美国令人意外的能源优势及如何在清洁能源领域击败中国

哈佛大学约翰·F·肯尼迪政府学院特雷莎与约翰·海因茨环境政策实践教授约瑟夫·奥尔迪（Joseph E. Aldy）与曾任哈佛大学与麻省理工学院全球气候政策项目的项目经理本意·久野-刘易斯（Motoy Kuno-Lewis）和哈佛大学托马斯·D·卡伯特公共政策教授达斯汀·廷格利（Dustin Tingley）即将发表他们的研究论文《华盛顿如何领导全球能源竞赛》。周三7月29日，他们将改编自该论文的总述提前发表在《外交事务》杂志。请读他们的高见:

清洁能源转型已经进入一个新阶段。过去十年作出的雄心勃勃的净零排放承诺，明显远未实现其目标。但人工智能的兴起——以及为其提供算力的数据中心不断增加——创造了永无止境的电力需求。因此，越来越多的国家和企业决心增加能源供应，并转向替代性更强、可靠性更高的能源来源。

北京目前正在赢得提供这类电力的竞赛。价格低廉的中国制造太阳能电池板，构成了各大洲可再生能源基础设施的支柱。中国生产的涡轮机是世界各地风能产业的核心，中国企业则主导着全球电池市场。相比之下，华盛顿加倍努力生产和使用价格昂贵的化石燃料——尽管世界大部分地区正在转离这些能源。

由于这些趋势，北京可能很快主导全球能源体系。然而，华盛顿仍有机会赢得这场竞争。中国可能在太阳能、风能和电池制造领域领先，但美国在另外两项关键技术上占据优势：增强型地热能和新型核能。事实上，它们可能比太阳能和风能更有价值，因为它们所利用的清洁能源不依赖天气。然而，如果华盛顿想要向更广阔的世界输出其地热能和核能能力——或者甚至只是为本国人工智能产业供电——就必须与大型科技企业及其众多外国伙伴协调合作。否则，北京将继续扩大领先优势。

电力激增

全球能源需求正在激增。发展中国家正在使越来越多的城镇实现电气化，电动汽车正在进入新的市场，数据中心也在不断增加。预计未来25年，全球电力需求将增长四分之三。这种需求冲击改变了能源转型的推动力。在许多国家，清洁能源可能不再仅仅是一项气候方面的迫切需要；它已经成为经济增长和全球技术进步的关键。

因此，电力生产已经成为一个日益重要的地缘政治问题，而北京正试图利用这一问题为自身谋利。二十多年来，中国通过免除关键清洁能源投入品的进口税、要求部分投入品必须在国内采购，以及向本地制造商和研究机构提供研发与商业化资金，大力支持其迅速发展的清洁技术产业。这些措施帮助中国成为世界上占主导地位的清洁间歇性能源供应国，也就是来自风能和太阳能等不稳定、不可预测来源的能源供应国。例如，2024年，中国企业出口了价值280亿美元的太阳能电池板。中国最大的太阳能企业之一晶科能源，已经设立了20多家海外子公司，这表明中国对发展中国家清洁能源基础设施的影响力日益增强。这些政策还为中国在清洁能源所需供应链中的成功奠定了基础，其中包括关键矿产的开采和精炼。反过来，这又赋予北京巨大的国际影响力。事实上，中国官员曾通过威胁切断美国的关键矿产供应，迫使川普政府取消美国对中国产品征收的关税。

美国仍然拥有自己的能源出口产品，也就是石油和天然气。自第二次世界大战结束以来，这些能源一直支撑着全球工业发展，并且传统上赋予华盛顿对全球能源市场无可比拟的影响力。但随着化石燃料产业面临结构性限制，这种影响力正在减弱。世界剩余的大部分碳氢化合物资源都位于国家控制的储备之中，美国企业无法进入。各国和企业也在寻找替代能源，而这些能源正变得比化石燃料更便宜，并且通常不太容易受到封锁影响，例如目前正使霍尔木兹海峡陷入窒息的封锁。菲律宾和沙特阿拉伯已经将清洁能源置于其发展战略的核心。大型科技公司也承诺为其数据中心采购清洁电力：谷歌承诺到2030年完全使用清洁能源为其数据中心供电，元宇宙平台公司则以可再生能源抵消其数据中心的用电量。

因此，美国需要制定一项管理中国清洁能源领导地位的新战略。美国有几种选择。第一种选择是与中国展开直接竞争，这正是拜登政府试图通过《2022年通胀削减法》补贴太阳能电池板和电动汽车所采取的做法。然而，这种选择行不通，因为除非美国政府提供极其巨额的补贴，否则不可能击败中国销售间歇性能源基础设施时所采用的低廉价格。另一种选择是，华盛顿可以通过放松监管，将其对化石燃料的投入提高两倍，并使碳氢化合物出口在国际市场上更加便宜、更具吸引力。事实上，这正是川普政府采取的做法。它通过开放联邦土地用于新的采矿活动，并与亚洲和欧洲伙伴促成液化天然气协议，重点扩大煤炭、天然气和石油产量。今后，化石燃料仍将是全球能源组合的关键组成部分，但川普政府的战略仅靠自身不太可能取得成功。一个简单的事实是，未来的电力系统将减少对碳氢化合物的依赖，更多依靠可再生能源和核能。无论华盛顿一些领导人如何看待不断变化的气候，清洁电力都是其他政府和企业想要的能源。

