蔡鎤銘/淡江大學財務金融學系兼任教授
美國致力於到2035年實現電力部門的二氧化碳排放「淨零」（net zero），這一目標要求在短時間內徹底改變其電力結構。根據美國能源情報管理局（EIA）的數據，2023年，美國的總發電量達到4.22兆千瓦時，其中58.8%依賴化石燃料，如煤炭與天然氣。要達成「淨零」目標，化石燃料發電須被再生能源完全取代，這既是技術挑戰，也是一場規模空前的基礎設施革命。然而，增加的電力需求和現有電網的局限性使挑戰愈發複雜。在川普（Donald Trump）預計於1月20日正式宣誓就職後，他的政策可能進一步改變這一轉型的方向，如何平衡能源需求與環保目標，將是其政府的重要議題之一。
美國電力需求的驟增
根據EIA的預測，隨著人工智慧（AI）應用的普及、數據中心的擴張以及氣候變化引致空調需求增加，美國2024年的總電力需求將達到4.093兆千瓦時，同比增加2.3%。而到2035年，總電力需求將進一步攀升至4.494兆千瓦時，較2023年增幅達12.4%。這一成長背後的驅動因素錯綜複雜。
首先，AI技術的快速發展帶動了數據中心用電的急劇增加。這些設施2023年已消耗了全國4%以上的電力，預計到2026年，其耗電量將占全國用電量的6%以上。以OpenAI的ChatGPT-4為例，其訓練過程在100天內耗電超過6.23億千瓦時，是其前代版本的14倍。未來數據中心對電力的需求將持續上升，尤其是伴隨生成式AI技術的大規模應用，這類高能耗模型的普及可能給整個電力系統帶來持久的壓力。
其次，電動汽車（EV）的普及亦成為能源需求成長的重要推動力。在政府政策的推動下，EV正逐漸取代傳統內燃機汽車。隨著充電站基礎設施的完善，每輛EV所需的充電量進一步加劇了電網負荷，尤其是在用電高峰期間，可能導致局部地區的電力供應緊張。
這些需求的疊加效應使得美國不得不快速應對不斷擴大的電力缺口。EIA的長期數據顯示，美國每年新增的電力需求幾乎相當於一個大城市的消耗量，而這一需求增幅在未來十年內還將持續攀升。
電網發展面臨的障礙
電力網基礎設施的現代化與擴容，是美國再生能源轉型的核心環節。然而，現有電網的設計主要針對集中式火力發電的短距離輸配電需求，無法滿足當前分布式再生能源發電的特性。2023年，美國超過95%的新增發電容量來自再生能源，但有超過一半的計劃項目因電網接入延遲而被推遲。這一問題直接反映出美國電網發展滯後所帶來的系統性瓶頸。
再生能源發電設施，如風力和太陽能，往往建設於偏遠地區，這使得電力輸送到主要消費區的長距離高壓輸電線成為必要。然而，新建輸電線涉及的多重環節極為繁複，包括跨州許可、土地徵用、環境影響評估等，平均需耗時五年以上。根據國立再生能源實驗室（NREL）的估算，要達到2035年的「淨零」目標，美國每年需新建1,400至10,100英里的高壓輸電線，並將輸電能力提升至2020年的兩倍以上。但過去十年，美國每年的新增輸電線長度僅為4,100英里，遠低於目標水平。
川普預計在上任後將推出一系列措施以加速電網建設。例如，他可能延續「協調部門間輸電授權與許可計劃」，該計劃旨在簡化審批流程，將輸電項目批准時間縮短至兩年內。此外，聯邦能源管理委員會（FERC）也可能進一步強化其對跨州輸電項目協調的主導權，為促進國家利益輸電走廊的建設提供更大的政策支持。然而，由於當地社區和州政府的反對，這些政策的落實仍面臨重重挑戰。
同時，電網現代化的資金需求亦極為龐大。2024年4月公布的一份聯邦報告顯示，未來十年內美國電網升級所需的投資可能高達數千億美元。建設成本上升、供應鏈緊張以及勞動力短缺，進一步加劇了電網基礎設施建設的困難。
實現能源轉型的技術路徑
要在2035年之前實現發電部門「淨零」排放，美國需要依賴技術創新與能源結構的多元化。
首先，風力和太陽能等再生能源的裝機容量必須大幅提升，但這要求匹配相應的儲能技術來平衡發電波動。截至2023年底，美國的總儲能容量已增至1,600萬千瓦，是2020年的十倍，並預計到2025年還將再增加2,400萬千瓦。這些成長主要集中在加州和德州等再生能源成長最快的地區。然而，即使如此，儲能技術仍難以完全解決夜間或低風速情況下的供電問題，傳統化石燃料發電的補充作用在短期內難以完全取代。
其次，小型模塊化反應堆（SMR）等新型核電技術被寄予厚望。這類技術具有建設成本低、安全性高的優勢，可作為基載能源的一部分彌補再生能源的間歇性。由比爾·蓋茨（Bill Gates）創立的公司正計劃在懷俄明州建設全美首座鈉冷卻式SMR，目標於2030年投入運行。與此同時，已關停的核電站也有復工計劃，例如賓夕法尼亞州的三哩島核電站1號機組，將專為微軟數據中心供電而重新啟用。
最後，碳捕集與儲存（CCS）技術作為火力發電廠減排的重要工具，也在大力推進中。根據環保署（EPA）的最新規定，自2032年起，所有新建天然氣火力發電廠必須捕集90%以上的碳排放，否則不得投入營運。然而，由於目前全球僅有兩座商業化運行的CCS設施，這一技術的可行性仍面臨質疑。
美國向再生能源轉型的道路充滿挑戰。川普即將上任，其能源政策能否為化解這些挑戰提供具體解方，尚需觀察。在電力需求成長與技術創新同步推進的背景下，2035年的「淨零」目標或許難以完全實現，但美國的轉型努力顯示出積極的趨勢。這場轉型的成敗，不僅影響美國經濟與環境，還將重塑全球能源格局，值得密切關注。
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