2021年12月24日 | 美国发布2050净零排放长期战略

中国储能网讯：近日，美国发布雄心勃勃的《迈向2050年净零排放长期战略》，目标在未来30年内，通过清洁电力投资、交通和建筑电气化、工业转型、减少甲烷和其他非CO2温室气体排放，使美国走在温控1.5℃路径正确道路上，支撑构建更可持续、更具韧性和更公平的发展愿景。该战略基于国家自主贡献2030年目标，系统阐述了美国实现2050净零排放的中长期目标和技术路径。主要内容如下：

一、美国2050年实现净零排放的综合气候战略

为了实现《巴黎协定》温控1.5℃目标，美国需要在不晚于2050年实现整个社会经济系统的净零排放。该战略作为美国提升全球气候行动与雄心目标的一部分，提出短、中、长期不同时间段目标，包括：1）2030年国家自主贡献较2005年减少50%-52%，涵盖所有行业和所有温室气体；2）到2035年实现100%零碳电力的目标；3）不迟于2050年实现整个社会经济系统的净零排放，包括国际航空、海运等。

二、2030年前关键十年

要实现净零排放目标，需要在未来十年内采取变革性行动，广泛迅速部署低碳技术和投资基础设施支持向清洁能源经济转型，并在近期取得里程碑式成绩。其行动涉及电力、交通、建筑、工业和农林等五个部门：

1、电力部门。电力部门是美国第二大排放源，减排投资可获得快速且较高的收益。随着近年来太阳能、陆上风能、海上风能和电池等关键技术的成本快速下降，以及政策的支持和清洁电力需求的增加，这些因素加速了清洁电力转型步伐。未来美国将继续制定减少发电厂污染的激励措施和标准，进一步加大清洁能源的发展力度；投资电力系统灵活性技术，如输配电、能源效率、储能、智能建筑和无排放燃烧等技术；部署碳捕集、封存（CCS）和核能技术。加大对零碳电力软硬件技术研发与示范的投资力度，支持向零排放、可负担的弹性电力系统转型。

2、交通部门。化石燃料汽车已成为美国最大排放源，因此电气化和低碳或零碳生物燃料、氢燃料替代尤为关键。未来将降低车辆成本，制定轻型、中型和重型车辆的燃料经济性和排放标准，激励零排放车辆和清洁燃料发展；投资新的充电基础设施，扩大生物精炼厂规模；持续研发创新以降低氢能成本；投资清洁交通基础设施。

3、建筑部门。未来十年首要任务是提高建筑物及其能源消费系统的能源效率，加大研究和示范高能效、电气化建筑的解决方案。

4、工业部门。工业部门温室气体排放方式繁多，其脱碳路径包括能效改善、工业电气化、低碳燃料、工业CCS部署等。到2035年实现清洁电力需要使当前以化石燃料为主的某些工业流程实现零碳电气化成为可能。近期内中低温过程热是工业电气化的候选方案，通过增加使用工业热泵、电锅炉或电磁加热工艺。同时，需要更多的技术和工艺创新解决其他工业排放问题，包括钢铁、石化和水泥生产的高温热和过程排放。美国将扩大对零碳工业技术创新相关研究、开发、示范、商业化和部署的支持，如采用绿氢为工业设施提供动力。此外，还需要非CO2温室气体监测和控制技术，包括甲烷、含氟气体、黑碳和其他气候污染物。

5、农林部门。广阔的土地为减少排放和碳封存提供机会，主要措施包括加大对森林保护和森林管理的投资、加强气候智能型农业实践、发展基于自然的海洋固碳等，确保在2050年前最大限度地发挥土地和海洋的固碳潜力。

三、迈向2050年净零排放途径

美国实现2050净零排放目标有多种可行路径，均涉及五大关键转型，包括：（1）电力系统脱碳化，加速向清洁电力转型；（2）终端用能电气化，推动航空、海运和工业过程等清洁燃料替代；（3）节能和提升能效；（4）减少甲烷和其他非CO2温室气体排放，优先支持除现有技术外的深度减排技术创新；（5）实施大规模土壤碳汇和工程脱碳策略。

根据情景预测分析，实现净零排放可能存在以下几种潜在路径：一是在没有额外政策措施的情况下，排放将在很大程度上保持平稳，实现净零排放需要超常规行动；二是较2005年每年减少65亿吨，其中约45亿吨可能来自能源系统转型；三是其他非CO2温室气体排放是整个减排战略的必要组成部分，到2050年总共将减少约5亿吨，包括农业、废物和化石燃料的甲烷排放、制冷剂氢氟碳化物以及工农业的N2O等；四是从大气中清除CO2是达到净零排放的重要环节，主要通过基于自然固碳和空气直接捕集与封存（DACCS）。

