中國儲能網(wǎng)訊：近日，美國發(fā)布雄心勃勃的《邁向2050年凈零排放長期戰(zhàn)略》，目標(biāo)在未來30年內(nèi)，通過清潔電力投資、交通和建筑電氣化、工業(yè)轉(zhuǎn)型、減少甲烷和其他非CO2溫室氣體排放，使美國走在溫控1.5℃路徑正確道路上，支撐構(gòu)建更可持續(xù)、更具韌性和更公平的發(fā)展愿景。該戰(zhàn)略基于國家自主貢獻(xiàn)2030年目標(biāo)，系統(tǒng)闡述了美國實(shí)現(xiàn)2050凈零排放的中長期目標(biāo)和技術(shù)路徑。主要內(nèi)容如下：
一、美國2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放的綜合氣候戰(zhàn)略
為了實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》溫控1.5℃目標(biāo)，美國需要在不晚于2050年實(shí)現(xiàn)整個社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的凈零排放。該戰(zhàn)略作為美國提升全球氣候行動與雄心目標(biāo)的一部分，提出短、中、長期不同時間段目標(biāo)，包括：1）2030年國家自主貢獻(xiàn)較2005年減少50%-52%，涵蓋所有行業(yè)和所有溫室氣體；2）到2035年實(shí)現(xiàn)100%零碳電力的目標(biāo)；3）不遲于2050年實(shí)現(xiàn)整個社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的凈零排放，包括國際航空、海運(yùn)等。
二、2030年前關(guān)鍵十年
要實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)，需要在未來十年內(nèi)采取變革性行動，廣泛迅速部署低碳技術(shù)和投資基礎(chǔ)設(shè)施支持向清潔能源經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，并在近期取得里程碑式成績。其行動涉及電力、交通、建筑、工業(yè)和農(nóng)林等五個部門：
1、電力部門。電力部門是美國第二大排放源，減排投資可獲得快速且較高的收益。隨著近年來太陽能、陸上風(fēng)能、海上風(fēng)能和電池等關(guān)鍵技術(shù)的成本快速下降，以及政策的支持和清潔電力需求的增加，這些因素加速了清潔電力轉(zhuǎn)型步伐。未來美國將繼續(xù)制定減少發(fā)電廠污染的激勵措施和標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步加大清潔能源的發(fā)展力度；投資電力系統(tǒng)靈活性技術(shù)，如輸配電、能源效率、儲能、智能建筑和無排放燃燒等技術(shù)；部署碳捕集、封存（CCS）和核能技術(shù)。加大對零碳電力軟硬件技術(shù)研發(fā)與示范的投資力度，支持向零排放、可負(fù)擔(dān)的彈性電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型。
2、交通部門?；剂掀囈殉蔀槊绹畲笈欧旁?，因此電氣化和低碳或零碳生物燃料、氫燃料替代尤為關(guān)鍵。未來將降低車輛成本，制定輕型、中型和重型車輛的燃料經(jīng)濟(jì)性和排放標(biāo)準(zhǔn)，激勵零排放車輛和清潔燃料發(fā)展；投資新的充電基礎(chǔ)設(shè)施，擴(kuò)大生物精煉廠規(guī)模；持續(xù)研發(fā)創(chuàng)新以降低氫能成本；投資清潔交通基礎(chǔ)設(shè)施。
3、建筑部門。未來十年首要任務(wù)是提高建筑物及其能源消費(fèi)系統(tǒng)的能源效率，加大研究和示范高能效、電氣化建筑的解決方案。
4、工業(yè)部門。工業(yè)部門溫室氣體排放方式繁多，其脫碳路徑包括能效改善、工業(yè)電氣化、低碳燃料、工業(yè)CCS部署等。到2035年實(shí)現(xiàn)清潔電力需要使當(dāng)前以化石燃料為主的某些工業(yè)流程實(shí)現(xiàn)零碳電氣化成為可能。近期內(nèi)中低溫過程熱是工業(yè)電氣化的候選方案，通過增加使用工業(yè)熱泵、電鍋爐或電磁加熱工藝。同時，需要更多的技術(shù)和工藝創(chuàng)新解決其他工業(yè)排放問題，包括鋼鐵、石化和水泥生產(chǎn)的高溫?zé)岷瓦^程排放。美國將擴(kuò)大對零碳工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新相關(guān)研究、開發(fā)、示范、商業(yè)化和部署的支持，如采用綠氫為工業(yè)設(shè)施提供動力。此外，還需要非CO2溫室氣體監(jiān)測和控制技術(shù)，包括甲烷、含氟氣體、黑碳和其他氣候污染物。
