美军军事能源转型对电力企业的部分启示

摘要：美军作为目前世界部署最广、实战最多的军事力量，在世界能源转型大趋势及自身军事斗争的需求下，先于其他国家军队开展了能源转型。其为降低石油依赖、提升能效、提高能源供应安全性等目标采取了系列措施，如推广替代能源、建设国防微电网、推动能源科技创新等，并取得了一定效果。美军军事能源转型可以为电力企业的发展提供一些启示，其经验值得企业研究学习。

关键词：美军，能源转型，电力，启示

Abstract: At present, the U.S. military is the most widely deployed and experienced army in the world. Under the background of the world energy transformation and its own operational needs, the U.S. Army takes the lead in the global military energy transformation.It has taken a series of effective measures to reduce oil dependence, improve energy efficiency and improve the security of energy supply,such as the promotion of alternative energy, the construction of national defense microgrid, and the promotion of energy technology innovation,have achieved certain results.The US military energy transformation can provide some inspiration for the development of power supply enterprises, and its experience is worth studying.

Keywords:U.S. military,energy transformation,power,enlightenment

引言

能源行业是关系国家安全的命脉行业，军事能源是决定战争进程的关键要素。中国的电力企业近年来面临外部改革、内部转型带来的各种压力和机遇，正在探索企业未来的发展道路。在世界能源转型的大背景及军事斗争的需求下，各国军队在军事能源领域也开启了转型历程。作为全球目前部署范围最广、实战经验最多的军事力量，美军最先开展了军事能源转型的探索，其经验可以给电力企业带来部分启示。

美军军事能源转型的背景

美军的军事能源以燃油消耗为主，且高度依赖外部供应。由于武器装备升级的需求、石油供应的脆弱性以及燃油消耗加重财政负担等原因，美军开始寻求推动能源转型。主要原因如下：

第一，武器装备的升级对军事能源提出更高要求。随着战争需求的变化及军事科技的进步，武器装备需要更多高质量的作战能源驱动。现代化武器油耗已十分庞大，比如日常训练下常规动力军舰油耗可达6.8吨/小时，M1A1坦克耗油量约为1吨/小时[1]。在现代作战平台上，各种电子设备都需要消耗更多能源，而未来电磁武器等新型武器系统更需要强大的电力供应。如仍采用传统燃油供能，攀升的能耗会为武器装备带来更大的油料负担，也会限制装备性能的进一步提升。

第二，石油供应在战时状态十分脆弱。军事行动的正常开展需要可靠的能源供应，而燃料补给环节在战时十分容易中断。以美军为例，其全球军事交通线十分漫长，而补给线沿途的敌军使用“反介入”武器即可威胁到其燃料运输；在美军的海外军事行动中，常需要依赖当地盟友提供燃料补给，往往需为燃料补给付出更多的溢价款；此外，前线最后一公里运输补给的过程风险极高，在中亚战场上，美军仅2008年6月一个月，就伤亡了数十人，损失了44辆运输车和83万升油料[2]。

第三，燃油消耗攀升加重国防开支负担。美军士兵的平均燃油需求已经从二战时的每天3.78L（1加仑）增加到伊拉克战争的75.71L（20加仑），这其中大约有一半是用于发电[3]。美军在2007-2015年间年均燃油采购支出为132亿美元，且这仅为采购成本，而将油料储存、运输到前线过程中产生的额外费用常远高于采购成本。在阿富汗战争期间，燃料采购价格约每加仑（4.55升）1美元，而将燃料运送到部分偏远地区时运输成本可达每加仑400美元[4]，显著加重财政负担。

美军军事能源转型的措施及成效

美军军事能源基本可分为两部分，固定军事设施正常运转所需能源为设施能源，主要依靠商业电网获取；军队在训练、部署、作战过程中由单兵、武器等作战平台消耗的能源为作战能源，主要依赖燃油获得。设施能源约占美军总体能耗25%，作战能源约占美军总能耗75%。

