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奥巴马能源革命实施分析

品牌专栏中国仪表网2009年11月24日 10:57人气:624

 一、能源新政成为奥巴马变革成败的命脉

  1、绿色经济将成为美国经济的主力引擎

  中国和美国有一点是相似的,这就是都喜欢用红色作为喜庆的主色调,但是,美国候任总统奥巴马将在2009年1月20日的就职典礼中反其道行之,为了突出自己节能减碳、降低污染的绿色能源环境气候一体化的振兴经济计划,奥巴马团队将以绿色将作为这一盛会的主题色彩,总统就职委员会发出的观礼邀请函,将可能取材于再生纸制品,一些庆祝活动的迎宾地毯将以绿色来取代一贯使用的红色,奥巴马就职演说的重头部分,也将突出能源为主的美国复兴和再投资计划。为此,绿色是美元的代表色,绿色经济也可能成为美国经济的主力。

  奥巴马目前已公布的经济振兴计划将主要集中在五个方面,即:大规模地改造联邦政府办公设施,提高其节能水平;大规模地投资公路、桥梁等基础设施建设;大规模地升级学校硬件设施,安装节能系统,创造21世纪的示范学校;在美国各地推广普及先进的宽带,提高少年儿童的网络应用;改进美国医院的设施。

  在这个计划中一半以上涉及到能源产业,每一项都与能源有关。因此,能源产业的转型和发展是奥巴马经济复兴计划的核心,奥巴马新政的目的就是要通过新能源产业革命的方式再造美国增长。为此,2008年1月16日奥巴马再次强调了发展可再生能源的重要性,并认为如果美国现在就采取相关行动,将催生一个全新的产业,并为美国创造数百万个就业岗位。能源改革已经成为奥巴马经济振兴计划的命脉之所在,改革成败之所钥。

  2、奥巴马能源战略的先期框架和资本支撑

  奥巴马已公布的能源政策,包括如下部分:关于能源战略转型:为美国家庭提供短期退税,应对日益上涨的能源价格;未来十年投入1500亿美元资助替代能源研究,并为相关公司提供税务优惠,有助于增加五百万就业岗位;风能、太阳能和其他替代能源公司将有可能获得更多的政府资助。

  关于电力方面:大幅减少对中东和委内瑞拉石油的依赖,计划到2012年,美国发电量的10%将来自可再生能源等,这个额度2025年将达到25%。

  关于汽车方面:奥巴马已表示,他将促使政府和私营行业大举投资于混合动力汽车、电动车等新能源技术,减少美国的石油消费量。以7000美元的抵税额度鼓励消费者购买节能型汽车,动用40亿美元的联邦政府资金来支持汽车制造商,力争到2015年实现美国的混合动力汽车销量达到100万辆。支持强制性的“总量管制与排放交易”制度,力争在2050年之前实现二氧化碳减排80%,低于1990年的水平。

  关于新能源技术方面:政府将大量投资绿色能源——风能、有着广阔前景的新型沙漠太阳能阵列和永远有效的绝缘材料及核能等。混合动力汽车、动力电池、核电设备、风电设备、太阳能设备等。清洁能源已经成为美国能源的重中之重,美国积极发展风电、水电、核电、太阳能、地热等可再生能源的战略已不可逆转。

  关于建筑方面:奥巴马将大规模改造联邦政府办公楼,包括对白宫进行节能改造;将推动全国各地的学校设施升级,通过节能技术建设成21世纪的学校;要对全国公共建筑进行节能改造,更换原有的采暖系统,代之以节能和环保型新设备。

  关于资金投入:充电式混合动力汽车、风能、太阳能、核能等,将获得奥巴马实际资本支持,对于乡村的清洁能源产业也会有一定的信贷支持。而且,奥巴马政府也有可能建立一个联邦资金支持的全国清洁能源的贷款机构,向可再生能源项目投放低利率贷款或进行贷款担保,以激励普通投资者在可再生能源领域的发展。目前还有议员呼吁建立一个相关的基金会来为房屋业主改进能源使用效率提供资金。

