可再生能源是能源獨(dú)立和應(yīng)對(duì)氣候變化的共同選項(xiàng)
20 世紀(jì)70 年代的石油危機(jī)爆發(fā)后，時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)尼克松積極推動(dòng)《能源獨(dú)立計(jì)劃》，美國(guó)在此后的探索中確立了四項(xiàng)最基本的技術(shù)路線，分別是：大力發(fā)展生物燃料，以減輕交通燃料對(duì)石油產(chǎn)品的依賴；鼓勵(lì)清潔能源和非常規(guī)化石能源的發(fā)展，包括核電、頁(yè)巖氣、煤層氣以及煤炭清潔利用等；提高能源效率；積極推動(dòng)風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源發(fā)展。
進(jìn)入20 世紀(jì)90 年代，應(yīng)對(duì)氣候變化成為影響美國(guó)能源政策的重要因素。2009 年的《美國(guó)清潔能源安全法案》確定，美國(guó)將在2020年前將碳排放量在2005年的水平上減少17%，在2050年前減少83%。全美至少有20個(gè)州和華盛頓特區(qū)已經(jīng)制定了雄心勃勃的溫室氣體減排目標(biāo)，其中大部分目標(biāo)是到2050 年減少80%。
近年來(lái)，美國(guó)風(fēng)電、光伏的發(fā)展正在加速電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型。風(fēng)電和光伏裝機(jī)迅猛增長(zhǎng)，使水電占可再生能源電力裝機(jī)的比重自2014 年開始已經(jīng)低于一半。2016 年，美國(guó)可再生能源發(fā)電總量為6090億千瓦時(shí)，占電力的比重為14.94%，超過(guò)了原定2020年達(dá)到12%的目標(biāo)，其中非水可再生能源電力占比達(dá)8%。2017年，美國(guó)公用事業(yè)新增發(fā)電裝機(jī)約為2800萬(wàn)千瓦，其中的近一半使用可再生能源技術(shù)，主要是風(fēng)能和太陽(yáng)能。
發(fā)展可再生能源不但能夠推動(dòng)能源獨(dú)立，還有利于應(yīng)對(duì)氣候變化，在美國(guó)能源戰(zhàn)略中的地位不斷上升。
2017年9月19日，美國(guó)國(guó)家資源保護(hù)委員會(huì)（NationalResources Defense Council）發(fā)布了一個(gè)藍(lán)圖，到2050年，新增的太陽(yáng)能和風(fēng)能可以滿足美國(guó)70％的用電需求。而且，可再生能源還可以滿足交通運(yùn)輸行業(yè)日益增長(zhǎng)的電力需求。美國(guó)能源部國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）的綜合研究表明，到2050年，該國(guó)可以做到使80%的電力來(lái)自可再生能源。屆時(shí)，風(fēng)能和太陽(yáng)能等間歇性的資源可提供美國(guó)電力的一半左右，其余的30％來(lái)自其他可再生能源。研究還表明，高比例可再生能源情景可以全年每天每小時(shí)滿足全國(guó)的用電需求，徹底實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型。
地方政府制訂了積極的可再生能源發(fā)展政策。目前共有29個(gè)州和華盛頓特區(qū)已經(jīng)制定了可再生能源的投資組合標(biāo)準(zhǔn)，另外還有8個(gè)州明確了可再生能源的投資組合目標(biāo)。其中，佛蒙特州的目標(biāo)是在2032年前使75% 的能源供應(yīng)來(lái)自于可再生能源，這是美國(guó)各州中第一個(gè)以法律形式正式施行的目標(biāo)規(guī)劃。
風(fēng)電是美國(guó)發(fā)電裝機(jī)最大的可再生能源
在過(guò)去十年里，美國(guó)的風(fēng)電發(fā)展取得了巨大的進(jìn)步。
美國(guó)能源信息署（EIA）的數(shù)據(jù)顯示，截至2016年年底，美國(guó)風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模超過(guò)8100萬(wàn)千瓦。
其中，一半以上的裝機(jī)位于德克薩斯州、愛(ài)荷華州、俄克拉荷馬州、加利福尼亞州和堪薩斯州。風(fēng)力發(fā)電能力最強(qiáng)的幾個(gè)州位于風(fēng)能資源豐富的中西部地區(qū)。其中，愛(ài)荷華州、堪薩斯州和俄克拉何馬州三個(gè)州，風(fēng)力發(fā)電至少占本州公用事業(yè)規(guī)模發(fā)電裝機(jī)量的25％。
德克薩斯州的風(fēng)電裝機(jī)約占美國(guó)風(fēng)電總裝機(jī)容量的1/4。2016 年，這些風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)生的電力占該州電力總產(chǎn)量的13％。