5、農(nóng)林部門。廣闊的土地為減少排放和碳封存提供機(jī)會，主要措施包括加大對森林保護(hù)和森林管理的投資、加強(qiáng)氣候智能型農(nóng)業(yè)實(shí)踐、發(fā)展基于自然的海洋固碳等，確保在2050年前最大限度地發(fā)揮土地和海洋的固碳潛力。
三、邁向2050年凈零排放途徑
美國實(shí)現(xiàn)2050凈零排放目標(biāo)有多種可行路徑，均涉及五大關(guān)鍵轉(zhuǎn)型，包括：（1）電力系統(tǒng)脫碳化，加速向清潔電力轉(zhuǎn)型；（2）終端用能電氣化，推動航空、海運(yùn)和工業(yè)過程等清潔燃料替代；（3）節(jié)能和提升能效；（4）減少甲烷和其他非CO2溫室氣體排放，優(yōu)先支持除現(xiàn)有技術(shù)外的深度減排技術(shù)創(chuàng)新；（5）實(shí)施大規(guī)模土壤碳匯和工程脫碳策略。
根據(jù)情景預(yù)測分析，實(shí)現(xiàn)凈零排放可能存在以下幾種潛在路徑：一是在沒有額外政策措施的情況下，排放將在很大程度上保持平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)凈零排放需要超常規(guī)行動；二是較2005年每年減少65億噸，其中約45億噸可能來自能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型；三是其他非CO2溫室氣體排放是整個減排戰(zhàn)略的必要組成部分，到2050年總共將減少約5億噸，包括農(nóng)業(yè)、廢物和化石燃料的甲烷排放、制冷劑氫氟碳化物以及工農(nóng)業(yè)的N2O等；四是從大氣中清除CO2是達(dá)到凈零排放的重要環(huán)節(jié)，主要通過基于自然固碳和空氣直接捕集與封存（DACCS）。
圖1 美國2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)的減排途徑
四、邁向2050年的能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型
能源系統(tǒng)對于2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放至關(guān)重要，且取決于未來30年的技術(shù)和政策發(fā)展。
1、電力部門。電力部門溫室氣體排放量占美國排放總量的1/4。隨著發(fā)電和儲能成本的持續(xù)降低，預(yù)計(jì)電力部門排放量將迅速減少，這需要新的激勵措施和市場改革等政策，確保電力需求增長的同時排放量持續(xù)降低。其中，到2050年太陽能和風(fēng)能發(fā)電規(guī)模將繼續(xù)擴(kuò)大，現(xiàn)有的核電仍會運(yùn)行，并可能在本世紀(jì)三、四十年代出現(xiàn)增長；化石燃料發(fā)電（未配有CCS技術(shù)）減少，現(xiàn)有電廠開始安裝碳捕集裝置；到2050年，清潔電力為其他領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)活動提供零碳電力。為滿足各個領(lǐng)域的電力需求增長，清潔能源發(fā)電投資必須持續(xù)到本世紀(jì)中葉，并持續(xù)部署新的高水平技術(shù)，如增大零碳電力裝機(jī)容量、先進(jìn)輸配電和電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、高峰負(fù)荷調(diào)節(jié)、先進(jìn)核電等，特別是長時儲能解決方案至關(guān)重要。
2、交通部門。交通部門是美國最大的排放源，占比達(dá)29%。為實(shí)現(xiàn)2050年凈零目標(biāo)，必須確保本世紀(jì)30年代初，零排放車輛銷售占主導(dǎo)地位。為此，美國將繼續(xù)增加交通領(lǐng)域的電力和低碳燃料替代，并在2050年實(shí)現(xiàn)美國交通部門全面的電氣化和燃料替代。美國交通長期戰(zhàn)略的核心就是擴(kuò)大新的交通技術(shù)應(yīng)用，包括在輕型、中型和重型汽車中迅速推廣零排放車輛。同時，零排放汽車的部署也存在諸多挑戰(zhàn)，如電池技術(shù)、燃料和充電技術(shù)設(shè)施成本、航空部門短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)電氣化等。這就需加速低碳燃料的研發(fā)與部署，如綠氫、可持續(xù)生物燃料，助力航空、海運(yùn)、中型和重型卡車等脫碳。
