在项目进行过程中美国能源消费以适度的速率增长,同时伴随着由科技进步和政策实行带来的能源消耗削减

在《2015年度能源展望》项目期间,美国能源消费的增长速度相对平稳,在参考情形下,从2013年到2040年的平均增幅为0.3%/年。与其他行业的增长率相比,交通和住房行业的能源消耗在整个项目期内会减小(在整个项目过程中少于2%)。最大的能源消费增长发生在工业部门,预计增长率为0.7%/年。能源消耗的下降往往源自节能技术的采用和促进能源效率政策的施行。而增加往往是由于其他因素,如经济增长和由大量供应导致的相对低廉的能源价格。

能源消耗零增长是相对近期的现象,在《2015年度能源展望》中,美国能源消费在特定方面存在大量的不确定性。这种不确定性与美国持续从最近的经济衰退中复苏并且恢复了更多正常的经济增长尤其相关。尽管在20世纪下半叶,对能源需求的增长往往伴随着经济的复苏,但目前技术和政策因素的结合正抑制着能源消费的增长。

《2015年度能源展望》的替代情形展示了这些变化。假定政策和技术水平不变,高、低经济增长情形分别展示了高、低水平的旅游需求和能源消费增长。在经济高速增长的情况和油气资源丰富的情况下,能源消费的增长(分别为0.6%/年和0.5%/年)高于参考情况。在经济低速增长的情形下,能源消费的增长低于参考情况(近持平)。在高油价的情况下,能源消费的增长比参考情况下高,增长率为0.5%/年,这主要是由于国内能源生产和货运柴油消费的增加。

在《2015年度能源展望》参考情形下,由于越来越严格的燃料经济标准,2040年交通行业汽油消费比2013年下降了21%。相比之下,从2013年到2040年,柴油燃料消耗(主要用于货运和卡车)的平均增长速度为0.8%/年,因为经济增长导致更多装运的货物。因为美国消费的汽油比柴油更多,汽油消费的模式强烈地影响了交通行业的总体能源消耗趋势(图ES7)。

随着页岩气供应的增长,工业能源消耗量不断增加

过去几年,美国干燥天然气和液态天然气产量明显增加,在《2015年度能源展望》参考中,在高昂的石油价格及石油和天然气资源丰富的情况下,这种生产上升趋势仍在继续,干燥天然气和液体天然气增长强劲。持续高水平的干燥天然气和液态天然气生产,且价格在所有三种情形中最具吸引力,导致在2013到2040年规划期内工业能源消耗将呈增长,同时扩大燃料和原料的选择范围。

天然气页岩资源和相关液体燃料供应的增加促成了天然气和碳氢液体燃料的价格下降,这有助于提高工业产出。能源密集型散装化学品行业受益于较低的燃料(主要是天然气)和原料价格(天然气和碳氢液体燃料),在参考情况下,天然气和碳氢液体燃料的消费从2013年到2040年增加了50%以上,主要是由于美国甲醇总容量、氨(主要是含氮化肥)和乙烯催化裂化器剂的增长。碳氢液体燃料可用性的增加将会导致以石油为原料的石脑油原料使用增长减少(与轻碳氢液体原料如乙烷、丙烷和丁烷相比)。

其他能源密集型行业,如初级金属、纸浆和纸张工业,也受益于源自页岩资源的干燥天然气的可用性和价格。然而,较低的天然气和碳氢液体燃料价格以外的其他因素,如变化的非能源消费成本和出口需求,在制造业产出增加方面也扮演着重要的角色。

在石油和天然气资源丰富的情况下,制造业产出总值只是略高于参考情况,在上述两种情况下,工业天然气使用的差别主要在于采矿工业——特别是石油和天然气开采。在高资源情况下增加石油和天然气开采活动,租赁和工厂使用的天然气消费在2040年比参考情形高1600万亿英热(68%)。

来自页岩资源的干燥天然气产量增加(如相对于参考情形较高的石油和天然气资源情况)会导致较低的天然气价格,从而促进在工业部门热电联供中更多天然气的使用。2040年,热电联供中发电的天然气使用在高石油和天然气资源情况下比在参考的情况下高12%,反映出更高水平的干燥天然气生产。最后,来自页岩资源的干燥天然气供应的增加会导致增加使用天然气以满足工业部门的热力和电力需求。

可再生能源满足增长的电力需求

在《2015年度能源展望》参考情形下,可再生能源发电从2013年到2040年增加72%,超过新发电容量的三分之一。可再生能源的发电份额从2013年的13%增长到2040年的18%。未到期的联邦税收抵免和国家可再生能源配额制继续推动非水能可再生能源近期相对强劲的增长,可再生能源总发电量从2013年到2018年增加了25%。然而,从2018年到2030年,可再生能源容量增长放缓,对电力需求相对缓慢的增长减少了对新的发电容量需要。此外,相对较低的天然气价格,再加上几个关键联邦和州政策过期,这是对可再生能源具有挑战性的经济环境。2030年之后,由于天然气价格随着时间推移的增长和可再生能源在一些地区日益增加的成本竞争力,可再生能源容量增长再次加速。

