美 国，这些国家在全球能源使用量和温室气体排放量 中所占比例超过 50%。计划旨在加速开发更清洁、 更高效的技术和达到合作伙伴各自国家的减轻污 染、保障能源及气候变化目标。亚太夥伴合作计划 将允许关键经济部门的利益相关者作为平等夥伴全 面参与，从而以统筹方式解决清洁发展与气候问 题。 为了增强政府与民间的合作，美国国际开发署（U.S. Agency for International Development，简称 USAID）于 2001年创建了全球发展联盟（Global Development Alliance）。通过这 项新颖的计划，USAID用逾 14亿美元政府资金资助了将近 400个联合项目，并且 因此带动合作夥伴投资 46亿多美元。 对此类夥伴合作是否成功的终极检验，在于它们是否带来具体且实在的成果。说到 可测量的成果，在将近四年前于约翰内斯堡举行的可持续发展世界首脑会议 (World Summit on Sustainable Development) 所发起的夥伴合作计划中，有一些正取 得良好的进展。其中一例是清洁燃料与车辆夥伴合作计划 (Partnership for Clean Fuels and Vehicles)。这是布什总统的清洁能源倡议 (Clean Energy Initiative) 中四个 基于业绩且市场导向的夥伴合作之一。总统的这项倡议是一项多管齐下的，旨 在改善能源供应，提高能源效率，保护环境质量。在 2002年，非洲撒哈拉以南地 区只有一个国家不用含铅汽油。到 2005年底，在清洁燃料与车辆夥伴合作计划的 协助下，该地区全部 49个国家都已停止提炼和进口含铅汽油。对于生活在这些国 家中的 7.33亿人口，此一变化将对许多人的健康产生显著影响。 美国政府决心透明地报告我们参与的夥伴合作计划。为此，我们建立了 www.SDP.gov网站，用于发布关于美国可持续发展夥伴合作计划的最新消息。 构建有效的政策与法规框架构建有效的政策与法规框架构建有效的政策与法规框架构建有效的政策与法规框架 印度农妇在风力涡轮机下劳 作。 Joerg Boethling/Peter Arnold Inc. 传播清洁能源技术的关键之一在于确保开发 利用这些技术的市场。地方和国家两级的有 效政策与法规框架对于鼓励今后几十年里需 要的民间投资水平是绝对必要的。 就建立发展中世界各地的生产能力而言，美 国政府正在取得显著进展。我们的努力包括 从向印度的贫困地区提供可靠的能源服务， 到制定南部非洲地区的电力交易规则，到改 善全球能源业决策的公众参与。我们与发展 中国家的政府部门、电力行业及最终用户密 切合作，以期建立鼓励对能源业投资的制度 和市场架构。 美国也为与八国集团和一些其他夥伴就采掘业透明度行动计划（Extractive Industries Transparency Initiative，简称 EITI）进行的合作感到自豪。EITI支持通过 对石油、天然气及矿业公司付款和政府收入的完整公布和查证，改善能源丰富国家 的治理。 在基层培养民主习惯在基层培养民主习惯在基层培养民主习惯在基层培养民主习惯 普及先进、清洁、健康且高效的能源服务有助于减少贫困和保护环境。或许同样重 要的是，提供能源服务的行动也为有关社区的人民学习和实践民主决策带来了巨大 的机会。 强健的民主制度的根基，决不只是投票选举，而是更深层的社会凝聚力和参与机 制。对于乡下村民或城市贫民来说，对能源服务的追求取决于服务其社区的政府机 构是否向选民负责。在关于谁于何时何地如何得到什么的政治决策中，公民的需求 经常未获充份考虑。 全球各地的多项创新电气化方案，通过建立能够充当住户与服务提供单位之间桥梁 的当地社区架构，正在努力解决这个问题。举例来说，美国国际开发署曾支持在印 度阿美达巴德的一个联盟。在这个联盟里，非政府组织作为中介，向贫民区居民提 供贷款和协助他们取得关于土地拥有人身份的适当证明文件，使他们有资格取得合 法电力服务。