3、建筑部門。住宅和商業(yè)建筑排放量占美國能源系統(tǒng)排放量的1/3以上，其中大約2/3的建筑排放來自電力，其他來自直接燃燒供熱、烹飪等。減少建筑排放的關(guān)鍵在于終端部門的電能替代，電力在終端能源需求的份額將由2020年的50%增加至2050年的90%甚至更高。同時，建筑部門的能源需求將在2030年減少9%，2050年減少30%。
4、工業(yè)部門。工業(yè)部門的溫室氣體排放量占全社會排放量的約23%，占能源系統(tǒng)排放總量的30%。能源密集型、高排放型產(chǎn)業(yè)，如采礦、鋼鐵、水泥和化工，排放量達(dá)到工業(yè)部門的一半。盡管工業(yè)過程有許多難以脫碳的因素，但先進(jìn)非碳燃料技術(shù)、能效和電氣化領(lǐng)域的投資可以在2050年將工業(yè)部門碳排放減少69%-95%。為加快工業(yè)部門脫碳，其關(guān)鍵技術(shù)包括能源效率、材料效率、電氣化、低碳燃料和原料、CCS、余熱回收等。
五、減少邁向2050年的非碳溫室氣體排放
非CO2溫室氣體是強(qiáng)熱氣體，許多氣體的近期氣候影響比CO2更大，在美國對全球變暖的貢獻(xiàn)中占比達(dá)20%。美國的非CO2溫室氣體主要由甲烷（CH4）、一氧化二氮（N2O）、含氟氣體組成，其減排面臨一些挑戰(zhàn)，例如某些領(lǐng)域的減排戰(zhàn)略缺乏，非CO2溫室氣體減排認(rèn)識不足。特別是減排技術(shù)尚處于發(fā)展早期，若以現(xiàn)有緩解技術(shù)，到2050年非CO2溫室氣體排放總量將持平。因此，要實(shí)現(xiàn)非CO2溫室氣體更大幅度的長期減排，需重大技術(shù)進(jìn)步和新的有效減排后備方案，技術(shù)潛力包括農(nóng)業(yè)部門糞便厭氧消化技術(shù)和油氣部門泄漏檢測與緩解技術(shù)。
六、2050年以后的脫碳
凈零排放目標(biāo)必須實(shí)現(xiàn)脫碳。能效、電氣化、零碳電力以及非CO2溫室氣體減排是美國經(jīng)濟(jì)去碳化的重要杠桿，也是2050年凈零排放目標(biāo)的戰(zhàn)略重點(diǎn)。但仍有一些部門難以在2050年前實(shí)現(xiàn)完全脫碳，因此從大氣中去除CO2對凈零排放目標(biāo)實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要，這就意味著陸地固碳、先進(jìn)碳移除（CDR）技術(shù)將發(fā)揮重要作用。
1、陸地固碳。美國擁有著世界8%的森林（3.1億公頃）和8%的耕地（4億公頃）面積，為未來30年以及整個經(jīng)濟(jì)脫碳化提供重要支撐。實(shí)現(xiàn)重大陸地固碳效益需要在近期和未來幾十年采取有針對性的、以科學(xué)為基礎(chǔ)的解決方案，如加大基于自然的解決方案公私投資、碳匯激勵政策以及生物質(zhì)聯(lián)合碳捕集與封存（BECCS）技術(shù)等。
2、工程技術(shù)脫碳。未來幾十年，可以通過部署先進(jìn)碳移除技術(shù)支持凈零排放目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，潛在技術(shù)包括生物質(zhì)碳脫除和封存、直接空氣捕集和封存、碳礦化、海洋固碳等。目前這些潛在技術(shù)仍處于發(fā)展早期，成本較高，且環(huán)境影響并不清晰，因此需要一個實(shí)質(zhì)性的綜合研究、開發(fā)和示范戰(zhàn)略。
七、邁向2050年氣候行動益處
減少溫室氣體排放會刺激美國經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化投資，解決環(huán)境污染分布不均衡和氣候脆弱性問題，改善所有社區(qū)的公眾健康，并加強(qiáng)氣候安全。
氣候行動已經(jīng)開始。在全球范圍內(nèi)，零排放汽車銷售份額預(yù)計(jì)將由現(xiàn)在的2%上升到2030年的近30%，美國將達(dá)到50%。美國在孵化新的創(chuàng)新者和企業(yè)方面處于有利地位，擁有訓(xùn)練有素的勞動力和機(jī)構(gòu)，使信息技術(shù)、生物技術(shù)、制藥和其他行業(yè)處于全球領(lǐng)先地位。此外，獨(dú)特的自然資源稟賦使美國的地理區(qū)域非常適合成為各種零碳活動的中心。因此，美國可以在21世紀(jì)的清潔技術(shù)（電池、電動汽車和熱泵等關(guān)鍵技術(shù)）和就業(yè)方面處于領(lǐng)先地位，并在培育新的創(chuàng)新型企業(yè)方面處于有利地位。
