近日，美國發布雄心勃勃的《邁向2050年淨零排放長期戰略》，目標在未來30年內，通過清潔電力投資、交通和建築電氣化、工業轉型、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，支撐構建更可持續、更具韌性和更公平的發展願景。該戰略基於國家自主貢獻2030年目標，系統闡述了美國實現2050淨零排放的中長期目標和技術路徑。主要內容如下：

一、美國2050年實現淨零排放的綜合氣候戰略

為了實現《巴黎協定》溫控1.5℃目標，美國需要在不晚於2050年實現整個社會經濟系統的淨零排放。該戰略作為美國提升全球氣候行動與雄心目標的一部分，提出短、中、長期不同時間段目標，包括：1）2030年國家自主貢獻較2005年減少50%-52%，涵蓋所有行業和所有溫室氣體；2）到2035年實現100%零碳電力的目標；3）不遲於2050年實現整個社會經濟系統的淨零排放，包括國際航空、海運等。

二、2030年前關鍵十年

要實現淨零排放目標，需要在未來十年內採取變革性行動，廣泛迅速部署低碳技術和投資基礎設施支持向清潔能源經濟轉型，並在近期取得里程碑式成績。其行動涉及電力、交通、建築、工業和農林等五個部門：

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、陸上風能、海上風能和電池等關鍵技術的成本快速下降，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型步伐。未來美國將繼續制定減少發電廠污染的激勵措施和標準，進一步加大清潔能源的發展力度；投資電力系統靈活性技術，如輸配電、能源效率、儲能、智能建築和無排放燃燒等技術；部署碳捕集、封存（CCS）和核能技術。加大對零碳電力軟硬件技術研發與示範的投資力度，支持向零排放、可負擔的彈性電力系統轉型。

2、交通部門。化石燃料汽車已成為美國最大排放源，因此電氣化和低碳或零碳生物燃料、氫燃料替代尤為關鍵。未來將降低車輛成本，制定輕型、中型和重型車輛的燃料經濟性和排放標準，激勵零排放車輛和清潔燃料發展；投資新的充電基礎設施，擴大生物精煉廠規模；持續研發創新以降低氫能成本；投資清潔交通基礎設施。

3、建築部門。未來十年首要任務是提高建築物及其能源消費系統的能源效率，加大研究和示範高能效、電氣化建築的解決方案。

4、工業部門。工業部門溫室氣體排放方式繁多，其脫碳路徑包括能效改善、工業電氣化、低碳燃料、工業CCS部署等。到2035年實現清潔電力需要使當前以化石燃料為主的某些工業流程實現零碳電氣化成為可能。近期內中低溫過程熱是工業電氣化的候選方案，通過增加使用工業熱泵、電鍋爐或電磁加熱工藝。同時，需要更多的技術和工藝創新解決其他工業排放問題，包括鋼鐵、石化和水泥生產的高溫熱和過程排放。美國將擴大對零碳工業技術創新相關研究、開發、示範、商業化和部署的支持，如採用綠氫為工業設施提供動力。此外，還需要非CO2溫室氣體監測和控制技術，包括甲烷、含氟氣體、黑碳和其他氣候污染物。

5、農林部門。廣闊的土地為減少排放和碳封存提供機會，主要措施包括加大對森林保護和森林管理的投資、加強氣候智能型農業實踐、發展基於自然的海洋固碳等，確保在2050年前最大限度地發揮土地和海洋的固碳潛力。

三、邁向2050年淨零排放途徑

美國實現2050淨零排放目標有多種可行路徑，均涉及五大關鍵轉型，包括：（1）電力系統脫碳化，加速向清潔電力轉型；（2）終端用能電氣化，推動航空、海運和工業過程等清潔燃料替代；（3）節能和提升能效；（4）減少甲烷和其他非CO2溫室氣體排放，優先支持除現有技術外的深度減排技術創新；（5）實施大規模土壤碳彙和工程脫碳策略。

根據情景預測分析，實現淨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，實現淨零排放需要超常規行動；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轉型；三是其他非CO2溫室氣體排放是整個減排戰略的必要組成部分，到2050年總共將減少約5億噸，包括農業、廢物和化石燃料的甲烷排放、製冷劑氫氟碳化物以及工農業的N2O等；四是從大氣中清除CO2是達到淨零排放的重要環節，主要通過基於自然固碳和空氣直接捕集與封存（DACCS）。