在推进设施能源转型的举措方面，美军尝试通过各种管理及技术手段提高能源使用效率及能源供应可靠性。包括对军人及辅助工作人员进行节能培训、建立能源需求监控体系、对新建设施设定节能减排要求、进行设施全寿命周期能源管理，以及在既有军事设施内推广节能电器、智能设备等；另外由于固定基地所需电力基本依赖商业电网，而地方电网在自然灾害及战争状态下极易被破坏，因此美军推广由新能源发电、储能设备、燃料电池等装置组成的国防微电网，使得军事基地既可以与外网并网运行，也可以独立运转[5]。

作战能源转型是美军军事能源转型的核心，美国陆、海、空三大主要军种分别实行了适合自身情况的能源转型措施。

陆军方面，2015年美陆军发布的《能源安全与可持续战略》提出了自身能源转型的目标，包括：基于能源数据进行作战决策、提高能源利用效率、多元化能源供给以提高能源安全性、综合利用集成式及分布式供能方案确保能源稳定供应、以及建立跨部门合作机制推动科技创新等[6]。其推动作战能源转型的部分措施如下：（1）利用能源数据上，采用为营区研发推广可视化能源管控软件、评估军事基地附近可再生能源情况并用于后期建设中等措施。（2）提高能效方面，广泛应用保温涂层、气凝胶保温织物等新材料，研发变速发电机等节油发电设备（3）多元化能源供应方面，推广使用生物燃料、垃圾发电、沼气发电等替代能源，研发及应用可再生资源发电、燃料电池、储能等新能源技术（4）针对车辆、直升机等装备，探索使用替代燃料，并推动电气化升级计划，研究电驱动解决方案。

海军方面，其2010年提出的《能源安全与独立规划》即制订了降低石油依赖的相应目标，如至2020年将一半的基地建筑改造为“净零能耗”建筑，及至2016年打造一支主要由生物燃料驱动的“大绿舰队”[7]。此外，海军十分重视电气化技术在作战能源上的应用，如2019年海军提出的《多用途舰载能量库》研究计划，目标是研发面向定向能武器等新型负载的中间电力系统，除为武器提供电力外，还可以支撑舰艇的能量管理、应急供电等需求。

美国空军是美军中最大的耗能部门，2018年其燃油消耗5190万桶，占到国防部总油耗的60.8%[8]。2017年其公布了《能源飞行规划（2017-2036）》，为今后20年军事能源发展制订了路线图。作为高技术军种，空军十分重视通过科技手段推动能源转型，其与政府各部门、科研机构及企业联合创新，优选科研成果并进行落实。为降低石油依赖，其采取了投资开发高效率飞机发动机、研发航空用替代燃料、以及探索为飞行器引入多电技术、超导技术及电驱动技术等措施。

美军通过执行相应的能源转型举措已经取得了一定成效。通过应用替代燃料及高效发动机等措施，美空军2015年的燃油消耗量比2010年降低了10%[9]；2016年美首艘采用生物燃料的舰艇起航，标志海军建设”大绿舰队”的的目标取得重要进展[10]；陆军在多个军事基地建成含可再生能源发电的微电网，如2013年德克萨斯州两处基地建成光伏电站后，基本实现能源自给，增强了军事设施能源独立性及安全性。

对电力企业的部分启示

从美军的能源转型措施来看，其十分注重采用数据分析等措施提高能效，及使用替代燃料、可再生能源发电、燃料电池、电力驱动技术等降低石油依赖，借助微电网等设施提高能源安全及独立性，以及在军事能源等领域不断开展科技创新提升军力水平。电力企业在自身业务发展上也可以借鉴相应的措施。

