【科技资讯】美国能源部发布最新能源技术评估报告

美国能源部发布最新能源技术评估报告

贺飞 北京大学

本文由作者授权发布

过去几年来，美国煤炭消费减少五分之一，风能生产扩展3倍多，太阳能生产提升了20%，自2007年大约减排10%。2015年9月10日，美国能源部（DOE）发布了其最新的《四年技术评估》(Quadrennial Technology Review (QTR))，报告总计500多页，分为11章，分别从能源挑战、能源部门和体系、电力系统现代化、先进清洁电力技术、提升建筑系统和技术的能效、先进制造业中的清洁能源技术创新、先进清洁的交通运输系统和技术、科学与能源的能力建设以及整合分析概念等角度,对四年来美国和全球能源技术进展，进行了详细分析和评估。报告识别出能源系统节能和提升供应的6大领域中“未被充分认识和开发”的机遇，其中包括电网、建筑和交通等，在这些领域中存在着巨大的惯性，造成美国超过一半的能源浪费。2015年四年技术评估报告（QTR）补充了能源部的另一份四年能源评估报告（QER），后者主要关注能源基础设施和政府能源政策。QTR报告吸纳了超过700多名前沿领域能源专家的观点，内容十分丰富，预计将会为决策者、产业界、学术界和公众提供重要的启示和帮助。本文从总体上简要介绍一下报告概要，后续将对QTR报告的详细内容进行介绍。

2011年,在时任部长朱棣文的领导下, 美国能源部发布了第一份四年评估报告（QTR）。这份报告建议美国能源部除保持技术研发平衡外，应投入巨大的研发力量在电动汽车和电网现代化方面。报告彻底评估了当时该部门的能源技术活动，并展望了2013年奥巴马政府大力投入电动汽车研发的前景。报告在白宫团队建议下,模仿国防部和美国国务院的四年报告,更好地评估和规划能源研发的优先领域。第一份报告评估了17项能源生产或利用的主要技术。报告建议应重点关注开发能够影响未来5到15年能源利用的技术,建议能源部从“固定”能源技术（如电厂、电网和建筑能效提升）投资调整到交通技术（如电动汽车和生物燃料）。2011年，美国能源部分配其30亿研发投入的大约74%用于固定源，仅26%用于交通。此外，第一份报告还建议充分认识社会科学在能源技术开发的重要性。

2015年新报告的篇幅是第一份报告的3倍，分析了美国能源供应和利用的各个方面，无论是深度和广度，还是综合度，较前一份报告都有巨大提升。报告认为建筑目前占美国76%的用电以及40%的能耗，这应是QTR报告重点关注的内容。报告发现，一些技术的广泛采用，如能源之星标签的设备，为美国减少了大约20%的能源消费。如果能效高的LED照明和性能更好地热泵系统等新兴技术能得以推广，将会带来35%的节能。自2011年第一份报告出台以来，美国能源供应形势变化很大，随着化石能源生产的复苏，美国成为世界油气生产大国。新报告建议应关注这些化石能源燃烧时的二氧化碳俘获。展望未来清洁能源供应，报告强调风能的潜力,认为在企业提升涡轮技术和并采用先进计算来帮助风能发电选址等之后,到2050年风能可为美国提供35%的发电量。

2015年报告认为，当前美国能源面临三大挑战：安全，经济活跃和气候变化。美国正处在能源革命进程中，技术推动革命是报告的主题。过去十年来，美国大力减少原油净进口，提升页岩气开采，广泛利用风能和太阳能，通过先进的能效技术将电力消费遏制在零增长。此外，能源系统的革命还体现在将ICT技术（信息通信技术）以及先进计算和模拟技术等整合到能源技术开发中。报告评估了当前的能源科技发展，包括研究、试验发展、示范和应用(RDD&D)等方面。报告关注中期和远期有商业化潜力的技术，认为能源技术应在成本、安全、可靠供应、多样性、环境影响、土地利用以及材料利用等方面寻求一个恰当的平衡。报告自始至终关注能源网格的性能提升和安全，专家预测美国能源系统将包括超过1.5亿的交互单元，意味需要更为先进的计算和模型技术追踪能源流动，开发性能更好的电池来支持计算和储能。美国和全球需要创新性材料和技术来实现能源安全和减少气候变化。

参考文献：

[1] http://news.sciencemag.org/scientific-community/2015/09/doe-releases-new-energy-technology-report?utm_campaign=email-news-latest

[2] US DOE, Quadrennial Technology Review: An Assessment Of Energy Technologies And Research Opportunities, September 2015.

[3]US DOE, QTR: Report on the First Quadrennial Technology Review, September 2011.

（来源：科学网，作者：贺飞，电子邮件：[e-mail]，欢迎关注贺飞博客：http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=1015）

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