其成果颇为让人瞩目。在试行项目中，820个住户由非法且不可靠的 服务升级到合法的电力供应。公用事业单位目前正在向 11.5万城镇贫困住户推展 这项方案。在巴西萨尔瓦多市，公用事业公司 COELBA聘用当地的“社区业务代 表”，与当地居民和社区领导人一起了解和解决问题，以及提供关于节能方法的教 育。迄今为止，COELBA已经为逾 20万户通电。以此成功为基础，美国国际开发 署和美国能源协会（U.S. Energy Association），目前支持在 COELBA和安哥拉电 力企业 EDEL之间的一项南南交流计划。 Eurelios是欧洲联盟设在西西里的一 座太阳能实验发电厂。 AP/Wide World Photo 这些方案通过让社区中介参与电气化的努力，正在加强基层百姓的民主习惯。它们 建立信任，形成社会资本，并且让人民可以表达自己的担忧。如此一来，这些方案 不仅使顾客与供电单位建立联系，而且让人民能够了解参与民主过程的意义。此经 验和此等新形成的技能可以轻易地应用于社会与政治生活的其他方面，最终帮助造 就更强健、活力更足且更有保障的民主文化。 迎接挑战迎接挑战迎接挑战迎接挑战 美国致力于创造一个能够应对我们所面临的重大挑战的清洁能源未来。我们的方式 是借助最佳科学研究、驾驭市场力量、培养企业家的创造力、以及与发展中世界合 作，最终实现经济增长和环境清洁的双重理想。 重新发明车轮重新发明车轮重新发明车轮重新发明车轮：：：：汽车效率的革命汽车效率的革命汽车效率的革命汽车效率的革命 艾默里艾默里艾默里艾默里·B·洛文斯洛文斯洛文斯洛文斯 随着汽车制造商开始转向较轻的材料、更流畅的空气动力外形、混合电推进、以及 非石油燃料，一场可能让世界摆脱石油桎梏的“汽车效率革命 ”正在兴起。 艾默里艾默里艾默里艾默里·B·洛文斯洛文斯洛文斯洛文斯 (Amory B. Lovins) 是落基山研究所 (Rocky Mountain Institute，一个 促进资源之高效和重复利用的非营利组织) 的共同创始人和首席执行官，并任复合 材料技术公司 Fiberforge的董事 长。 运输不仅带动着全球石油贸易， 而且是一项关键的环保挑战，在 城市里尤为如此。绝大多数城市 的设计是以汽车而不是以人为中 心 ——从而使汽车“由方便的生活 附属品变成核心组织要素”(环境问 题作者德宁 (Alan Thein Durning) 语)。本来大可不必如此。另外， 有潜力改变全球发展与能源保障 规范的新汽车技术已经存在，还 有一些新技术在开发中。这些技 术如果得到利用，将有助于为世 界各地的企业提供安全且可负担 的行动能力，无害环境，并形成竞争优势。这并非科幻小说里的天方夜谭，而是我 们能够预期在今后数年里看到的现实。 一种新型柴电混合动力公共汽车在华盛顿州西 雅图市测试。 Ned Ahrens/金县都市公共交通管理局 世界不能再无止无休地每年把将近五万亿公升的石油 (其中一半用于运输) 转化为 大约 42%的全球二氧化碳排放量(国际能源机构 2005年《世界能源展望报告》 (World Energy Outlook)。石油有太多的直接和隐含代价——气候变化、不安全、地 缘政治竞争、价格波动、以及经济和社会发展的衰退——理应被抛弃。 最根本的解决方案是最简单的。更合理的土地使用会强化邻里社区和让人民生活在 他们已经选择居住的地点。明智的政策让所有交通方式，从步行到骑自行车到乘坐 超轻型列车和先进的公共汽车，以诚实的价格公平竞争。从新加坡到库里提巴 (巴 西)，不以汽车为主要交通工具的城市并不存在汽车造成的问题，却向所有人提供 了极佳的行动能力。假以时日，即便是以汽车为中心的美国和其他工业化国家，倘 若停止以其税收系统和区划法律鼓励城市扩展和汽车使用，也能够做到这一点。 少开车是好事。不过鉴于全世界八分之七的人口迄今没有车——中国和非洲的汽车 拥有比例仅相当于 1915年的美国——我们也需要更优秀的汽车。请系好安全带： 汽车制造业一百年来最伟大的革命目前正在提速。 