美科学院提出美国能源系统脱碳五大关键行动建议 - 科技

近期，美国国家科学、工程和医学研究院（NASEM）发布了《加速美国能源系统脱碳》报告指出，实现碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，涉及社会生活的方方面面，而能源系统的低碳转型则是上述变革的关键组

近期，美国国家科学、工程和医学研究院（NASEM）发布了《加速美国能源系统脱碳》报告指出，实现碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，涉及社会生活的方方面面，而能源系统的低碳转型则是上述变革的关键组成。因此加速推进美国能源系统的低碳转型，对美国实现2050年碳中和愿景意义重大。报告呼吁能源领域各利益相关方应该加大合作力度，推进能源技术创新和颠覆性技术突破，解决能源系统低碳转型面临的一系列挑战，并针对未来十年（2021-2030）提出了五大关键行动建议，具体内容如下：

行动1——提升能效和生产率
就近期（2021-2030）而言，提高能源和材料使用效率是减少能源需求和相关排放的最具成本效益的方法之一。这一方法包括采用可以提升车辆燃油效率新技术；提高建筑围护结构的隔热效率，并在建筑物内安装高能效的电器和设备；提高制造业和其他工业生产流程能源效率，以及发电站的能源生产率；以及通过更广泛的能源系统集成来提高系统效率。

行动2——提升电气化水平
在几乎所有深度脱碳方案中，提升能源服务电气化水平（如提升建筑、交通和工业用能电气化水平）与促进发电行业脱碳已成为一个核心因素。就近期而言，深度电气化潜力最大的领域是建筑和交通部门。在建筑中，采用热泵替代传统的化石燃料燃烧系统用于建筑空间的供热制冷，有助于降低碳排放。就轻型汽车领域而言，电动汽车预计将在未来十年达到与内燃机汽车相当的价格，再加上相对低碳的电力，这有助于减少排放。工业过程存在一些潜在的电气化机遇，工业电气化技术正处于发展的早期阶段，预计能够发挥更大作用的时间节点在2030年之后。随着电气化技术不断成熟，成本持续下降，其将得到大规模应用部署。

行动3——提供零碳电力
电力部门在脱碳方面发挥着关键作用，不仅需要减少电力生产和使用的温室气体排放，还可以支持其他部门的脱碳。自2005年以来，零碳电力（包括核电、水电、风电、太阳能发电、生物质发电和地热发电等）的份额已经从28%增加到37%。增长主要驱动力来自风能和太阳能，主要原因是成本降低和政策激励。基于电力平准化成本、资本成本和燃料交付价格的地区差异，风能或太阳能现在是美国34%的郡最便宜的发电来源。2021-2030年将是建设电力输配基础设施的关键十年，这些电力基础设施需要适应商业成熟的零碳电力资源的接入。

行动4——建造新型基础设施和改造现有能源基础设施
未来十年，必须开始建立有利于低碳转型的基础设施。其中包括电动汽车充电网络建设，以实现汽车全面电气化转型；建造长距离高压输电线路，将偏远的电力资源传输到人口密集中心，因为高质量的可再生能源往往不在主要用能负荷中心附近；对配电网进行升级，以实现供暖和交通的电气化；可再生燃料（如氢气）运输和储存基础设施。国家二氧化碳管道系统的规划和选址应立即开始，因为前五年的发展将决定二氧化碳基础设施（包括运输管道和储存地点）是否需要在2030年或2040年中期得到大规模建设。

行动5——丰富减排创新工具箱
对于一些排放源，尤其是那些难以减排的行业，低碳替代品仍处于试点阶段或仍处于探索阶段。对于这些部门来说，近期的减排机会仅限于提高能源效率、材料利用效率、需求管理和其他减少这些部门排放强度的工具。但随着时间推移上述工具减排潜力将会消耗殆尽，因此需要进一步丰富减排工具箱。将新能源技术原型推向市场可能需要20-70年的时间，而推动新兴行业的成熟和成本下降则又需要10年或更长时间。考虑到上述时间问题，在未来10年，需要大力推进新兴减排技术研发和市场化，以扩大新兴低碳能源技术部署规模。