掌握电力

美国还有一种更有前景的选择——投资清洁、稳定的电力，尤其是地热能和核能。与太阳能和风能一样，这些能源实际上取之不尽。但与太阳能和风能不同，地热能和核能并不依赖天气或其他可变因素。因此，它们可以全天候投入使用。

首先考虑地热能，这种能源来自地表深处散发出的热量。这样一种稳定的电力来源，将使任何国家的电网——包括美国的电网——更加可靠，并且在面对电力需求激增时更具韧性。最近的创新使地热发电厂比以往任何时候都更容易建设。过去，地热能的开发依赖浅层的天然地质构造，这使大多数可行地点仅限于靠近环太平洋火山带的地区。环太平洋火山带是一条环绕太平洋、长达25,000英里的火山带。但在过去十年中，新的创新已经使人们能够深入地下到达所需的热源，或者在更接近地表的位置建造地热储层，从而使世界大部分地区都能够利用地热能。钻探成本仍然昂贵，但自21世纪20年代初以来，成本已经下降近一半。在美国国内，由于能源部的地热能研究前沿观测站项目，成本仍在继续大幅下降。该项目是位于犹他州的一座现场实验室，用于开发、测试和改进新型地热技术。

中国完全有条件成为世界新的能源超级大国。

美国已经是世界地热能领域的领先者，而且有充分理由相信，它能够在未来数月和数年中进一步巩固这一地位。美国石油和天然气行业数十年的创新，已经形成了可以轻易转用于地热能生产的实体资本、供应链和技术能力基础。石油钻机、油井以及钻探和水力压裂设备，都可以改用于地热发电，并抵消钻探的间接成本。至于美国石油和天然气工人，他们已经具备地下钻探和井孔开发所需的技能。

在核能方面，华盛顿的主导地位并没有那么明显。美国在先进大型核反应堆的运行方面仍然领先，但中国正在迅速缩小差距。美国目前有94座正在运行的核电站，但没有新的核电站正在建设。中国目前运行60座反应堆，另有37座正在建设。俄罗斯也在扩建核电站；它有34座大型反应堆正在运行，另有5座正在建设。北京和莫斯科都将核能视为一种地缘战略机遇，并通过低于市场水平的贷款、国家信贷和补贴来支持部署。十年间，中国已经将传统核电站的建设成本降低了一半。

但美国仍然处于有利位置，这主要归功于其对小型模块化反应堆的投资。这类反应堆可能改变核能部署的经济模式。美国建设一座传统反应堆可能需要十多年，成本超过100亿美元，而小型反应堆采用标准化设计，建设成本更低、速度更快。每个机组最多可产生350兆瓦电力，大约相当于传统核反应堆发电能力的三分之一，但其体积更小、前期成本更低，因此对那些不愿全力投入大型核能项目的客户更具吸引力。目前，美国企业占公开可获得的小型模块化反应堆设计的近三分之一，比中国和俄罗斯两国加起来还多。美国的风险投资生态体系已经培育出一批资金充足、专门从事先进小型模块化反应堆开发的初创企业，其中包括凯洛斯能源公司、泰拉能源公司和埃克斯能源公司。

连锁反应

华盛顿完全有条件为世界提供地热能和核能。但它无法依靠自身赢得这些技术的领导权竞赛。相反，美国能源安全的未来需要一项协调一致的国际战略，以支持创新、简化供应链，并在全球范围内为地热能和核能创造需求。

这绝非易事。例如，核能供应链极易受到瓶颈影响。目前，美国99%的铀依赖进口。仅有六个国家负责浓缩全球绝大多数铀，而其中近一半的浓缩活动发生在俄罗斯。中国、日本和俄罗斯少数几家企业生产建造核反应堆所需的零部件。

这些技术也面临需求方面的问题。尽管小型模块化反应堆比大型反应堆便宜得多，制造商仍需要向投资者证明，它们能够进一步降低每个机组的成本，以抵消相对较低的发电量。新型地热系统也面临类似挑战：高昂的前期钻探成本、钻探项目能否找到地热储层的不确定性，以及长达七至十年的部署周期，都在阻碍私人投资。