倘若把今天已用在一些汽车中的最佳常规技术用于所有汽车，我们能节省其燃料用 量的至少四分之一；按目前美国的汽油价格，只需不到一年的时间就可投资还本。 然而，通过研究汽车的物理性质，我们能够做得更好。 新汽车材料新汽车材料新汽车材料新汽车材料 现代汽车的发动机、空转、传动系统及附件消耗其燃料能量的八分之七。只有八分 之一到达车轮。而在此过程中，一半用于加热轮胎和路面或加热汽车推开的空气， 仅剩下 6%用于加速汽车 (然后在您停车时加热车闸)。并且由于在被加速的质量 中，大约 95%是汽车本身，所以最终只有不到 1%的燃料能量用于移动驾车人。考 虑到这是 120年工程设计的成果，我们唯有摇头而已。 所幸的是，汽车推进能量需求的四分之三是由其重量造成的；并且我们在车轮处每 节省一份能量，就可以另外节省七份无须在传输到车轮的过程中浪费的能量。因 此，大幅度减轻汽车的重量有着巨大的节能作用。 在以往，降低重量意味着使用诸如铝和镁等高成本金属。现在，超轻钢材能够将汽 车的效率加倍而无须增加成本或降低安全性。借助于聪明的设计，甚至常规钢材也 能有意想不到的结果。德国一家新公司的 2+2座、车体重量 450至 470公斤的柴油 跑车 (http://www.loremo.com)具有 160至 220公里 (100至 137英里) 的最高时速和 百公里 1.5至 2.7公升 (每美国加仑 87至 157英里) 的油耗，并且将于 2009年以 11000至 15000欧元的价格出售。 先进的聚合物复合材料甚至更轻且更强劲，它们能够在提高安全性的同时将汽车的 重量和油耗减半；这是因为碳纤维复合材料吸收撞击能量的能力是同样重量钢材的 12倍。此类材料能够让汽车大 (安全舒适) 而不重 (难以操作且效率低下)，同时节 省石油和保护生命。一种新的制造工艺 (参见花絮) 甚至能够使碳纤维汽车的成本 与钢制版本相同。因为其较贵的材料可由简化的汽车制造工序和较小的推进系统抵 消。 举例来说，2000年设计的一种毫不将 就的中型多用途运动车 (图 1)，装备 了最流行的加倍效率混合电动系统， 能够舒适地载运五位成人和多达两立 方米的货物、在 44%的坡道上牵引半 吨负载、于 7.2秒内从静止加速到 100公里/小时、在与钢制多用途运动 车相撞时更安全，却只用正常汽油消 耗量的不到三分之一——约为每百公 里 3.56公升或每美国加仑 67英里。 倘若每年生产 5万辆，此车的零售价 将比时下同等钢制多用途运动车贵 2510美元 (按 2000年美元价值计 算)；但这只是因为它采用混合电驱动，而非因为重量超轻。节省的汽油按美国燃 料价格两年即可收回投资成本，按欧盟或日本的价格只需一年。由于只需要 80分 之 1的机具且消除了车体车间和喷漆车间 (汽车制造中的两个最难且最高成本的步 骤 )。即使与当今最精简的工厂相比，制造这种汽车也将节省大量空间和五分之二 的资本。 替代汽车燃料替代汽车燃料替代汽车燃料替代汽车燃料 目前在路上跑的许多汽车已经能够使用先进的生物燃料，例如 15%汽油和 85%乙 醇 ——最好是由诸如柳枝稷或农作物废物等木质植物使用新工艺生产的纤维素乙 醇。使用此“E85”燃料的超轻混合动力汽车，能够将石油用量再削减四分之三，仅 占目前水平的 7%。巴西已经不再进口石油，其中五分之二归功于现在无补贴竞争 的甘蔗乙醇。巴西四分之三的新汽车能够使用从纯乙醇到纯汽油的任何比例的混合 燃料，但该国的所有汽油都含至少 20%乙醇。瑞典计划到 2020年不再依赖石油， 而主要采用森林废物制造的乙醇，并规定 60%销量最高的加油站在 2009年前出售 可再生燃料。 从长远看，三倍效率的超轻混合动力车使用压缩氢气作为燃料并用燃料电池将之转 化成电力的设想在商业上完全可行。沉重且低效率的汽车将需要过于庞大的气罐和 昂贵的大燃料电池。而空气动力性能良好的超轻汽车只需要三分之一的推进能量和 较小的气罐。并且，让此三分之一大小的燃料电池具有成本效益，只需 3%的累计 产量。