  目前有关初期投资资金已经明朗,根据美众议院2008年1月15日公布的奥巴马团队的8250亿美元经济刺激计划的细节方案,美国基础设施改造方面获得的投资资金份额达到900亿美元,其中包括为使联邦建筑变得更加节能而进行的修缮和更新的项目。该方案同时确定,政府还将向能源项目投入逾500亿美元,其中用于改造老化的美国电网的投资金额为110亿美元,国会也将为可再生能源发电和输电项目提供80亿美元的贷款担保。

二、奥巴马下一步能源战略政策的破解

  1、奥巴马时代的美国能源管理的创新体制和决策结构

  2008年12月15日奥巴马任命了美国新的能源、气候和环境管理团队,其中诺贝尔物理学奖得主朱棣文被正式提名为能源部长,新泽西州州长办公室主任杰克逊(女)为新政府环境保护署署长,洛杉矶市负责环境的副市长萨特利(女)为白宫环境质量委员会主席,同时还任命了前环保署署长布朗内(女)为白宫能源和环境政策主席,现在这个白宫主管被称为能源沙皇。

  在这个体系内,布朗内将主要承担美国能源产业政策制定以及协调能源企业和产业政策关系的使命,能源部将集中在新能源技术的开发和政策的执行,环保署负责监管空气质量,交通部负责制定汽车燃油效率标准。这应该是一个实施能源变革的管理架构和团队,与布什时期的政府的能源管理架构有了重大区别,也将是奥巴马运转美国能源改革的管理基础。

  因此,我判断,美国的能源政策将划分为三个阶段:其一,是美国现有的能源政策向新能源政策的调整和过渡阶段;其二,就是向新能源转型阶段;其三,就是实施新能源革命阶段。

  为此,朱棣文在出席参议院能源及自然资源委员会听证会时慎重表达如下能源战略安排,即:推动兴建核电厂,开采本土石油及天然气资源,发展清洁煤技术减少温室气体排放量,加强太阳能、风力发电发展,推动各种可再生能源的发展,改变美国目前过度依赖进口石油的能源政策。这是一个混合了各方利益的平衡能源政策,兼顾了共和民主两党需要,兼顾了不同能源利益集团的需要,也反映了奥巴马政府初期必须立足现有的能源政策并向新能源政策的调整和过渡的战略安排。

  2、奥巴马下一步能源战略计划的框架分析

  奥巴马政府的战略意图非常明确,未来的经济复苏,不可能择选金融业为主体的危机产业,已经通过国际分工形成的消费品生产也难以由美国自己独揽,这就需要造就一个超过二三十万亿美元价值的大产业才能拉动美国经济的再次崛起,它不但要涉及所有美国人的利益,也要关乎美国的发展方向,为此,大体量的清洁能源产业集群就是最好的引擎。

  这个选择也是美国手上目前握有的两张危机重建王牌决定的。

  第一张王牌就是美国可以改造国际资源分配体制,将美国每年过万亿美元的资源产品的进口替代为内需解决,这将极大地支持美国经济转型的能力,增加美国国内的就业市场需求,扭转美国经济危机,其中以可再生能源为方向替代石油进口是最有价值的路径。将一万亿美元进口的资源转化为一万亿美元的投入,如果再能够吸引国际上几万亿美元的长期投资,它将推动美国经济结构翻天覆地的转型,也是美国式的全球分工大革命,它对维持美国目前的繁荣至关重要,也将使奥巴马政府创新历史。

  第二张牌就是改造国际商品的分配机制,将美国每年过万亿美元的消费品进口通过贸易保护主义和内需替代解决,这就需要实现美国从消费社会向生产社会的转变,从全球分工而言,部分产品是可能实现这个转变的,大部分产品是难以实现这个转移的。但是,美国却可以通过创新技术革命制造出的新产品建立新市场,这样创新技术就能够满足美国进口商品的价值对冲了。