预计未来25年，全球电力需求将增长四分之三。

但解决这些问题有明确的办法。美国应争取盟国政府对小型模块化核反应堆作出长期采购承诺；这将支持新产能投资，并减少美国对俄罗斯浓缩铀的依赖。这些采购承诺可以包括分级定价制度，由客户为首批小型模块化反应堆支付较高价格，之后购买的反应堆则支付较低价格。这种分级方式将限制客户风险，并使制造商对小型模块化反应堆市场的规模和价值拥有更大确定性。这些努力还可以吸引亚马逊、谷歌和元宇宙平台公司等大型企业参与，这些公司都已经开始与小型模块化反应堆制造商签订长期协议。美国及其伙伴还应共同投资保护各自的生产体系。“札幌五国伙伴关系”提供了一个可以自然扩展的平台；在这一伙伴关系中，加拿大、法国、日本、英国和美国已经同意投入40亿美元，用于铀采购和浓缩，以削弱俄罗斯对核燃料供应链的影响。

美国还应在电力消费者之间建立一个买方联盟，参与者可以包括公用事业公司、科技企业以及有意开发新能源的国家。这将释放出核能和地热技术需求强劲的信号，进而帮助地热能和核能运营商通过反复出口，形成最优生产流程。其结果将是成本下降以及美国在海外影响力增强。为了使这个买方联盟更具吸引力，美国还可以通过与世界银行等多边组织合作，补贴新技术出口。世界银行已经承诺推动小型核反应堆和地热能发展；美国也可以通过本国的发展金融公司提供支持。

华盛顿还需要国际合作，以确保其核能和地热能能够进入外国市场。国际地热项目的部署通常需要获得多个主管部门批准，其中包括中央政府及其环境和水资源监管机构。结果可能是规则彼此割裂、优先事项相互竞争，从而导致漫长且充满不确定性的审批程序。美国核反应堆的销售也必须通过东道国许可要求，以及美国关于核不扩散和技术出口的监管规定。如果美国尚未与潜在接收国签署双边核能协议，就必须先谈判达成协议，才能出售核技术。这些协议被称为“第123条协议”，能够促进核能合作，但包含严格保障措施，平均需要400天才能谈判完成。小型模块化反应堆的具体许可路径仍在制定之中，各国监管规定也依然不同。

清洁电力正是各国政府和企业想要的能源。

但华盛顿拥有能够帮助简化这一程序的机构。例如，美国核管理委员会和能源部应与现有的全球标准制定组织召开会议，建立一套简化的监管框架，供各国政府在与美国核能出口商接洽时采用或参考。国务院可以与能源部合作，将第123条协议方案标准化，并在向重要盟友出售小型反应堆时设立出口管制豁免。国务院还可以与财政部合作，推动一系列双边和多边协议，帮助各国更容易购买美国地热技术。这些协议可以仿照现有的液化天然气出口协议。华盛顿还可以考虑建立一个替代国际地热标准委员会的论坛；该委员会由一家中国石油和天然气公司主持。这个新论坛可以通过更有利于美国企业的方式协调国际标准。

最后，美国应直接与美国跨国科技公司合作，加强本国地热能和核能产业。这些企业推动了美国国内的大部分清洁能源需求，尤其是为了支持其人工智能业务。随着它们在美国境内外建设更多数据中心，它们将越来越有能力影响其他地区的能源市场。少数几家美国科技巨头正在世界各地建设价值数十亿美元的数据中心，而在2025年，它们贡献了全球绿地投资——即在外国为新项目进行的投资——总额的五分之一以上。美国政府必须与这些科技公司合作，支持美国清洁能源，并以有利于华盛顿的方式塑造全球能源政策。一个可以借鉴的潜在模式是“星际之门”项目。这项由美国、阿联酋和日本企业共同组建的合资项目于2025年宣布，计划在四年内向人工智能基础设施投资5,000亿美元。为此，“星际之门”已委托美国科技公司开放人工智能研究中心，与希望发展人工智能能力的国家谈判建设新数据中心和能源设施的协议。“星际之门”达成的第一项国际协议，将在阿布扎比建设一座由当地核能和太阳能供电的大型数据中心园区，并与阿联酋投资在美国建设规模和算力同样庞大的新数据中心相结合。未来的协议还可以将美国能源供应商一并纳入。

能源强者

世界能源体系正在发生变化，美国必须决定自己是否希望领导这一体系。此前的秩序在很大程度上建立在美国石油和天然气之上，这些能源为工业经济提供动力。但今天，能源市场更加多元化，并且以清洁电力为中心。中国主导着间歇性电力——太阳能和风能——以及电池供应，因此完全有条件成为世界新的能源超级大国。但间歇性电力存在缺陷，如果人工智能热潮由清洁、稳定的能源提供动力，世界将更为受益。

美国具备掌控这一领域所需的一切条件。其石油和天然气产业拥有在下一代地热能领域取得领先所需的知识和实体资本。美国拥有一个创新生态体系，已经开发出世界上最多样化的小型模块化核反应堆。它与盟国建立了强大伙伴关系，可以协调部署；拥有能够设计交易并补充私人资本投资的发展金融机构；还有希望获得更多清洁、本土电力的跨国企业。换言之，美国拥有实现能源主导地位所需的工具。问题在于，它是否会使用这些工具。