提高能源使用效率，既是电力企业自身降低经营成本的要求，也是对外能源服务的重要抓手，这方面供电企业可以参考美军经验，推广能源监控系统，收集分析自身办公及电力设备运转的能耗数据，并采取措施降低办公能耗及电网损耗，相关经验可以延伸到对外的节能服务中。美军推广替代能源、可再生能源发电等技术的探索与全球减少化石能源消耗的大趋势一致，电力企业可以将相关领域技术积极应用于对自身设施的改进及对外的服务中。美军在车辆、舰艇等装备上实现能源转型的重要手段便是推行电气化，比如发展电驱动技术、建设舰艇综合电力系统等，这与电力企业倡导的电能替代理念一致，武器平台电气化过程中完善成熟的储能、电力及混合动力驱动等技术在能源服务领域也有很大应用潜力，电力企业应关注相关技术进展并积极应用。推广国防微电网是美军提高军事基地能源安全性、降低燃油消耗量的重要手段，供电企业可以将该思路用于工作中，如对于工业园区、军事基地等需要高可靠性供电服务的场景，除了建设多条线路的传统方法外，也可以与用户合作建设含分布式发电设备的智能微电网，确保外网故障的情况下微网仍能运转一定时间。

美军推动科技创新工作的经验值得电力企业研究。美国1958年组建国防高级研究计划局（DARPA)，在军方的领导下管理推进基础研究、应用研究以及早期技术开发，牵头组织跨军、兵种联合科研计划，为美军的军力提升做出了巨大贡献。美国通过DARPA等政府机构，在国防科技领域建立了联合多个部门、统筹各种创新资源并推动军民技术相互转化的军民融合机制。为助推民用高新技术进入军事领域，美国防部成立了“国防创新试验小组”（DIUx),将办公室设在硅谷，采用由专家、企业高管、投资人组成的合伙人管理，通过对创新企业及个人开放合作渠道，成功将硅谷的一系列人工智能、自动化、医疗等高新技术引入国防领域【[11]。同时，美国也建立了国防技术转移机制将军用技术转向民用领域，比如互联网、全球卫星定位系统（GPS)、语音识别技术等众多科技成果都源于DARPA的研究项目[12]。美军在能源领域的科技创新也是在军民协同创新的大背景下实施的，这种创新生态系统既有力提升了其能源变革的速度和质量，也培育了一批拥有军民两用核心技术的企业。电力企业推动科技创新工作时可以借鉴美军的成功举措，比如可在系统内部成立创新促进部门，以研究开发行业内前瞻性关键技术，统筹跨部门、区域创新计划，及联合企业内部科研、产业力量及外部资源协同创新；针对人工智能等高新技术领域，也可以探索设立开放创新平台，向创业公司及个人提供面向本行业的研发竞争通道；企业内部的创新成果，如具有社会其他领域的应用潜力，也可以通过合适的转移机制孵化。

电力企业应该积极参与能源领域军民融合创新工作。从美国军民融合创新经验来看，军民协同创新不仅可以提升国防力量，很多孵化出的新技术在国民经济领域也可创造巨大效益。能源系统具有天然的军民融合特性，未来随着人民军队力量投射范围逐步向远洋、极地乃至深空延申，中国军队的作战能源保障工作一定会需要能源电力领域的创新解决方案。电网企业是国家能源行业的骨干，除了完成既有的保障部队营区、军事基地供电任务外，也应该参与能源领域军民融合项目，发挥自身能源电力科技储备、工程经验等优势为国防事业做出贡献；同时电力新技术在国防需求催化下也能够加速创生与成熟，其转为民用后有望为社会经济发展添加活力。

结语

美军在各国军队中率先开展了军事能源转型，通过一系列措施降低了石油依赖、提高了能源使用效率、保障了能源可靠供应，并通过科技创新维持军队在能源等领域的技术优势。美军推动能源转型的经验可为电力企业提供部分启示，通过研究借鉴美军等世界优秀组织的成功举措，中国的电力企业一定会在自身改革发展及服务国家战略的工作中做出更多成绩。（郝学殷）