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沿着软能量路径的旅行

西当1973年的石油危机威胁到安全和繁荣时,美国最初的政策反应是混乱和无效的。

强化照旧 - 钻探石油和天然气井,建设煤炭巨头和核电厂,可能发展煤制油合成燃料 - 大力提议,但很快就开始寻找成本太高,脏,缓慢而艰难。巨大的资金需求会扼杀其他必要的投资,并最终使能源价格飙升,使摇摇欲坠的需求无法支付昂贵的新设备。然而,到1976年秋,没有连贯的另一种愿景已经阐述。政策想象力被卡住。

在那可教的时刻,我的外交文章“能源战略:未选择的路?”重新审视能源问题,增加了美国能源战略的另一种设想。

“硬路”更像是“软路”,“软路”结合了能源效率和向可再生能源供应的转变。这篇文章很快就成了这本受人尊敬的杂志中转载次数最多的一篇,并在互联网出现之前的技术允许的范围内进行病毒传播。四十年后,回顾其最初的接受和持续的影响,可以看出哪些教训已经吸取,哪些没有吸取。

回顾1976年

这个28岁的作家,感觉就像丢弃晶种的过饱和溶液,突然结晶液体进入了一个全新的形式。

一年后,吉米·卡特总统邀请我到总统办公室讨论这篇文章。他现在表示,除了能源部长施莱辛格(Schlesinger)的合成燃料政策(synfeels)之外,这项政策在制定能源政策方面非常有帮助,无论是之前还是之后,都是最连贯的有利于提高效率和可再生能源的政策。

现任能源行业对这篇文章表示怀疑、蔑视甚至愤怒。一份4英寸厚的参议院听证会记录汇编了36对批评和回应。如今,这本书读起来很有趣,它提醒我们,40年前,能源效率是新奇而有争议的,而可再生能源则是奇怪、威胁或荒谬的。有些人仍然坚持这些观点。

当喧嚣平息后,ARCO的首席经济学家大卫•斯特恩莱特(David Sternlight)很好地抓住了清醒观察人士的结论:他一个人并不在乎我是否只有一半正确——这将比他从其他人身上看到的更好。

在接下来的十年里,这篇文章获得了足够的信任,以至于许多最严厉的批评者雇佣了1982年成立的RMI来帮助他们采纳它。到目前十年,电力行业的两个主要期刊慷慨地承认了我们的方法的先见之明,并且文章的论题在能源市场上广泛流行。

这篇文章是如此有影响力,因为,而不是仅仅提出能源投资的又一个投资组合,它重新定义他们的目的和逻辑。此前,该问题是在哪里得到更多的能量 - 更多,任何种类的,从任何来源,不惜任何代价。规划人员推断能源需求增长的历史和内置电源,以满足它。

通过询问我们希望能在另一端开始的文章 - 什么是“最终用途”我们的追捧,如热水淋浴,冰镇啤酒,流动性,舒适性,冶炼氧化铝,烤面包 - 以及如何提供那些服务中的通过提供的数量,种类,规模和能量的来源最适合的任务。

这一最终用途概念很快与罗杰·桑特的“最低成本”语言融合在一起,与新兴的里根经济学对自由市场的强调产生共鸣。由此产生的“最终用途/最低成本”方法揭示了通过竞争或规划选择的最具成本效益的解决方案,这些解决方案涉及到是否通过气体或电加热或通过绝缘和防风雨条在冬季保暖等问题。

不同的问题会产生不同的答案,因此文章对比了美国能源系统发展的两种方式(图1A和1B)。

节约:准确设想

后来的一篇学术评论发现,这篇文章是20世纪70年代中期数十篇对2000年美国一次能源使用总量有准确预见的研究报告中的唯一一篇(预见,但显然不是一个预测,因为它经常被错误地描述)。图1B所示的软路径比实际2000年的能源使用量低0.8%或4.0%,分别与实际GDP增长或不正常化。但最好的同期经济计量预测是大约60-70%太高。然后在2000-15年,能源强度非但没有上升,反而进一步下降了24%。

图2比较了1976年文章提出的可行的假设能量强度轨迹,50年内下降了72%,40年内实际下降了56%。“世纪之交”所设想的“接近减半”发生在2008年。

2015年,美国的一次能源消耗总量比1975年减少了56%,煤炭消耗减少了59%,石油和直接使用的天然气消耗减少了65%。2015年煤炭在主要供应中所占份额(16.0%)低于二战后的最低点(1972年为16.6%)。相反,美国一次能源使用的10%和电力使用的14%来自可再生能源,这是新增发电能力的68%。

电力是最昂贵的能源形式,然而美国人节省的电力只有直接燃料的一半。部分原因是,直到2001年,48个州的公用事业公司仍因出售更多能源而获得奖励;即使现在,36个州的电力(8个州的改革尚未完成)和28个州的天然气(4个州的改革尚未完成)。但随着这些不合理的政策开始消退,用电量已经从2007年的峰值下降。从长远来看,尽管经济增长强劲,而且全电动汽车也在发展,但它每年可能萎缩1%左右。

供应转变:由相反的政策延迟

预计的软通道的需求侧远见与供给侧不匹配(图3)。尽管加州等一些州成功地走上了自己的软性道路,但强大的游说团体和国家政策强烈支持能源供应的硬性道路。

图3A和3B之间的差异具有影响供给的每个元素三个主要原因:

  • 那么天然气被认为是石油日益减少的稀缺副产品,所以联邦政策禁止其发电厂利用1978年至1987年,并有力地推动燃煤发电来代替。这丰富的煤炭运输车队,从尼克松时代的环保法律豁免久,现在才衰落而复活的气体存在。
  • 美国总统福特(Gerald Ford)在1975年(1978年生效)通过汽车效率标准后,美国石油密度平均每年下降5.2%。但随之而来的1985-86年油价暴跌助长了人们的自满情绪。这有助于游说者说服国会忽略——汽车25年,轻型卡车17年——与技术同步提高效率标准的法律授权。
  • 轻型车效率下降在1987〜2004年,以22年只是为了恢复其1987年的水平:节油的速度下降了三分之二,约99发动机效率的主要收益的百分比提高加速度,而不是节省燃油。立法阻止,直到G.W.总裁布什2007年的更新,那么新规则,一年后悬挂际底特律的困扰。这种停滞浪费了汽车数量的两次失误,延长了四分之一世纪的高油价的需求,同时石油利益试图抑制竞争的生物燃料。
  • 图1B和3B中“软技术”(多样性、规模、质量、可广泛获取的可再生能源)的快速增长,以“积极支持”为基础,在过去40年中的32年中,反而得到了很大程度上敌对的联邦政策。就连那些投资于可再生能源的化石燃料公司也迫不及待地放弃了它们,因为它们正准备取得成功。
卡特1978年颁布的PURPA法允许独立和分布式发电公平竞争,在20世纪80年代初至中期,使可再生能源出现了一个虚假的曙光。虽然PURPA受到法律和监管攻击的削弱,但它摧毁了公用事业垄断的理论基础,并为当今的竞争性电力市场奠定了基础,它现在取代了全国一半的紫色。因此,经过一段漫长而坎坷的弯路,自2010年以来,可再生能源终于如1976年所希望的那样起飞了——但大约晚了35年。

我做对的事

对气候的理解并不新鲜。1976年《外交事务》的文章谈到了这条艰难的道路:

“对长期煤炭经济的承诺是当今规模的许多倍,这使得下世纪初大气二氧化碳浓度翻番几乎不可避免,届时或此后不久,全球气候将出现实质性的、或许是不可逆转的变化。只有这种改变的确切日期是有疑问的。”

我们到了吗?提示清洁能源计划和巴黎协议。

预计RMI 2002年的著作“小是有利可图的”和今天的市场走势,文章称避免电网的成本和规模不经济可能降低用电成本,而“一个富裕的工业经济也有利地根本没有中央发电站操作!”

报告还指出,“储能常常被认为是能源收入技术的一个主要问题。”但部分原因是,与电能储存相比,储能更容易、更便宜,因此“总的来说……储能在软能源经济中的问题要比在硬能源经济中的问题小得多。”今天的市场如是说。

可再生能源降低成本,风险和麻烦;有利于市场主导了政策驱动的通过;并加强个人和社区的选择都已经非常普遍。

强硬路线的政治风险听起来也很熟悉:

“与软路径依赖多元化的消费者选择来部署无数的小型设备和改进不同,硬路径依赖于困难的大型项目,这些项目需要在集中管理下作出重大的社会承诺。。。这条艰难的道路,有时被描绘成自由企业和自由市场的堡垒,取而代之的将是一个补贴、1000亿美元救助、寡头垄断、监管、国有化、知名领域、公司国家主义的世界。”

过度集中的系统的严重弱点,后来在“脆弱的力量”(1981/82)中被放大,也显而易见。

Other gratifying content from the article includes the utility death spiral, backcasting, integrative design (demonstrated in my house seven years later), institutional barriers and solutions, cogeneration, reliance on market principles and mechanisms, and utilities’ financing customers’ solar systems (athough "solar" in 1976 meant solar-thermal, as photovoltaics were still "exotic").

事情我会改变

文章的主要误差约为天然气。Had the scientific community known in 1976 that U.S. gas is often unassociated with oil, quite abundant, and profitably recoverable from deep and tight formations, I’d have treated it separately from oil, and emphasized natural gas rather than advanced coal as a transitional technique used "briefly and sparingly to build a bridge to the energy-income economy of 2025." These insights weren’t obvious until the past decade.

这篇文章中最具争议的一个观点是软能源和硬能源路径是互斥的,不幸的是,这个观点已经被证实了。

1975采煤的“暂时的和温和的(小于两倍于峰)”扩张结束了在2.16倍由于天然气和煤炭功率的膨胀不自然策略驱动的抑制。(现代联合循环燃气发电厂在上世纪80年代只出现了。)至少挤压效率和可再生能源的石油和天然气楔形的油部分终于得到正在进行的气候保护视力,而煤炭是现在效率,可再生能源和气体之间的挤压。

这篇文章最大的失败并不是说服政策制定者利用美国的例子来减缓或阻止核武器的扩散。四年后,当我在外交事务中扩大这一论点时,它再次毫无踪迹地沉没了,因为核倡导者主导了大多数国家的能源政策,而包括我们自己的国家在内的许多国家仍然如此。30年后,更有力的外交政策证据仍然收效甚微。因此,我们今天担心来自朝鲜、巴基斯坦和伊朗的自我造成的风险。

更深刻的教训

文章中最具争议的一个观点——软、硬能源路径是互斥的,因为每一条路径都需要投资、基础设施、机构和抑制或排除另一条路径的态度——不幸地得到了证实。随着硬技术和软技术争夺市场份额和政治影响力,这一点每天都可见。

1976年的文章警告说,向后化石燃料和气候安全能源系统过渡的危险拖延,“如果我们继续把这么多资金、时间、技能、燃料和政治意愿投入到对其要求如此之高的硬技术上,正是我们所能期待的。”

慢慢地,但与采集速度快,市场已开始战胜现任强制执行其保护旧能源系统的自然欲望的政治手段,而不是启用新的。然而,将加快转变遗体,而气候,公共卫生,安全,发展和民主的迫切需要提高其紧迫性的挑战。

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