  而能源产业就是美国这个内需和创新结合的最佳结合部,是美国手上两张王牌的结合点,它既可以解决内需置换,也可以促进创新出口。因此,创造一个超越互联网革命的新能源产业革命,并以此拉动美国和全球经济的转型,就成为奥巴马政府改革的力量来源和重大机遇。

  我认为已公布的的美国能源政策只是奥巴马能源战略的表面文章和先遣改革,奥巴马能源计划的下一步战略将包括如下部分,

  其一、将着重集中对每年要耗费1200亿美元的电路损耗和故障维修的电网系统进行升级换代,建立美国横跨四个时区的统一电网,由于美国是联邦制度,这个统一电网的营造在非危机时代很难进行,由此也将引发国际电网体系升级的革命。

  其二、全面发展节能汽车和电动车。

  其三、发展智能电网产业,最大限度发挥美国国家电网的价值和效率,将逐步实现美国太阳能、风能、地热能的统一入网管理。

  其四、全面推进分布式能源管理,创造世界上最高的能源使用效率。

  其五、创造世界上最高的能源使用效率;建立美国独特的新能源经济。

  奥巴马政府的战略目标应该是要用未来8-15年内将美国用于进口石油等的资本建造美国的太阳能电站,风力电站和地热电站等可再生能源产业,再造美国富有竞争力的能源产业,增加的就业机会。它将促使美国不再依赖化石能源,不再依赖碳基燃料,而使用不昂贵、无污染,可以大量获得而且就在美国国内的资源。美国也是目前世界上太阳能、风能地热最丰富的国家之一。我估计:这个投资初期应该是1.5万-3万亿美元,长远可能超过5万亿美元,实现这个能源体系的置换必将使现代美国脱胎换骨。

三、超导电网和智能电网再造美国能源产业革命的透视

  1、今天可以将美国送达到世界经济制高点的产业就是能源产业

  目前,能源流动至少有四个流程:开采、运输、加工、销售和使用;电力产业也包括四个流程,即:发电、输电、供电、用电和服务,整合这个集合的过程就是改造人类能源体系的过程。我认为,从发电而言就是人类用技术将太阳能、风能、地热能、石油、天然气、核能、煤炭、氢能和生物质能等重新整合的问题;从输电而言就是人类将用新材料和智能电网改进输电损耗的问题,如果美国电网每年输电损耗近千亿美元,营造一个新电网需要一万亿美元,相当于用美国十年的损耗就解决了电网营建问题,那么美国肯定就会选择营建这个新网络;从供电、用电而言就是如何解决分布式能源管理和智能电网管理效益最大化的问题。这些问题奥巴马政府解决了,美国将跨入新的历史,解决了部分也将为美国创造新的发展机会,倘若不去解决美国就必须面对持久的危机。

  我一直强调说,如果说IT是上下游产业链巨大的产业,那么比它产业链还大的产业就是能源;如果说IT产业昨天曾经将美国送达全球力量的顶峰,那么今天可以将美国送达到世界经济制高点的产业就是能源产业;如果说美国要以全球化的手段制造当代世界价值最大化的产业,可以说昨天是IT产业,今天就是能源产业,或者更准确地说是智能能源产业。肩负危机重建的历史使命,开阖美国百年来的创造梦想,奥巴马政府能源变革的本质注定了是一场跨产业、跨越式的经济、技术、环境和社会的总体革命。

  美国能源革命的历史突破口很多,但是需要使用一个基因或本体将世界能源和商品都联结起来,希望使用这种天使,抑或魔鬼般的力量运转世界,创新出奇迹。每天我们都可能碰到它,但是我们可能不认识它,对美国而言,这个通达周身经络的就是统一电网的体系性改造、节能汽车和替代性能源的联动转型,替代性能源需要改造美国电网,统一电网又能够为节能汽车提供新动力,这是一个珠联璧合的整体,缺一不可。它将使人类过渡到新的物质世界,并与金融业和互联网构造的虚拟世界相得益彰,定义这个体系的基因和本体也就成为对人类智慧的深刻挑战。解决这个问题目前有两个途径,其一就是智能电网,其二就是建立超导电网。

