当前，美国大批农场陷入破产困境。事实上，早在新冠肺炎疫情爆发之前，产销仍然遵循传统模式的美国农业就极容易受到市场波动影响——一方面，不断加剧的气候危机导致极端天气频发，一场暴雨或飓风就足以让“看天吃饭”的农民苦不堪言；另一方面，美国大搞贸易保护主义，频繁挑起与他国之间的贸易摩擦，导致全球农产品价格“上蹿下跳”，本土农产品滞销，自然堵死了农民的“活路”。
面对全球加速能源转型，突降的疫情无异于“压死骆驼的最后一根稻草”，让美国农民的处境愈发艰难。在此背景下，如何重塑农村地区经济版图？如何放缓年轻人离开农村的脚步？如何摆脱单纯从事农业劳作的传统生活？如何最大化利用能源资源并受惠其中？美国农民正在撬起改变命运的理想杠杆，瞄准“绿色能源”和“废料利用”等新作物。
立法先行为农业用能铺路
美国国土面积937万平方公里，耕地面积占国土总面积20%，约18817万公顷，人均接近0.6公顷，24个农业州拥有超过200万个农场，是实打实的农业大国。在美国农业经济的演变过程中，政府起到了主导作用，通过政策法规、管理制度不断完善农村地区的经济结构，为农村能源利用奠定了基础。
美国农业用能主要有以下几个特点：
一是完善的政策法规和配套体系发挥了基石作用。美国虽然只有200多年历史，但该国农业部在1862年成立时就明确了“农业是制造业和商业的基础”的定位，多年来已形成庞大的农业政策体系，内容涵盖资源保护、科技发展、农业价格和收入支持、农业信贷、农业税收、农产品对外贸易等方面。
政策始终是核心。1936年，美国出台《农村电气化法》，标志着美国乡村发展政策体系正式开启，初期目标是通过提供电气化贷款应对经济衰退，主要包括为农村合作社提供低息贷款，建设农村电气化设施。1972年，美国颁布《农业发展法》，截至1975年，美国由中央变电设备送电的农场比重已经升至99%。
多年来，美国政府持续为乡村城镇电气化提供政策支撑，在全球推进低碳能源转型的背景下，近年来农业政策侧重点日趋向清洁利用倾斜。1月19日，美国农业部宣布斥资1000万美元启动农村清洁能源试点计划，在农村城镇开发装机不超过2兆瓦的可再生能源项目并部署相关基础设施，技术选择包括太阳能、风能、地热能、微型水电和生物质能，帮助服务欠缺的农村社区降低能源成本、创造高薪就业、提高抵御气候危机的能力。
二是美国农村主要以小型家庭农场为基础，公司型农场较少。这凸显了农村电力合作社的作用。据了解，美国的农村电力合作社诞生于20世纪30年代，主要为农村地区提供电力，当时，90%的农场和家庭面临无电可用难题，美联邦政府于是向这样的合作模式提供了条件优惠的贷款，以帮助农村地区建造运行他们自己的农村电气化系统。
于是，农民们一起购买发电机、输电线路和其它设备，并将各自的家庭和农场相互连接起来，从而形成了一种非营利的“共享电力”模式。截至目前，农村电力合作社仍是美国农村地区主要供电来源，只不过过去主要依赖化石燃料，现如今随着太阳能和风能发电成本下降，越来越多的合作社加速拥抱可再生能源。
美联社报道称，明尼苏达州最大电力合作社Connexus Energy于2019年建造了该州第一个大型太阳能加储能项目Ramsey，可为1/3的明尼苏达人口供电。目前，明尼苏达州已建起50个农村电力合作社。
2021年，美国国家农村电力合作社协会（NRECA）得到美国能源部130万美元资助，将在农村地区部署装机从90千瓦到500千瓦不等的4个电池储能项目，目标是利用储能系统改变乡村电力环境中的能源弹性。据了解，NRECA目前在47个州拥有900多个农村电力合作社成员。
三是美国农村地区十分注重可持续发展和创新技术应用。NRECA指出，大部分农村电力合作社的业务范围已不仅局限在供电，甚至已经进阶到自动化阶段，通过智能电表、热水器、恒温器等智能化产品，实现了远程跟踪用电、供暖和耗水情况，以便在夜间电力需求较低时进行调节，达到节约能源、减少成本的目的。
事实上，美国的农业生产基本实现了专业化和机械化，而且还充分利用了不同地区的自然资源条件，因地制宜开展能源利用，如种植玉米或甘蔗的地区大力发展生物燃料，阳光或风力资源充沛的地区大力发展风光电力等。此外，美国农村乡镇还推进农产品加工废弃物如稻壳、玉米芯、花生壳、甘蔗渣和棉籽壳等生物质能的利用，包括直接沼气发电、垃圾焚烧发电、秸秆再利用等，力求在保护环境、提高环境质量的前提下，提高农业产量和利润率，并尽可能地将能源资源“物尽其用”。
生物燃料是一把“双刃剑”