如此就比人们的预想提前了许多年。这种汽车在停放时 (96%的时间) 甚至能 够成为可以赚钱的流动发电站，在电价最贵的时间和地点卖电给电网。停车建筑可 图 1：2000年设计的 Revolution (革命) 概念 车，一种超轻 (857公斤) 碳纤维中型多用途 运动车。 图片由 Hypercar Inc.公司提供 装备将氢气输送给汽车的管道和提取电力的引线。在电力需求高峰时段，您可以启 动燃料电池，让汽车作为发电设备运转，卖电所得将记入您的账户。 在此之前，如果成本效益可以接受的话，给常规混合动力汽车添加更多的电池，就 能够取代目前短距离——或许还有中距离——旅行所使用的燃料。 具有成本效益的技术具有成本效益的技术具有成本效益的技术具有成本效益的技术 现代汽车需要功能强、美观、安全、省燃料且可负 担。汽车制造商和公共政策制定者经常想当然地认 为，高效率汽车一定体积小、加速差、不安全、丑 陋不堪或成本昂贵。然而，综合的设计和新颖的技 术，能够同时实现目前和未来人们希望的全部汽车 属性而无须将就。我们将不需要用高燃料税或效率 标准来促使人们购买不诱人的汽车。他们自己会想 要购买超高效率汽车，因为这些车更好更好更好更好；就如同绝 大多数人舍弃塑料唱片而购买数码媒体一样。 在购置价格较高的常规改良型汽车时，买主通常只 计算头两三年节省的燃料，这是一大障碍。高企的 燃料价格会让人少开车，但却不太会影响购车选 择，因为油价将被非燃料成本稀释，然后又被大打 折扣。影响购车选择的最有力手段是收费退款。就 每个尺寸档次而言，有些新车买主将需要缴付规 费，而另一些买家则可享受退款；收取的规费将用 于支付退款。付费还是退款及其金额取决于所购车 型的效率。此拉大的价格差距会鼓励买车人购买自 己喜爱的高效率车型。这样一来，买家省钱，汽车制造商利润增加，国家安全也有 所改善。目前已在世界各地 (加拿大、法国、以及美国的一些州) 开始实行的此等 收费退款是比燃料税或油耗标准更有效且政治阻力较小的手段。 汽车效率革命面临着许多挑战，但都是能够克服的。保时捷博士 (Ferdinand Porsche) 于 1900年发明的混合动力汽车在将近一个世纪后由具有强劲领导力量和 财务业绩的日本汽车制造商重新打造。这些热门的车型目前可有加倍的效率，其中 许多还额外增强了性能。 美国的汽车制造商正在后面追赶，并且需要设备改造和人员重新培训的帮助 (这不 一定要政府出钱)。他们的选择是无可回避的： 美国要么继续进口高效率汽车来取 代石油，要么制造制造制造制造高效率汽车而不再进口车和油。这个取舍关系到一百万份工 作。然而，奥地利经济学家熊彼特 (Joseph Schumpeter) 所称的“创造性破坏”过程， 目前正在横扫产能过剩的汽车业： 市场将改变经理们的思维或取代他们，取决于 哪一种变化首先发生。 一辆电动汽车在加利福尼亚州 圣迭戈市的替代燃料加注站充 电。 AP/Wide World Photo 中国和印度雄心勃勃的汽车制造商将加快步伐，健步超越西方技术。而没有汽车工 业的国家可能选择开始一个全新的工业，但不是基于车轮——与其说是制造装了芯 片的汽车，毋宁说是生产了带轮子的计算机。 总之，利用今天的技术，生产达到现有效率三倍的汽车、卡车及飞机是可行的，并 且其额外成本只需一两年就能够收回。在建筑业和工业界提高石油使用效率，再加 上使用节省的天然气和先进生物燃料作为替代，到 2040年代美国有可能不再需要不再需要不再需要不再需要 使用石油，赋予经济新的活力，以及停止 26%的二氧化碳排放量。完全取代石油 的平均成本将为每桶 15美元 (按 2000年美元价值计)，只是最近世界石油价格的五 分之一；因此这个转变将由企业界为了逐利而带动。 在五角大楼赞助的一项 2004年研究报告《石油残局致胜》(Winning the Oil Endgame)中，本人领导的团队已经描绘了此项转变的一个美国版本，并且正在进 行实施。