在2015年度能源展望参考情形中,风能和太阳能发电占可再生发电总量增加值的将近三分之二。对可再生能源发电,太阳能光伏(PV)技术是增长最快的能源来源,年平均增长率为6.8%。风能占可再生能源发电增加值的最大贡献者,从2013年到2038年,风能占可再生能源发电增长量的40.0%,到2040年将取代水电成为可再生能源发电的最大来源。太阳能发电增加值几乎全部来源于光伏,电力部门和终端使用部门有区分(如分布式或客户场所发电)。在规划期间,地热发电以年均约5.5%的速度增长,但是因为地热资源具有地理集中性,在美国西部的增长是有限的。到2030年,由于与现有的燃煤电厂共烧,生物质能发电平均增加3.1%/年。2030年之后,生物质能源发电量的大多数增长源于新的专用生物质资源。

在高经济增长和高油价情况下,可再生能源发电量增长超过参考情形——一倍以上(从2013年到2040年在这两种情况下)(图ES8),主要由于经济高速增长情况下新增加的电力需求和高油价情况下相对昂贵的燃料价格。在低经济增长、低石油价格情况下,伴随着需求增长放缓和较低的天然气价格,从2013年到2040年可再生能源发电整体增量略小于参考情形,但仍分别在2013年和2040年增长了49%和61%。电力行业(最受可再生能源发电影响的)中风能和太阳能光伏发电是规划后几年替代情况下变化比较大的。

随着电力传输和分配基础设施成本和支出不断增加,电价不断上涨

在《2015年度能源展望》参考情况下,发电、输电和配电成本增加,加上电力销售相对缓慢的增长的(平均0.7%/年),导致在规划期间电力的平均零售价格上升18%(实际的2013版美元)。在参考情况下,价格从2013年的10.1美分/千瓦时(度)增加到到2040年的11.8美分/千瓦时。相比之下,在同一时期,最大的零售电价增加(28%)是在高油价情况下(2040年为12.9美分/千瓦时),增加最少(2%)的是在高石油和天然气资源情况下(2040年为10.3美分/千瓦时)。电力价格取决于经济状况、能源使用效率、电力供应的竞争力、在新能源发电容量上的投资、新一代传输和分配基础设施投资及操作和维护工厂服务成本等。这些因素在替代情况下各不相同。

燃料成本(主要是煤和天然气)是消费者电费中发电成本最大的一部分。2013年发电总燃料成本中,煤炭占44%,天然气占42%。根据2015年度能源展望,2040年燃料成本总额中,煤炭占35%,天然气为55%。煤炭价格平均每年上涨0.8%,天然气价格平均每年上涨2.4%,在参考情况下,与高油价情况下1.3% /年和3.1% /年以及石油和天然气资源丰富情况下0.5% /年和0.2% /年形成对比。

自1997年以来,美国在新的输电容量上已增加了五倍投资,并且配电建设支出也有大幅增加。虽然在2015年度能源展望中,新的输电和配电投资不会再以相同的速率增长,但是与新的可再生能源连接的额外输电和配电设备,提高电网可靠性和灵活性,增强社区美感(地下线路)和智能电网建设的支出将继续增长。

美国用电量年均增长率(包括销售和直接使用)已从1950年代的9.8%放缓到过去十年的0.5%。造成较低增长速度的因素包括人口增长放缓,用电量大的电器市场饱和,家用电器的效率改进,从高耗能产业向非能源密集型产业的经济转型。在2015年度能源展望参考情况下,从2013年到2040年,美国平均用电量的增长为0.8%/年。

随着能源密度和发电碳密度的提高,与能源相关的二氧化碳排放趋于稳定

在美国,与能源相关的二氧化碳排放在2013年达到54.05公吨(mt)。在《2015年度能源展望》参考情况下,自2013年到2040年,二氧化碳排放以1.44亿吨(2.7%)的速率增加,达到55.49亿吨,比2005年59.93亿吨低4.44亿吨。在《2015年度能源展望》替代情况下,2040年总排放量在高经济增长情况下为59.79亿吨,在低经济增长情况下是51.6亿吨。

在参考情形下:

1、从2013年到2040年,由于电力销售(平均为0.7%/年)增长相对缓慢和低碳燃料替代的增加,如天然气和可再生能源代替煤炭发电,电力部门二氧化碳排放平均增加0.2%/年。

2、交通领域二氧化碳排放量平均下降0.2%/年,整体改善的汽车能源效率抵消了增加的交通需求,货运卡车柴油消费增长,以及消费者对大型高油耗车辆的偏好(由于国内石油和干燥天然气生产强劲增长造成燃料价格下降)。

3、工业部门二氧化碳排放量平均增加0.5%/年,反映出由于低能源价格(尤其是散装化学品行业的天然气和碳氢液体燃料)推动的工业复苏。

4、住宅二氧化碳排放量平均下降0.2%/年,设备和建筑物外形效率的提升抵消了住房的增长。

商业部门二氧化碳排放平均增加0.3%/年,虽然设备和建筑外壳的效率有所提升,因为日益增长的扩散数据中心和电气设备(如网络设备和视频显示器,以及使用更多燃气组合供热和电力分布式发电)导致了电力消费的增长。