  2、智能电网再造美国电网体系的战略前瞻

  目前全球大约有15亿台电表,近20万公里的电缆线路,其潜力开发无穷。智能电网的本质就是能源替代和兼容利用,它需要在创建开放的系统和建立共享的信息模式的基础上,整合系统中的数据,优化电网的运行和管理。它主要是通过终端传感器将用户之间、用户和电网公司之间形成即时连接的网络互动,从而实现数据读取的实时(real-time)、高速(high-speed)、双向(two-way)的效果,整体性地提高电网的综合效率。

  它至少有如下功效,其一智能电网能够实现双向互动的智能传输数据,实行动态的浮动电价制度。

  其二、它可以利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控和数据整合,遇到电力供应的高峰期之时,能够在不同区域间进行及时调度,平衡电力供应缺口,从而达到对整个电力系统运行的优化管理。

  其三、智能电网能够将新型可替代能源接入电网,比如太阳能、风能、地热能等,实现分布式能源管理。

  其四、智能电表也可以作为互联网路由器,推动电力部门以其终端用户为基础,进行通信、运行宽带业务或传播电视信号,GE更安排了智能电网为终端用户提供无线即时宽带和视讯服务的计划和实验,IT产业的深度革命和能源革命将成为孪生兄弟,智能电网改革将推动美国能源革命的深度裂变。

  目前美国科罗拉多州的波尔得(Boulder)已经成为了全美第一个智能电网城市,美国多个州已经开始设计智能电网系统,GE、IBM、西门子、Google、Intel等信息产业龙头都已经投入智能电网业务,其中Google已宣布了一个与太平洋煤气和电力公司(Pacific Gas & Electric (PG&E))的测试合作。目前美国大约有1.3亿块电表,倘若包括计算机、传感器和网络系统的投资在内,实现市场转型,这项改革将拉动超过万亿美元以上的投资,这对美国的信息产业是一个巨大的机会。

  根据美国能源部的统计,通过对美国电网的智能化改造,预计未来20年内可节省近千亿美元的投资。智能电网技术革新打开了电信、电网、电视网等整合的通道,为全球电力、电信产业、通信产业、电视媒体等改革提供了独特机遇。

  但是,布什政府在对外进行反恐战争,对内进行大宗资源产品的炒作,这就为奥巴马政府留下了重要的机会,奥巴马政府几乎只需要选择是启动智能电网的有利时机了。我判断奥巴马团队经济振兴计划中,特别提出进行大规模地改造联邦政府办公设施,提高其节能水平;大规模地投资公路、桥梁等基础设施建设;以及在美国各地推广普及先进的宽带,这三项计划都必然与智能电网相联系,推进智能电网计划应该是奥巴马任内的重要改革举措。

  但是,与美国现在危机重建行动相比,奥巴马团队可能会感觉智能电网项目的经济体量还不够大,如只停留在对现有电网的技术改造其整合效益也还不够高。因此,奥巴马团队应该会在通过对整个美国电网的改革计划之后,才会最终确定智能电网的实施水平和推进强度,以求得这个改革的最大收益,并实现美国变革的要求。

3、超导电网再造美国能源体系的战略透视

  荷兰莱顿大学的卡茂林-昂尼斯教授1911年通过试验发现汞冷-268.98°C时,汞和许多金属和合金的都具有失去电阻的特性,根据这种特殊的导电性能,卡茂林将其定义为超导态,据此也使卡茂林获得了1913年诺贝尔奖。此后,人们开始将处于超导状态的导体称之为超导体。这是我们今天讨论超导电网的基础。