举例来说，沃尔玛 (Wal-Mart) 公司将其重型卡车的效率加倍，波音 (Boeing) 在 (不加价地) 推销效率高 20%的 787型飞机，五角大楼正探索效率大幅 度提高的军用平台，其技术可用于改造民用车辆，如同军事研发活动创造了互联网 一样。其他国家只要定出高目标、大胆思考、并且认真对待市场和技术进步，就能 取得同样或更好的成果。超高效率汽车以及类似的其他运输工具将是使这个世界变 得更富有、更公平且更安全的最佳途径之一。 本文所表达的见解不一定反映美国政府的观点或政策。 核能的复兴核能的复兴核能的复兴核能的复兴 詹姆士詹姆士詹姆士詹姆士·A·莱克莱克莱克莱克 核动力复兴的道路尽管仍然布满挑战，但也有望给全世界发电业带来活力和帮助解 决诸如温室气体排放等问题。从长远看，核能可以变得更安全和更经济、防扩散且 可持续。 詹姆士詹姆士詹姆士詹姆士·A·莱克莱克莱克莱克（James A. Lake）现任爱达荷国家实验室（Idaho National Laboratory）副主任，曾于 2000年至 2001年任美国核协会（American Nuclear Society）会长。 核电在美国出色的经济与安全、 持续增长的能源需求、以及对清洁核 电之环保益处不断提高的认识，构成 了核能复兴的基础，能够支持美国在 21世纪的能源保障、经济繁荣及环境 质量目标。然而，在此复兴成为现实 之前，决策者必须应对新厂所需资本 成本相对较高、废核燃料的可持续管 理、以及由核动力燃料循环扩散武器 级钸的风险等重大挑战。 美国的核动力发展美国的核动力发展美国的核动力发展美国的核动力发展 美国的核动力诞生于 1950-1960年 代。当时人们抱有不切实际且已证明无法实现的期待，即核能成本将如此之低，以 至于“便宜到无需按用量计费”。随着最早的核电厂兴建和投入运营，人们开始遇到 建设成本不断攀升和安全方面的难题，这一切问题于 1979年在宾夕法尼亚州米德 尔顿市附近的三里岛二号厂（Three Mile Island Unit II）发生事故时达到顶峰。美 国核管理委员会（Nuclear Regulatory Commission，简称核管会）随后为确保安全 运营而采取的纠正行动，在当时通货膨胀率达两位数的情况下，使在建工厂的完工 期推迟了许多年，导致其中一些工厂宣告破产和遭到取消，从而结束了美国核动力 的第一个时代。 在整个 1980年代，核电企业完成了多座工厂的尾巴工程，将它们并网发电，而且 集中力量提高成本效益与运营业绩，同时改善安全性能。到 1990年代的后五年， 美国的 103座核电厂不仅生产美国 20%的电力，而且成本与煤炭和其他燃料电厂 相比颇具竞争力 ——每千瓦小时不到 2美分。不仅如此，这些核电厂的安全记录 也有超过 10倍的改善，以至于核电成为当前工业安全方面的领先行业。到 1990年 代末，目睹能源价格的攀升和加利福尼亚州的大面积停电，美国企业对核电的兴趣 大大提高。随着核电的商业环境开始改善，一些大型公用事业公司，例如 Exelon 和 Entergy，购买了规模较小且较不赚钱之公用事业公司的核电资产。 迄今为止，目前在运营的核电厂当中，半数以上已经申请且获批对其原有 40年执 照的 20年展期。业界深信，随着原有执照的到期，所有美国核电厂都会申请展 期。如此将确保这些大型电厂继续发电，让美国人不断享受其价格与环保益处。 随着我们告别核电的第二个时代——即恢复财务与安全可行性的时代 ——核动力 目前具有对美国和世界能源需求做出更大贡献的态势。进一步发展的动力有多个来 源，包括对国家能源保障的担忧加深，进口化石燃料成本日益攀升，经济繁荣导致 对能源的需求显著增长，人们更加重视消除与化石燃料关联的环境威胁和用无排放 核动力作为替代能源，以及对低成本核电很有利的电力市场。 由切萨皮克湾眺望马里兰州的 Calvert Cliffs 核电厂。 图片由 Constellation Energy提供 由于对核电的经济和环保益处的理解加深以及安全记录的改善，公众对核电厂营运 的信任稳步提高。