2017年3月23日凌晨，德克薩斯州電力可靠性委員會(huì)（ERCOT）發(fā)布消息稱，當(dāng)時(shí)的風(fēng)力發(fā)電量占總發(fā)電量的50％，是迄今ERCOT監(jiān)測(cè)到的最高值。
美國(guó)的風(fēng)電場(chǎng)平均擁有約50 臺(tái)風(fēng)電機(jī)組。其中，位于加利福尼亞州克恩縣的阿爾塔風(fēng)能中心是美國(guó)最大的風(fēng)電場(chǎng)，擁有586臺(tái)風(fēng)電機(jī)組，總裝機(jī)容量達(dá)154.8萬(wàn)千瓦。
直到2016年下半年，所有美國(guó)的風(fēng)電項(xiàng)目都在陸地上。美國(guó)第一個(gè)海上風(fēng)電項(xiàng)目位于羅得島州海岸的布洛克島風(fēng)電場(chǎng)，裝機(jī)容量為3萬(wàn)千瓦，于2016年12月投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。弗吉尼亞州沿海的海上風(fēng)電項(xiàng)目尚未建設(shè)，但正在尋求監(jiān)管部門的批準(zhǔn)。
對(duì)風(fēng)力發(fā)電的政策法律支持
在美國(guó)，對(duì)風(fēng)電發(fā)展起到最重要作用的政策包括：搭建國(guó)家級(jí)可再生能源組合標(biāo)準(zhǔn)、聯(lián)邦生產(chǎn)稅收抵免和贈(zèng)款等政策法律支持，以及提高輸電容量。美國(guó)地方政府也頒布了一系列法律條例，積極推動(dòng)風(fēng)電發(fā)展。
以阿拉斯加州的分散式風(fēng)電開發(fā)為例。該州于2014年頒布了風(fēng)能開發(fā)條例，將開發(fā)場(chǎng)景分為商業(yè)區(qū)、住宅區(qū)、工業(yè)園區(qū)、市區(qū)等七種，并細(xì)致入微地按照不同商業(yè)環(huán)境和地理位置規(guī)定了土地使用情況、裝機(jī)規(guī)模、并網(wǎng)要求等。以公共區(qū)域商業(yè)用戶開發(fā)風(fēng)能為例，該條例要求每個(gè)項(xiàng)目需要提供蓋有阿拉斯加結(jié)構(gòu)工程師公章的圖紙。對(duì)于距離近于1300英尺（約396米）的項(xiàng)目，還需要進(jìn)行潛在陰影閃爍分析，必須有聲學(xué)顧問(wèn)對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行噪聲評(píng)級(jí)，以確定在該地段安裝風(fēng)電機(jī)組是否合適。這些細(xì)如牛毛的規(guī)章條例如同美國(guó)的整個(gè)法律網(wǎng)絡(luò)一樣，覆蓋每個(gè)風(fēng)電項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、安裝、維修、使用等全生命周期。
德克薩斯州圣馬斯科是美國(guó)風(fēng)能資源豐富的地區(qū)之一，該地區(qū)將風(fēng)能開發(fā)條例直接加入到了該市土地開發(fā)與建筑標(biāo)準(zhǔn)中。對(duì)于小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，還增加了附加要求，以滿足其與周圍環(huán)境、社區(qū)的匹配度，以及居民對(duì)視覺(jué)審美的需要。
地方政府還制定了關(guān)于風(fēng)電的許多很具體的標(biāo)準(zhǔn)，如要求獨(dú)立小型風(fēng)電系統(tǒng)的塔架高度不得超過(guò)80 英尺。每個(gè)小型風(fēng)電系統(tǒng)與距離最近的地面公用電力線路、通信線路或支撐結(jié)構(gòu)的距離應(yīng)不小于其總高度的1.1倍，由現(xiàn)有電力線通信線路或支撐結(jié)構(gòu)的任何部分確定。小型風(fēng)電系統(tǒng)或塔的任何部分，包括拉線錨，與周邊任何房產(chǎn)的產(chǎn)權(quán)紅線距離不得小于30英尺。
快速發(fā)展的光伏
近幾年，美國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電量不斷創(chuàng)下歷史新高。據(jù)美國(guó)聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)（FERC）發(fā)布的數(shù)據(jù)，2016年，美國(guó)的光伏裝機(jī)達(dá)到1476萬(wàn)千瓦， 比2015年年底的750萬(wàn)千瓦，幾乎翻了一番。但很多小型的和家用的系統(tǒng)并沒(méi)有得到及時(shí)統(tǒng)計(jì)。而美國(guó)能源信息署（EIA）的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2016年年底，美國(guó)的光伏裝機(jī)量為1667.8萬(wàn)千瓦。