  超导电缆就是采用高温超导材料制作的电缆,与传统电缆相比,它具有输电过程中的能量损耗低,输送容量大,体积小,电磁污染少的四大优点,在相同截面下,输电能力是常规电缆的3-5倍。我认为它是目前人类能够掌控的最具环保价值的缆线,也是提高电网安全性、可靠性、基本上杜绝火灾隐患的择优途径,建设具有远距离、大容量、低损耗输电能力的超导电网是克服常规电缆远距离输电时对高压电缆依赖的唯一途径,是21世纪人类不可能不圆梦的电力生产方式,至少是21世纪前五十年解决一个国家或地区大容量、低损耗输电的最佳途径。尤其适应中国、美国、俄罗斯和欧盟等幅员广大的区域,从内蒙到上海通过传统输电方式输电至少需要500千伏的电压,但是,通过超导电缆可使用220伏的电压输送。因此,将国家电网革新提升为超导电网,是全球生产力面临的最伟大的变革之一。

  世界上超导电力技术研究的带头国家就是美国,1999年美国就开始推进了世界上最大规模的SPI(Superconductivity Partnership Initiative)研究计划,该计划的研究内容包括超导电缆、超导变压器、超导电机、超导磁悬浮飞轮储能、超导限流器等项目的研究。美国在"美国电网2030"规划中,也提出了采用超导技术建设其骨干电网的建议。美国的能源法中也率先世界其他国家肯定了超导电缆电网的作用。

  1993年美国能源部即开始投入2000万美元,以推动企业实现超导电缆的应用化,2001年小布什政府上任初始又向该计划增资了3700万美元。小布什总统也是以超导电缆革新美国电网的支持者,其内任美国多次投巨资开展超导电力技术的革新。在此基础上,美国超导体公司、底特律爱迪生电力公司和意大利皮热里电缆系统公司通力合作,2001年5月终于实现了在底特律福瑞斯比变电站地下铺设长360多米的超导电缆,这是世界上第一条实用的超导输电线路。当时令世界震撼的是这个线路使用了含有铋、锶、钙、铜的氧化物超导陶瓷制造的123公斤重的超导导线取代了原有的9条8100公斤电缆中的的铜导线。

  那个时侯美国超导体公司销售的超导导线每米价格为200美元,彼时铜导线每米价格仅为25美元,超导缆线的价格高过铜导线,很难推广。但是,随后日本著名电缆企业古河电工等机构很快开发出了超过铜质电缆输电能力100倍的高温超导电缆,这个超导材料不在以银为主要原材料,降低了成本,新材料当时每米成本只有5日元,成本与铜质电缆已经相差无几。目前古河电气正联合住友电气在美国和横滨市进一步实验。美国超导体公司最新开发的超导缆线的成本,若大规模地使用目前也可以降低到铜导线之下了。

  2008年4月22日美国纽约长岛电力局(LIPA)和美国超导公司联合宣布世界上第1条高温超导(HTS)电缆已于同日在商业电网中投入运行。该系统运行电压为138kV,由并行排列的3条独立单相HTS电缆组成,安装在LIPA的地下输电走廊内,由6个终端装置与LIPA电网相连。该条HTS电缆长610米,用液氮冷却系统进行低温冷却,能为30万户家庭供电,其装机容量为600兆瓦,属于长岛电力局电网的一部分。

  在这个项目2006年8月2日的奠基典礼上,时任美国能源部输电和能源可靠性办公室主任凯文·考勒瓦(Kevin Kolevar)指出: "当今在全国电网严重超负荷的情况下,超导技术正在被美国公用体系考查,并被其视为一种能增加系统容量和加强可靠性的新工具。这是美国能源部協同投资的三个用以展示不同容量低端位超导设计和应用的项目之一。LLPA将成为第一个把超导体用在电网传输电压水平上的工程。我们将把超导视为下一代能源传输系统的强劲动力。"

  伴随着美国纽约州长岛在商业电网中安装了第一条超导输电缆,饱受灾难事故和或恐怖分子袭击的纽约市已经宣布启动名称为Project Hydra的计划,即九头蛇计划,其主要框架就是2010年启动的曼哈顿电网升级改造,它也将使用美国超导体公司开发的液氮冷却系统和超导电缆,以实现纽约电力体系更加可靠的运转。就美国而言,示范的商业化项目,其带头作用也是巨大的,它可能导致内爆效应,也可能成为改革时尚,九头蛇计划的启动为美国启动国家统一电网的超导技术改造打开了阳光大道。

