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来自劳伦斯·伯克利国家实验室（Berkeley Lab）、旧金山大学（USF）和演进能源研究公司（ Evolved Energy Research）的研究人员发布的研究论文《美国碳中和路径》（Carbon Neutral Pathways for the United States），为美国到2050年将二氧化碳排放量减少到零（净零目标）规划了实现蓝图。CWEA公众号特编译本研究论文并提供345页的普林斯顿零碳美国报告供参考。
无论采取何种途径到2050前实现碳中和，未来10年所需采取的行动都应该是相同的。（图：Jenny Nuss 伯克利实验室，编译：CWEA）风、光装机容量增加3.5倍达500GW
淘汰大多数燃煤发电厂
保持当前天然气发电能力以确保电力可靠性
增加零排放汽车销量，比例达50%
提升建筑热泵的使用，比例至50%
所有新建筑物和家用电器满足严格的能效目标
更多投入碳捕集、碳固和碳中和燃料技术的研发
建立电力传输线路以及二氧化碳和氢气传输管道
该项研究显示：“通过有条不紊地提高能源效率，改用电力技术，利用清洁电力（尤其是风能和太阳能）以及部署少量碳捕集技术，美国可以实现零排放。”项目研究员Margaret Torn说：“美国能源系统的脱碳从根本上说是一种基础设施的转变，这意味着到2050年，美国需要建造更多GW既的风力和太阳能发电厂，新的输电线路，更多电动汽车和轻型卡车，采用数百万个热泵来代替传统的锅炉和热水器，并发展出更节能的建筑，同时继续在新技术上持续投入研发和创新。”在这种转型中，只需要少量基础设施在其经济寿命结束之前“提前退休”或更换。“没有人要求消费者将他们全新的汽车换成电动汽车，” Torn表示，“关键是，当需要更换掉当前设备时，必须有更高效和低碳的技术可供用上。”本研究所提及的实现净零途径的净成本占GDP的0.2％至1.2％，但如果存在一些迟疑和权衡取舍，比如限制给太阳能和风电场的土地数量，则会导致更高的成本。在成本最低的途径中，约90％的电力来自风能和太阳能。另外有一种情景表明，美国可以使用100％可再生能源（太阳能、风能和生物质能）来满足其所有能源需求，但这样花费反而更多，并且需要更多的土地使用。在成本最低的情况下，到2050年实现二氧化碳净零排放，风能，太阳能和储能的容量必须增加好几倍（左图）。车辆将主要为电动车，由电池或燃料电池供电（中图）。住宅区和热水器也需要电气化，由热泵或电加热器供电（右图）。（图：Williams,等人，2021年）Torn还表示：“令我们感到惊奇的是，即便我们提升了碳减排的雄心，目前的转型成本算下来比五年前的类似研究还要低，这主要归因于风能、太阳能和电动汽车电池的成本下降速度快于预期。”上述研究情景采用全新的能源模型生成，其中包含美国16个地理区域的能源消耗和生产的详细信息，例如整个美国的建筑存量、车辆数量、发电厂等，并且使用来自美国能源部DOE年度能源展望和NREL年度技术基准报告中的化石燃料和可再生能源的价格预测来计算成本。报告认为，如果将能源系统脱碳所带来的经济和气候效益包括在内，算出的成本数字将更低。这些方案的经济成本几乎完全是来自建设新基础设施的资本成本。Torn指出：“有了基础设施的建设需求，就有了就业机会，包括潜在的就业机会，这总比花大钱从海外国家购买石油强。当然，对于美国以化石燃料为基础的产业和社区，还需要一种更深思熟虑的经济转型战略，但是，毫无疑问，建立低碳经济，肯定会带来很多工作。”这项研究的重要发现是，不管途径之间的长期差异如何，未来10年所需采取的行动基本都是相似的。（参考题图）报告认为，在接下来的10年中（2021-2030年），迫切需要：1、增加可再生能源的生产和传输，2、确保所有新基础设施（例如汽车和建筑物）都是低碳的，还有一点，3、要保持目前的天然气容量以提高电力系统的可靠性。本研究的主要作者，旧金山大学能源系统管理副教授、伯克利实验室联合科学家吉姆·威廉姆斯（Jim Williams）表示：“这是一个非常重要的发现。现在，我们再也不用就为是否兴建核电站等问题争吵了，因为在未来十年内，不需要新建核电站就能实现净零排放。相反，应该尽快制定政策来推动我们已知道的几个必要步骤，同时加快研发力度，已应对20世纪30年代我们必须做出的选择。”这项研究的另一个重要成就是，这是美国首次为美国碳中和给出了详细的路线图。研究人员表示，到本世纪中叶，美国可能实现CO2负排放，这意味着从大气中吸收的二氧化碳要多于往大气中增加的二氧化碳。随着更高水平的碳捕获技术，生物燃料和电力燃料的使用，美国的能源和工业系统可能每年实现向大气中少排放500吨二氧化碳。（即净负排放）（当然，这需要更多的发电、土地使用和州际传输才能实现）。报告算出这种净负排放途径的成本占到GDP的0.6％，仅比碳中和途径占GDP总数0.4％的数字略高。报告作者威廉姆斯表示：“仅从能源的角度来看，这是社会可负担得起的。”当与主要通过改变农业和森林管理方式来增加土地对二氧化碳的吸收相结合时，研究人员计算出，未来某个时间，净负排放情景将使美国走上全球轨迹，将大气中的二氧化碳浓度降低至350 ppm 的水平。（ppm，parts per million，百万分之一，浓度单位，许多科学家将全球二氧化碳浓度350 ppm描述为将气候稳定在工业化前期所需的水平。关注风能专委会CWEA公众号，后台回复“5月报告”，进入5月7日文件夹，可下载本文相关论文PDF和图片资料。来源：劳伦斯·伯克利国家实验室、ElectronicsWeeklyhttps://newscenter.lbl.gov/2021/01/27/getting-to-net-zero-and-even-net-negative-is-surprisingly-feasible-and-affordable/https://eesa.lbl.gov/getting-to-net-zero-and-even-net-negative-is-surprisingly-feasible-and-affordable/https://www.electronicsweekly.com/blogs/mannerisms/democracy-and-standards/get-zero-carbon-emissions-2050-2021-02/论文：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020AV000284下载：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1029/2020AV000284
参考阅读：
去年12月，普林斯顿大学的研究人员发表了一份详尽的报告，显示了如何在2050年之前将美国的排放量减少到“净零”。该研究认为实现净零有多种途径，但无一例外，这些途径中让电力部门快速脱碳并扩大电力化规模是实现脱碳的基础。https://environmenthalfcentury.princeton.edu/
IEA发布“50年来最重要的报告之一”，绘制2050年碳中和路线图
Net Zero by 2050，A Roadmap for the Global Energy Sectorhttps://www.iea.org/reports/net-zero-by-2050点击阅读原文下载报告PDF，或关注CWEA公众号，后台回复“5月报告”下载报告PDF和相关资料
这份厚达两百多页的重磅报告，讨论了在全球温升1.5摄氏度情景下，全球如何实现快速的能源转型，到2050年打造实现净零排放的能源系统。报告指出，到2050年在全球能源行业建成净零排放的路线是存在的，虽然这条道路非常狭窄，但却可以带来巨大的收益。关键的事情，是需要对全球能源的生产、运输和使用方式进行前所未有的转变。 关注CWEA公众号，后台回复“5月报告”下载单页路线图PDF和高清图片。
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