美國(guó)的主要城市在清潔能源革命中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。作為人口中心，城市是電力需求的主要來(lái)源，同時(shí)擁有數(shù)以百萬(wàn)計(jì)適合安裝太陽(yáng)能電池板的屋頂。依據(jù)“Shining Cities 2017”報(bào)告，2016年度的數(shù)據(jù)表明，圣地亞哥在太陽(yáng)能光伏總裝機(jī)方面領(lǐng)先全國(guó)，總量為30.3 萬(wàn)千瓦，其次是洛杉磯（26.7萬(wàn)千瓦）、檀香山（17.5萬(wàn)千瓦）、圣何塞（17.4 萬(wàn)千瓦）、鳳凰城（16.5萬(wàn)千瓦）。
檀香山、圣地亞哥、圣何塞、印第安納波利斯和阿爾伯克基是美國(guó)人均光伏安裝量排名前五位的城市。檀香山的人均光伏裝機(jī)量排名第一，已經(jīng)達(dá)到495.2瓦。
城市推動(dòng)太陽(yáng)能開發(fā)的公共政策
各級(jí)政府強(qiáng)有力的公共政策可以幫助美國(guó)繼續(xù)利用清潔太陽(yáng)能，克服分布式發(fā)電的立法和監(jiān)管壁壘。美國(guó)太陽(yáng)能發(fā)展較好的城市都位于對(duì)太陽(yáng)能開發(fā)采取強(qiáng)有力公共政策的地區(qū)。各城市為推進(jìn)太陽(yáng)能開發(fā)而采取的重要舉措包括：
（1）以身作則。拉斯維加斯已經(jīng)在37個(gè)公共建筑、社區(qū)中心、消防站和公園內(nèi)安裝了總計(jì)0.62萬(wàn)千瓦的太陽(yáng)能光伏，其中包括該城市污水處理廠的0.33萬(wàn)千瓦發(fā)電站。坦帕和羅利還在城市設(shè)施上安裝了大型光伏系統(tǒng)。亞特蘭大市最近公布了一項(xiàng)新的計(jì)劃，要在28座城市建筑物上安裝約0.2萬(wàn)千瓦的太陽(yáng)能光伏。在公共建筑上投資太陽(yáng)能光伏的舉措，不僅增加了電力來(lái)源，還起到向居民展示太陽(yáng)能發(fā)電價(jià)值的作用。
（2）鼓勵(lì)市政公用事業(yè)機(jī)構(gòu)擴(kuò)大對(duì)光伏發(fā)電的消納。奧斯汀市正在采取措施向電網(wǎng)增加45萬(wàn)千瓦的太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)。該市的電力公司Austin Energy 已經(jīng)向當(dāng)?shù)靥峁┝?萬(wàn)千瓦以上的太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)（由于并非所有這些太陽(yáng)能發(fā)電裝置都在奧斯汀市范圍內(nèi)，因此，這部分?jǐn)?shù)據(jù)并未計(jì)入前面的表格中。）
（3）通過(guò)社區(qū)太陽(yáng)能政策擴(kuò)大獲取渠道。紐約市正在使更多人能夠從太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中受益。那些無(wú)法在自己的建筑物安裝太陽(yáng)能電池板的居民，很快就可以從其他電力公司賬戶購(gòu)買太陽(yáng)能電力。
（4）鼓勵(lì)多能互補(bǔ)。德克薩斯州的圣馬斯科雖然不是太陽(yáng)能資源最豐富的地區(qū)，但風(fēng)能資源和太陽(yáng)能資源的循環(huán)互補(bǔ)可以構(gòu)成一個(gè)多能網(wǎng)絡(luò)，承擔(dān)一個(gè)社區(qū)或商業(yè)鄰里的部分負(fù)荷。
有些城市采取了凈計(jì)量（Net Metering）政策，它們往往是太陽(yáng)能發(fā)展的領(lǐng)導(dǎo)者，許多領(lǐng)先的“太陽(yáng)能城市”以及4個(gè)新增“太陽(yáng)能之星”城市中的3個(gè)擁有全國(guó)最好的凈計(jì)量政策。
凈計(jì)量是一種計(jì)量和計(jì)費(fèi)安排，旨在補(bǔ)償光伏系統(tǒng)所有者輸出到公用電網(wǎng)的部分電量。該政策允許公用事業(yè)客戶使用現(xiàn)場(chǎng)分布式發(fā)電來(lái)抵消在整個(gè)計(jì)費(fèi)周期（例如一個(gè)月）中從電網(wǎng)得到的電力。公用事業(yè)用戶支付公用電網(wǎng)消耗的凈能量?？蛻糁苯邮褂梅植际桨l(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)生成的電力。如果客戶的分布式光伏所產(chǎn)生的電量超過(guò)了客戶可以使用的電量，那么多余的部分就會(huì)輸出到公用電網(wǎng)。如果客戶使用的電量多于其光伏生產(chǎn)的電量，那么他就可以像傳統(tǒng)的公用事業(yè)客戶那樣從電網(wǎng)輸入電力，并支付該電力的全部零售價(jià)格?？蛻敉ǔ?huì)以每千瓦時(shí)為基礎(chǔ)向公用事業(yè)單位并網(wǎng)到電網(wǎng)的剩余電量進(jìn)行補(bǔ)償。根據(jù)當(dāng)?shù)氐恼?，補(bǔ)償水平因地而異。在某些地方，公用事業(yè)公司可能會(huì)以全零售價(jià)格或者低于此的價(jià)格補(bǔ)償客戶的多余發(fā)電。