  与长岛计划大约同步,2007年4月7日美国超导公司还成功演示了世界上第一根同比例的高温超导消磁电缆,该线缆总长度142英尺,能够输送4100安培电流,电压可以小于0.5伏,或比铜导线低1000倍,达到了舰艇用常规铜消磁导线的一般水平,其重量仅为普通铜导线消磁电缆的20%,由此,它不仅减轻了电力系统的重量,也减少了安装成本。这种消磁电缆系统将可能被今后世界上的海军舰艇全面使用,其市场广阔无比,这个专向需求可以刺激美国超导产业的资本积累和实现进一步发展。

  尤为值得重视的是超导电缆还能利用现有各种线路,例如管道线、铁路线、公路线等进行安装,这又可能大幅降低美国电网的升级成本。因此,超导电缆正在进入美国电网改造的主要市场,我认为一场营建美国能源高速公路的革命行将展开。

  基于此,奥巴马将在美国能源改革的下一步战略中关注超导电网改造的运转。目前公开推进能源体系转型计划的主要世界经济体系只有美国,而且目前执行这个计划的也只有美国。如果美国借此发展智能电网产业,8-10年内这个产业规模将超过5万亿美元;如果美国借此全力发展超导电网产业,8-10年内这个产业规模将超过30万亿美元,这不可能不使奥巴马行动起来。

 四、奥巴马能源新政的历史作用

  金融危机为奥巴马团队提供了创造历史并达到历史顶端的机会,在美国历史上最强大的能源行政力量的主导下,美国还将在节能汽车、可再生能源、分布式能源供应、氢能、天然气水合物、清洁煤等诸多领域探索利益最大化的创新战略,这种探索既源于美国已经拥有的世界第一流的研究力量,也出自美国再造国际分工、占领全球经济制高点的迫切愿望。其中2008年科学界又发现了锢磷催化剂,它可以利用电能把水中的氢分离,它可以利用电能把水中的氢分离,然后再将分解的氢气经过合理的工艺流程制造为燃料电池,这同样为人类开辟了大规模使用氢能的可能性,也是尤为可贵的能源新发现。

  我们也可以形象地说,油气为主的经济相当于从北峰登顶珠峰,绿色能源计划意味着从南坡登顶珠峰,这是比布什直接攻打两伊更伟大的计划,它将使从西亚到俄罗斯和南美的石油国家利益联合体遭遇釜底抽薪式的打击,被迫放弃高油价的利益,自动转换到比美国低得多的全球经济的等级结构之中,从而完成世界力量重组。

  奥巴马团队没有仿若布什政府制定攻打伊朗、委内瑞拉等国的计划,但是,如果成功地打击了石油输出国利益集团,其战略功效更高,伊朗等国将以做山车的方式沦为低阶层的国家,这种政治上让伊朗等国的失落、跌落比布什的直接进攻的方式更加残酷。在这个能源体系的变革中,伊朗等国将可能不在是美国的直接对手,而他的最大的敌人将是它自己的不发达,俄罗斯的油气资源也可能成为纸老虎。

  从这个意义而言,美国能源产业的重组也将是美国全球战略力量的重组,它也将把美国从现在的经济、环境和国家安全危机中解脱出来。

  因此,这个能源改革将使奥巴马成功地以绿色经济为主推动一场新的经济革命,美国将再次主导全球经济的制高点。而且,通过建立清洁的能源结构将彻底改造美国的生产方式和生活方式,这个革命将比十年前的IT革命更为重大、更为深远,应该是农业文明以来最伟大的革命。也正是基于此,奥巴马经济改革计划也被称为美国复兴和再投资计划,其中的能源体系变革就将是21世纪人类最大规模的经济、社会和环境的总体革命。
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