一些民意调查显示，70%的美国人赞成继续使用现有电厂，并有 50%以上的人支持兴建新厂。 目前，440座核电厂生产着世界 16%的电力。尤其是在东亚国家、俄国及印度，积 极兴建新厂的计划已经启动。美国在经历了逾 25年的休眠之后，也即将恢复新厂 的建设。这将开启第三个时代，即核能复兴的时代。 为了不辜负很高的期待，核动力需要应对四项主要挑战： • 首先，核动力必须在世界能源市场中保持经济竞争力；特别是能源公司必须 更好地控制资本成本。 • 其次，在不断扩展的世界市场中，为了达到公众对非凡安全表现的期待，现 有工厂必须继续安全运营，并且未来工厂必须不断提高安全性。 • 第三，核动力及其燃料循环必须由公众和国家领导人视为可持续。尤其是在 废核燃料的管理方面，必须在废核燃料持续具有高放射性的长时期内以低成 本高效益的方式安全地进行；并且随着化石燃料的耗尽，核燃料供应必须能 够延续许多个世纪。 • 第四，由燃料循环产生的核材料必须受到保护，以防止出于非和平目的的扩 散和滥用。 美国核动力的新方向美国核动力的新方向美国核动力的新方向美国核动力的新方向 2001年，美国政府颁布了新的国家能 源政策（National Energy Policy），提 高了现有核电厂执照展期和新设施执 照审批的效率，确定了我国在近期内 扩大核能利用的方向。该政策进一步 寻求借由开发、论证及部署下一代核 电技术来鼓励核能利用。重要的是， 它计划通过对先进燃料循环的研究与 开发来实现这个目标。与需要对废燃 料进行地下埋置的一次性核燃料相 比，这些先进循环系统可能更清洁、 更高效、较少废物、且防扩散性能更 佳。 目前已有实施此能源政策的一些计划，包括： • 核动力 2010（Nuclear Power 2010）计划，以鼓励新核电厂的近期兴建； • 第四代（Generation IV）计划，以开发更经济、更安全、更可持续且更防扩 散武器级钸的下一代反应堆； 科研人员在爱达荷国家实验室的先进试验核 反应堆上运行测试。 AP/Wide World Photo • 先进燃料循环计划（Advanced Fuel Cycle Initiative），以研究废核燃料的先 进再处理与再利用战略，从而用不分离钸的方式通过燃烧废核燃料中的长半 衰期成份，在铀资源中提取显著多的能量。此类技术有望减少废燃料数量， 因而可能延长规划中的亚卡山 (Yucca Mountain)废核燃料与放射性废物地下 储存库的寿命。 2005年 8月 8日，乔治·W·布什总统签署了 2005年能源政策法案（Energy Policy Act），其中批准了上述计划的长期预算，包括贷款担保、生产税收抵免、以及在 头几个新核电厂的建设中对私人投资提供保护。（这些工厂面临与新的执照发放手 续和重新确立美国设计与建设基础设施相关联的风险。）该法案进一步批准了长期 核能研究与开发计划的拨款，包括第四代先进反应堆开发计划和先进燃料循环计 划；这两项计划现已综合为全球核能合作计划（Global Nuclear Energy Partnership，简称 GNEP）。 核动力核动力核动力核动力 2010：：：：核动力 2010计划的焦点是检验与确认一项新的核管理委员会执照发 放程序。该程序系基于对反应堆系统设计安全性的认证，对提议的反应堆地点发放 许可证，以及对在经许可电站地点依照经认证反应堆设计的施工和运营发放组合执 照。 由西屋公司（Westinghouse）和通用电气公司（General Electric）开发的四个先进 反应堆设计已经通过核管会的认证；另外六个反应堆的设计正在审查中，其中至少 两个将于 2008至 2010年通过认证。三个集团已经就六个可能的新电站地点提出先 期地点许可申请，目前在审查中。最后，12家公用事业公司已经将其为多达 23座 新反应堆寻求施工与运营执照的计划核管会。第一个核电厂正式订单预期将于 2007年底或 2008年初发出。 