凈計(jì)量政策使得那些為電網(wǎng)提供太陽(yáng)能光伏發(fā)電量，并起到平衡峰谷電能作用的消費(fèi)者可獲得一定的政策激勵(lì)補(bǔ)償，這個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)費(fèi)安排是鼓勵(lì)客戶投資太陽(yáng)能光伏的最重要國(guó)家政策之一。
根據(jù)最近美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）對(duì)屋頂太陽(yáng)能開發(fā)潛力的分析，洛杉磯、紐約、芝加哥和圣安東尼奧等城市的技術(shù)可開發(fā)潛力比目前已有的裝機(jī)高幾十到幾百倍。通過(guò)保持強(qiáng)有力的推動(dòng)太陽(yáng)能開發(fā)的公共政策，這些城市和其他城市可以繼續(xù)帶領(lǐng)美國(guó)走向100％可再生能源的未來(lái)。
為了深入挖掘全國(guó)的太陽(yáng)能開發(fā)潛力，以下政策被建議實(shí)施：
（1）地方政府持續(xù)引領(lǐng)作為“太陽(yáng)能城市”的領(lǐng)先地位，設(shè)定太陽(yáng)能開發(fā)目標(biāo)，實(shí)施促進(jìn)太陽(yáng)能發(fā)電快速發(fā)展的計(jì)劃，在政府大樓安裝太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)，并敦促州、聯(lián)邦官員以及擁有公用事業(yè)機(jī)構(gòu)的投資者們擴(kuò)充光伏設(shè)施。
（2）州政府制定雄心勃勃的太陽(yáng)能開發(fā)目標(biāo)，并采取相應(yīng)的政策。利用凈計(jì)量政策來(lái)公平補(bǔ)償太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)所有者的能源供應(yīng)是至關(guān)重要的。制定強(qiáng)有力的可再生電力標(biāo)準(zhǔn)，包括太陽(yáng)能開發(fā)計(jì)劃、社區(qū)太陽(yáng)能立法、太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目稅收抵免以及電費(fèi)公共福利費(fèi)用，為太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目籌集資金，以及為低收入家庭推廣太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目。州政府還可利用其作為電力公用事業(yè)主要監(jiān)管機(jī)構(gòu)的角色，鼓勵(lì)公用事業(yè)機(jī)構(gòu)投資太陽(yáng)能發(fā)電，并調(diào)整利率結(jié)構(gòu)，最大限度地為消費(fèi)者提供太陽(yáng)能的好處。
（3）聯(lián)邦政府可以維持太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目的聯(lián)邦稅收抵免，包括使非營(yíng)利組織、住房當(dāng)局和其他不符合稅收抵免資格的人可以從這些激勵(lì)措施中受益。加大投資力度，以加速可再生能源、儲(chǔ)能和智能電網(wǎng)技術(shù)的研究和開發(fā)。
從當(dāng)前全球的大背景和動(dòng)機(jī)來(lái)看，能源轉(zhuǎn)型的終極目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)能源體系從基于不可再生的化石能源和核能轉(zhuǎn)向可再生、可持續(xù)能源。對(duì)世界多數(shù)國(guó)家和地區(qū)而言，因其自身資源和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不同，地方政策對(duì)可再生能源的發(fā)展起到了更大的作用。在美國(guó)，地方政府在通過(guò)立法、條例、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等方式鼓勵(lì)可再生能源發(fā)展的同時(shí)，也注意使可再生能源開發(fā)與環(huán)境和當(dāng)?shù)厣鐣?huì)友好協(xié)同，這值得中國(guó)地方政府在發(fā)展當(dāng)?shù)乜稍偕茉串a(chǎn)業(yè)時(shí)學(xué)習(xí)借鑒。（作者單位：何繼江：清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院；丁琰妍：華北電力大學(xué)）