图1 美国2050年实现净零排放目标的减排途径

四、迈向2050年的能源系统转型

能源系统对于2050年实现净零排放至关重要，且取决于未来30年的技术和政策发展。

1、电力部门。电力部门温室气体排放量占美国排放总量的1/4。随着发电和储能成本的持续降低，预计电力部门排放量将迅速减少，这需要新的激励措施和市场改革等政策，确保电力需求增长的同时排放量持续降低。其中，到2050年太阳能和风能发电规模将继续扩大，现有的核电仍会运行，并可能在本世纪三、四十年代出现增长；化石燃料发电（未配有CCS技术）减少，现有电厂开始安装碳捕集装置；到2050年，清洁电力为其他领域经济活动提供零碳电力。为满足各个领域的电力需求增长，清洁能源发电投资必须持续到本世纪中叶，并持续部署新的高水平技术，如增大零碳电力装机容量、先进输配电和电网基础设施、高峰负荷调节、先进核电等，特别是长时储能解决方案至关重要。

2、交通部门。交通部门是美国最大的排放源，占比达29%。为实现2050年净零目标，必须确保本世纪30年代初，零排放车辆销售占主导地位。为此，美国将继续增加交通领域的电力和低碳燃料替代，并在2050年实现美国交通部门全面的电气化和燃料替代。美国交通长期战略的核心就是扩大新的交通技术应用，包括在轻型、中型和重型汽车中迅速推广零排放车辆。同时，零排放汽车的部署也存在诸多挑战，如电池技术、燃料和充电技术设施成本、航空部门短期内难以实现电气化等。这就需加速低碳燃料的研发与部署，如绿氢、可持续生物燃料，助力航空、海运、中型和重型卡车等脱碳。

3、建筑部门。住宅和商业建筑排放量占美国能源系统排放量的1/3以上，其中大约2/3的建筑排放来自电力，其他来自直接燃烧供热、烹饪等。减少建筑排放的关键在于终端部门的电能替代，电力在终端能源需求的份额将由2020年的50%增加至2050年的90%甚至更高。同时，建筑部门的能源需求将在2030年减少9%，2050年减少30%。

4、工业部门。工业部门的温室气体排放量占全社会排放量的约23%，占能源系统排放总量的30%。能源密集型、高排放型产业，如采矿、钢铁、水泥和化工，排放量达到工业部门的一半。尽管工业过程有许多难以脱碳的因素，但先进非碳燃料技术、能效和电气化领域的投资可以在2050年将工业部门碳排放减少69%-95%。为加快工业部门脱碳，其关键技术包括能源效率、材料效率、电气化、低碳燃料和原料、CCS、余热回收等。

五、减少迈向2050年的非碳温室气体排放

非CO2温室气体是强热气体，许多气体的近期气候影响比CO2更大，在美国对全球变暖的贡献中占比达20%。美国的非CO2温室气体主要由甲烷（CH4）、一氧化二氮（N2O）、含氟气体组成，其减排面临一些挑战，例如某些领域的减排战略缺乏，非CO2温室气体减排认识不足。特别是减排技术尚处于发展早期，若以现有缓解技术，到2050年非CO2温室气体排放总量将持平。因此，要实现非CO2温室气体更大幅度的长期减排，需重大技术进步和新的有效减排后备方案，技术潜力包括农业部门粪便厌氧消化技术和油气部门泄漏检测与缓解技术。

六、2050年以后的脱碳

净零排放目标必须实现脱碳。能效、电气化、零碳电力以及非CO2温室气体减排是美国经济去碳化的重要杠杆，也是2050年净零排放目标的战略重点。但仍有一些部门难以在2050年前实现完全脱碳，因此从大气中去除CO2对净零排放目标实现至关重要，这就意味着陆地固碳、先进碳移除（CDR）技术将发挥重要作用。

1、陆地固碳。美国拥有着世界8%的森林（3.1亿公顷）和8%的耕地（4亿公顷）面积，为未来30年以及整个经济脱碳化提供重要支撑。实现重大陆地固碳效益需要在近期和未来几十年采取有针对性的、以科学为基础的解决方案，如加大基于自然的解决方案公私投资、碳汇激励政策以及生物质联合碳捕集与封存（BECCS）技术等。

2、工程技术脱碳。未来几十年，可以通过部署先进碳移除技术支持净零排放目标实现，潜在技术包括生物质碳脱除和封存、直接空气捕集和封存、碳矿化、海洋固碳等。目前这些潜在技术仍处于发展早期，成本较高，且环境影响并不清晰，因此需要一个实质性的综合研究、开发和示范战略。

七、迈向2050年气候行动益处

减少温室气体排放会刺激美国经济现代化投资，解决环境污染分布不均衡和气候脆弱性问题，改善所有社区的公众健康，并加强气候安全。

气候行动已经开始。在全球范围内，零排放汽车销售份额预计将由现在的2%上升到2030年的近30%，美国将达到50%。美国在孵化新的创新者和企业方面处于有利地位，拥有训练有素的劳动力和机构，使信息技术、生物技术、制药和其他行业处于全球领先地位。此外，独特的自然资源禀赋使美国的地理区域非常适合成为各种零碳活动的中心。因此，美国可以在21世纪的清洁技术（电池、电动汽车和热泵等关键技术）和就业方面处于领先地位，并在培育新的创新型企业方面处于有利地位。