第四代计划与下一代核电厂第四代计划与下一代核电厂第四代计划与下一代核电厂第四代计划与下一代核电厂：：：： 第四代先进反应堆路线图系由 100多位国际核专家 制定，旨在评估六项下一代反应堆技术和确定其优先顺序。与现有技术相比，该六 项技术具有更经济、更安全、更可持续且更防扩散的强劲潜力。超高温气冷堆和钠 冷快堆业已被列为国际开发和论证的优先技术。 下一代核电厂系基于能够在摄氏 850-950度温度范围内工作的气冷 技术。此技术不仅大大改善发电热 效率，而且明显是在或许能够高效 率生产氢气的温度范围内。对布什 总统用氢气作为国内运输燃料来取 代日益昂贵之进口石油的努力而 言，氢气的高效率无排放生产是一 项关键要素。氢气起初将用于富化 国产重质原油，然后是生产合成运 输燃料，最终是驱动燃料电池车 辆。因此重要的是，下一代核电厂 不仅能够发电，而且可以生产运输 业所需的氢气和工业流程使用的热 量。在这些方面，美国对进口石油 的依赖是对经济繁荣的一项威胁。 先进燃料循环计划与全球核能合作计划先进燃料循环计划与全球核能合作计划先进燃料循环计划与全球核能合作计划先进燃料循环计划与全球核能合作计划：：：：全球核能合作计划由布什总统于 2006年 初宣布，意在显著加快美国先进燃料循环和快堆技术的开发。该计划的目标如下： • 在废物体积、热负荷（放射性燃料在衰变过程中会释放大量热能）、放射毒 性（对活细胞或组织有毒的辐射水平）、以及 21世纪内将需要的储存库数 目等方面，减轻与废核燃料地下埋置相关的负担； • 回收废核燃料中包含的重要能量价值； • 提高废核燃料再利用过程的防扩散能力。 为了达到这些目标，三项技术将得到开发与论证： (1) 废核燃料所含材料在新一代 的钠冷快谱先进燃烧反应堆中的嬗变，由此提取其能量价值，并使最终核废料变得 可用单一储存库较便利地管理；(2) 使用无法分离武器可用钸的铀提取工艺 UREX+，将出自水冷堆群的废核燃料的元素分离成铀、可再用燃料成份及裂变产 物废料；以及 (3) 先进燃烧反应堆之燃料回收再用和燃料加工技术的开发与论证。 展望展望展望展望 我们正处于核能复兴即将到来的时刻。这个复兴的基础是美国 103座核电厂的持续 安全且经济的运营，预期不久将公布在今后十年里兴建和投产的新核电厂订单，为 复兴拉开序幕。更长远地看，我们的国家实验室正在与我国的大学和工业界及国际 社会合作，努力开发下一代先进核动力系统。这些系统将会更经济、更安全、可持 续，并且具有大量增加核燃料中可烧部份的闭合燃料循环，从而在大大增加可提取 能量潜力的同时最大限度地减少核废料的数量。核动力在美国的能源未来中占据着 重要地位，并将安全地提供经济、清洁且可持续的电力和运输燃料产品。 超高温反应堆示意图。 图片由爱达荷国家实验室提供 本文所表达的见解不一定反映美国政府的观点或政策。 可再生能源可再生能源可再生能源可再生能源：：：：期待无穷无尽的能量期待无穷无尽的能量期待无穷无尽的能量期待无穷无尽的能量 迈克尔迈克尔迈克尔迈克尔·埃克哈特埃克哈特埃克哈特埃克哈特 可再生能源在全世界大规模扩展将需要创新 的政府政策、稳定且可预测的投资环境、以 及向发展中国家的技术转让。 迈克尔迈克尔迈克尔迈克尔·埃克哈特埃克哈特埃克哈特埃克哈特 (Michael Eckhart) 是总部设 在华盛顿市的非营利组织美国可再生能源理 事会 (American Council on Renewable Energy，简称 ACORE) 会长。ACORE工作人 员盖奇 (Peter Gage) 和麦卡特 (Cameron McCarter) 曾帮助撰写本文。 可再生能源业即将展现希望之光。可再生能 源在许多地方已经商业化且具经济竞争力， 势将通过戒除我们的油瘾和开始解决全球变 暖问题促进美国的国家利益。此行业目前即 将进入第二阶段，把美国的 30年 150亿美元投资用于研究、开发及论证将在市场 中使用的可再生能源技术。 