在美国农业发展史上，生物燃料是不可忽略的一环。当前，美国是全球最大的生物燃料生产国和出口国。
根据美国联邦可再生燃料标准（RFS）规定，全国范围内几乎所有在售汽油都必须添加10%比例的燃料乙醇。截至2020年底，美国燃料乙醇生产企业总计197家，年生产能力为175.46亿加仑。2018、2019年美国燃料乙醇年产量分别为历史最高的161亿加仑和157.8亿加仑，2020年受到疫情影响，年产量降至139.26亿加仑。美国虽然是世界最大燃料乙醇出口国，但出口占比基本不超过10%，绝大多数都在国内消费。目前，美国汽油的燃料乙醇添加比例包括E10、E15和E85，但平均添加比例在10%左右。
值得一提的是，RFS将在今年迎来最具变革性的一年，联邦政府可能重修RFS，旨在进一步强制使用一定数量的生物燃料来替代或减少石油基燃料，届时将给农业带来极大利好。美国可再生燃料协会指出，RFS最大的功绩是提高了玉米和大豆种植者及相关农业公司的收入，同时还建立了一个相当大的国内生物燃料产业。
生物燃料的确提振了美国农村地区经济。美国可再生燃料协会估计其创造了超过30万个就业机会，其中2/3是在生物燃料产量最高的几个农业州，如爱荷华、内布拉斯加、伊利诺伊、明尼苏达、印第安纳和南达科他等。
对于重修RFS，以玉米种植者为首的美国农民表示十分支持，但却遭到美国炼油商的反对。后者强调混掺比例增加将带来更高的成本，影响整体利润。显然，美国政府在调整生物燃料政策方面势必需要权衡二者之间的利益关系，否则极有可能引发难以预料的后果，而这足以证明生物燃料在该国农业和能源经济领域的地位。
对美国而言，生物燃料是一把“双刃剑”。一方面，给美国农业带来了新的经济活力，该国高度现代化的农业生产方式使其玉米单产及产量连年增加，2019—2020年度美国玉米产量达3.6亿吨，占全球产量约1/3。美国玉米作为饲料、种子、食用的消费量增速缓慢，发展玉米乙醇有助于促进农村发展，提高农民收入水平以及调节粮食供需波动。
另一方面，生物燃料始终存在“与粮争地”和“并不环保”的争议。据了解，美国生产的玉米中约有40%用于制造燃料乙醇，为扩大此类燃料的生产，越来越多的农田被无节制扩大，无形中带来了土地营养物流失和水污染等方面的风险，进而影响了生态圈平衡。
鉴于绝大多数的生物燃料是由玉米和大豆等粮食作物制成，当这些粮食从喂养人类和牲畜转移到生产燃料时，势必需要额外的农田来补偿，这意味着会有更多森林被砍伐、草原被耕种、土地被掠夺。而清理土地特别是原生植物，种植生物燃料作物会降低土地吸收土壤中碳的能力。
密歇根大学在一份调查中指出，土地利用变化会对二氧化碳排放带来一定程度的影响。土地使用模式的改变可能增加温室气体排放、水资源压力、空气和水污染以及食品成本，在能源当量的基础上，生物燃料的温室气体排放风险甚至高于传统化石燃料。
生物质能在农村大有可为
相较于生物燃料，生物质能在提高美国农村经济方面更能有所作为，生物质能应用技术开发和产业化实践一直处于国家战略层面。根据美国能源部和农业部2003年联合发布的《生物质技术路线图》政策性报告，到2030年美国生物基化学品将替代25%的有机化学品和20%的石油燃料。
据悉，来自于各大农场的农业废弃物，以及木材厂或纸厂的森林废弃物，是美国生物质发电的主要原料来源，生物质发电量甚至高于风光发电总和，是美国配电系统不可或缺的组成部分。截至疫情爆发之前，美国已经建立了超过450座生物质发电站，以沼气利用、农业垃圾发电为首的生物质已经成为农村乡镇地区用能主力。
据悉，美国农业部国家食品和农业研究所于2020年拨款1000万美元，以研究更廉价、更高效地转化生物质和粪便为燃料的方法，以强化农村地区沼气的利用。
爱荷华州自然资源生态学和管理学教授、生物经济研究所副所长Lisa Schulte Moore表示，沼气不仅能生产清洁能源，减少温室气体排放，减少石化能源使用，还可处理粪便、秸秆等废弃物，既可推进厕所革命，解决农村面源污染，还可生产有机肥料，改良土壤，提供有机食品，社会、环境效益远远大于经济效益。“沼气利用已经是大多数国家的共识，事实上，我们在如何使用土地、阳光、养分和水方面存在很多误区且效率低下，最大化发挥沼气的作用，才能让农业经济变得更有利可图和环保。”