圖1 美國2050年實現淨零排放目標的減排途徑

四、邁向2050年的能源系統轉型

能源系統對於2050年實現淨零排放至關重要，且取決於未來30年的技術和政策發展。

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。隨著發電和儲能成本的持續降低，預計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降低。其中，到2050年太陽能和風能發電規模將繼續擴大，現有的核電仍會運行，並可能在本世紀三、四十年代出現增長；化石燃料發電（未配有CCS技術）減少，現有電廠開始安裝碳捕集裝置；到2050年，清潔電力為其他領域經濟活動提供零碳電力。為滿足各個領域的電力需求增長，清潔能源發電投資必須持續到本世紀中葉，並持續部署新的高水平技術，如增大零碳電力裝機容量、先進輸配電和電網基礎設施、高峰負荷調節、先進核電等，特別是長時儲能解決方案至關重要。

2、交通部門。交通部門是美國最大的排放源，佔比達29%。為實現2050年淨零目標，必須確保本世紀30年代初，零排放車輛銷售占主導地位。為此，美國將繼續增加交通領域的電力和低碳燃料替代，並在2050年實現美國交通部門全面的電氣化和燃料替代。美國交通長期戰略的核心就是擴大新的交通技術應用，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，如電池技術、燃料和充電技術設施成本、航空部門短期內難以實現電氣化等。這就需加速低碳燃料的研發與部署，如綠氫、可持續生物燃料，助力航空、海運、中型和重型卡車等脫碳。

3、建築部門。住宅和商業建築排放量占美國能源系統排放量的1/3以上，其中大約2/3的建築排放來自電力，其他來自直接燃燒供熱、烹飪等。減少建築排放的關鍵在於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，建築部門的能源需求將在2030年減少9%，2050年減少30%。

4、工業部門。工業部門的溫室氣體排放量佔全社會排放量的約23%，佔能源系統排放總量的30%。能源密集型、高排放型產業，如採礦、鋼鐵、水泥和化工，排放量達到工業部門的一半。儘管工業過程有許多難以脫碳的因素，但先進非碳燃料技術、能效和電氣化領域的投資可以在2050年將工業部門碳排放減少69%-95%。為加快工業部門脫碳，其關鍵技術包括能源效率、材料效率、電氣化、低碳燃料和原料、CCS、餘熱回收等。

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中佔比達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，例如某些領域的減排戰略缺乏，非CO2溫室氣體減排認識不足。特別是減排技術尚處於發展早期，若以現有緩解技術，到2050年非CO2溫室氣體排放總量將持平。因此，要實現非CO2溫室氣體更大幅度的長期減排，需重大技術進步和新的有效減排後備方案，技術潛力包括農業部門糞便厭氧消化技術和油氣部門洩漏檢測與緩解技術。

六、2050年以後的脫碳

淨零排放目標必須實現脫碳。能效、電氣化、零碳電力以及非CO2溫室氣體減排是美國經濟去碳化的重要槓桿，也是2050年淨零排放目標的戰略重點。但仍有一些部門難以在2050年前實現完全脫碳，因此從大氣中去除CO2對淨零排放目標實現至關重要，這就意味著陸地固碳、先進碳移除（CDR）技術將發揮重要作用。

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年以及整個經濟脫碳化提供重要支撐。實現重大陸地固碳效益需要在近期和未來幾十年採取有針對性的、以科學為基礎的解決方案，如加大基於自然的解決方案公私投資、碳匯激勵政策以及生物質聯合碳捕集與封存（BECCS）技術等。

2、工程技術脫碳。未來幾十年，可以通過部署先進碳移除技術支持淨零排放目標實現，潛在技術包括生物質碳脫除和封存、直接空氣捕集和封存、碳礦化、海洋固碳等。目前這些潛在技術仍處於發展早期，成本較高，且環境影響並不清晰，因此需要一個實質性的綜合研究、開發和示範戰略。

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濟現代化投資，解決環境污染分佈不均衡和氣候脆弱性問題，改善所有社區的公眾健康，並加強氣候安全。

氣候行動已經開始。在全球範圍內，零排放汽車銷售份額預計將由現在的2%上升到2030年的近30%，美國將達到50%。美國在孵化新的創新者和企業方面處於有利地位，擁有訓練有素的勞動力和機構，使信息技術、生物技術、製藥和其他行業處於全球領先地位。此外，獨特的自然資源禀賦使美國的地理區域非常適合成為各種零碳活動的中心。因此，美國可以在21世紀的清潔技術（電池、電動汽車和熱泵等關鍵技術）和就業方面處於領先地位，並在培育新的創新型企業方面處於有利地位。

來源:先進能源科技戰略情報研究中心