市场动力市场动力市场动力市场动力 目前有三种关键力量带动市场朝向可再生能源迈进。第一个动力涉及国家能源保 障。目前的预测显示，美国的石油消耗量将持续增长且速度将超过不见起色的国内 生产曲线，因而使美国越来越依赖外国石油市场。这将使美国经济在石油进口受到 干扰时遭受打击。 画家描绘的 Stirling能源系统公司计 划在加利福尼亚州莫哈韦沙漠兴建的 一座太阳能发电厂。 图片由Wade Newhouse/ Stirling Energy Systems, Inc.提供 这些曲线反映了历史成本趋势，并非精确的历史性年度 数据。COE = 能源成本。 资料来源：国家可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory) 此外，诸如中国和印度等发展中国家的快速增长，给世界石油市场带来不断加大的 压力，而且这个问题在今后很可能继续恶化。其效应目前已经显现：几年前，每桶 石油的价格还只有 30美元，到 2006年 6月中旬已超过 70美元。可再生能源有助 于美国依赖国内能源，从而减少对石油的需求或减缓消耗量的增长。 迈向可再生能源的第二个动力是关于气候变化的忧虑。可再生能源能够帮助降低温 室气体排放量，同时满足我们的能源需求。据一些新闻报导，2000多位科学家一 致认为，二氧化碳和甲烷等温室气体正在地球薄薄的大气层中累积，并且导致全球 温度升高。其中许多科学家认为：温度升高预示着不良甚至可能是灾难性的后果， 这个问题现在就必须着手解决，并且目前有可供采取的行动，使用无碳可再生能源 就是解决方案之一。 第三个市场动力是可再生能源的成本。如图所示，该成本几十年来一直在下降，并 且对于一些可再生能源来说应该会继续下降。可再生能源成本的下降应归功于可再 生能源技术的改进。随着此行业成熟，成本将继续下降。 利用可再生能源利用可再生能源利用可再生能源利用可再生能源 将玉米乙醇加入汽油将玉米乙醇加入汽油将玉米乙醇加入汽油将玉米乙醇加入汽油 2004年，美国生产了约 34亿加仑燃料 乙醇。其中近 86%来自玉米产量占全 国三分之二以上的中西部。 制造燃料乙醇制造燃料乙醇制造燃料乙醇制造燃料乙醇 美国各地可再生能源分布不均匀，让我们 很难有统一的国家政策。太阳能在西南部 最强，风力主要用于大平原地区、山区及 沿海地区，地热能在西部地区。生物质在 全国各地都有，但不同地区的形式不尽相 同。生物燃料由农业州生产，但在设有空 气质量限制的城市消费。 目前在美国各地有许多地方性可再生能源 市场，这些市场各有其独特的资源、经 济、文化及政治。一些州在可再生能源领 域起到了带头作用。将近一半的州目前实 施可再生能源配额制 (renewable portfolio standard，简称 RPS)，即规定可再生能源生产目标的制度。州一级配额制规定了公 用事业公司必须在指定日期之前由可再生能源生产特定数量的能量；这就立即创造 出对可再生能源的新需求。 在其他地区，欧盟已经采取步骤促进对可再生能源的利用，并且是政策创新的一个 来源。德国、西班牙、意大利及其他一些国家已经实施馈入电价，即公用事业公司 或供应商必须向私有发电者支付的可再生电力单位价格。与此同时，芬兰、希腊及 英国均有促使人们生产或使用绿色动力的拨款、税收奖励及强制命令。 借助于美国国际开发署 (USAID) 和许多捐赠机构的资助，以及世界银行 (World Bank)、欧洲和其他地区开发银行、私营企业的财务支持，目前在发展中国家有广 泛的可再生能源项目。印度是率先承诺大范围利用可再生能源的国家之一，目前积 极开展风能、太阳能、水力、生物质能领域的活动。巴西是率先用糖生产乙醇的国 家。印度南部、斯里兰卡、孟加拉均已建立起太阳能光电池市场，为无电网的住宅 提供初步电力。中国已经发展出年产值 30亿美元的太阳能水加热工业。 风力风力风力风力 风力是美国用于大规模大规模大规模大规模可再生电力生产的领先能源。据美国风能协会 (American Wind Energy Ass