美国环保署数据显示，目前有超过8000家奶牛场和养猪场有能力安装沼气系统，但实际上只有大约250家农场安装了沼气系统。沼气系统为农场支持循环经济和提供巨大的环境效益创造了一个闭环式机会，通过处理粪便，厌氧消化消除了臭气并提高了消化物的营养价值，用以还田，从而改良土壤；作为厌氧消化副产品所获得的甲烷，则可直接生产成用于农场的可再生电力、热能或可再生天然气。
除了沼气，秸秆也是美国农业可持续燃料的一大原材料。美国禁止随意焚烧秸秆，且对于焚烧数量、地点、时间等有严格限制。对此，美国制定了《烟雾管理计划》和《稻草减量焚烧法案》等相关规定。有数据显示，每燃烧1吨秸秆会损失5.5公斤氮、2.3公斤磷、25公斤钾和超过1公斤硫，相当于除有机碳之外所有的土壤养分都将流失。
目前，美国农村地区处理秸秆的方式主要包括秸秆还田和秸秆发电，其中，秸秆还田是处理秸秆最直接的办法。秸秆当中含有多种微量元素，还田能够提高土壤的养分，并且能够有效改善土壤结构，减少焚烧秸秆带来的空气污染问题。美国威斯康星大学研究发现，秸秆能够通过“秸秆-沼气-肥料”的循环模式实现可持续再利用，也可以通过气化和燃烧的方式进行秸秆发电，或是利用生物技术研制绿色环保燃料。
有预测显示，如果美国的生物质能利用量增长两倍，该国农村地区经济收入可额外增加200亿美元，同时还可以减少相当于7000万辆汽车的碳排放量。美国能源部也曾明确表示，开发可再生的、清洁的生物质能具有重要战略意义。
风光能源助农显著增收
对于太阳能和风能投资会为美国农村地区带来哪些经济效益和社会影响，落基山研究所专家Kevin Brehm表示，美国农村地区公共空间巨大，可以成为潜在风光发电项目的开发场地，这不仅将给农村社区的经济转型带来重大推动，还能大规模拉高风光发电装机总量。
加州大学伯克利分校一份研究报告显示，美国农村地区部署风光发电项目可以带来3个方面的影响：其一，到2035年，美国公用事业规模风光发电装机将较2020年增长3—7倍；其二，风光发电投资总额将比肩农村地区公路、道路和桥梁的总投资；其三，风光项目投资收入将超过农作物等其它主要商品收入。
在没有新政策推出的情景下，加州大学伯克利分校认为，到2035年，美国仍将拥有350吉瓦的陆上风电装机和150吉瓦的公用事业规模光伏发电装机，是2020年165吉瓦的3倍多。而在实现全美电网90%脱碳为目标的情景下，到2035年，美国则将拥有超过500吉瓦的太阳能发电装机和超过600吉瓦的风能发电装机，是2020年165吉瓦的近7倍。
无论哪种结果，2020—2035年间部署的风光电力项目都将集中落地德克萨斯州和大平原等主要州和地区的农村地区，同时，佛罗里达州、俄亥俄州、乔治亚州和宾夕法尼亚州的乡镇土体也将出现更多清洁能源项目。
一直以来，美国舆论都主张增加对农村地区的公共投资，以作为推动更广泛的经济发展和对抗影响农村地区经济停滞的一种手段。从本质上讲，清洁能源转型意味着对美国基础设施的重大投资，将推动对农村社区风光电力项目、电网基础设施和电池存储投资达到历史性规模，甚至可以与农村其它主要类型基础设施投资相媲美。
美国农村地区约占美国土地面积的97%，且拥有该国75%的桥梁和道路，但农村地区的人口占比仅为20%、地区GDP贡献仅为10%。加州大学伯克利分校指出，在实现电网90%脱碳为情景，从现在到2035年，美国农村地区风光能源年均投资将达到820亿美元，略低于农村社区高速公路的公共支出，但高于其它类别的农村基础设施公共投资。
更重要的是，美国农村对风光能源的投资一定会得到远超预期的收入回报。美国是农产品主要消费国和出口国，按土地和收入计算，最大产量农作物是玉米和大豆。2019年，美国种植的大豆和玉米创造了超过840亿美元的收入，占美国作物收入40%以上。加州大学伯克利分校指出，到2035年，农村风光电力项目收入将取代这两种作物。农产品收入受商品价格高度不确定性和地缘政治事件影响，相比之下，风光收入波动性较小，因为其主要通过长期电力购买协议获得。
此外，风光能源投资将给农村地区的土地使用、土地所有者收入、税收和就业带来影响。土地使用方面，600吉瓦的风能将需要大约30万台风力涡轮机，500吉瓦的太阳能将覆盖约300万英亩的土地，目前美国用于种植玉米的土地面积大约是3600万英亩。土地所有者收入和税收方面，通过出租土地用于风光开发可获得租赁收入，在此基础上还将有其它补充收入，如发电补贴、财产税、销售收入税等。就业方面，风光能源还可以避免农村人才流失，为农村地区创造项目开发、建造和维护方面的就业机会，包括人才培养、后期培训等。
【责任编辑：刘澄谚 】
