清潔電氣化和氫能源有望實(shí)現(xiàn)凈零排放

能源轉(zhuǎn)型委員會(huì)（Energy Transitions Commission，簡(jiǎn)稱(chēng)“ETC”）是一個(gè)由來(lái)自全球能源生產(chǎn)商、能源行業(yè)、金融機(jī)構(gòu)和環(huán)保倡導(dǎo)組織的超過(guò)45個(gè)領(lǐng)先機(jī)構(gòu)組成的聯(lián)盟，其成員包括安賽樂(lè)米塔爾、美國(guó)銀行、英國(guó)石油公司、中國(guó)國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心、歐洲復(fù)興開(kāi)發(fā)銀行、匯豐銀行、伊維爾德羅拉、沃旭能源、殼牌、塔塔集團(tuán)、沃爾沃集團(tuán)和世界資源研究所等。該委員會(huì)發(fā)布了兩份新報(bào)告，分析了到2050年實(shí)現(xiàn)溫室氣體凈零排放經(jīng)濟(jì)的可行性，以及下個(gè)十年為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)所需采取的行動(dòng)?？稍偕茉闯杀镜难杆傧陆凳惯@一轉(zhuǎn)變成為可能，清潔電氣化將成為這一轉(zhuǎn)變的核心，而清潔氫技術(shù)將在難以實(shí)現(xiàn)或者不可能實(shí)現(xiàn)電氣化的領(lǐng)域發(fā)揮補(bǔ)充作用。

《使清潔電氣化成為可能：30年內(nèi)實(shí)現(xiàn)全球經(jīng)濟(jì)電氣化》報(bào)告闡述了為什么將全球電力系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大5倍并實(shí)現(xiàn)向可再生能源供電轉(zhuǎn)型勢(shì)在必行，以及為什么實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)具有可行性且經(jīng)濟(jì)上可以負(fù)擔(dān)。平行報(bào)告《使氫能源經(jīng)濟(jì)成為可能：在電氣化經(jīng)濟(jì)中加速清潔氫發(fā)展》闡述了清潔氫能源的補(bǔ)充作用，以及將私營(yíng)部門(mén)合作與政策支持相結(jié)合如何能夠在最初階段推動(dòng)清潔氫能源的產(chǎn)量和使用量大幅提升，從而到2030年達(dá)到5000萬(wàn)噸。

我們有可能在2050年之前實(shí)現(xiàn)凈零

《巴黎氣候協(xié)議》承諾將全球變暖幅度控制在不高于工業(yè)化前水平2攝氏度的范圍以?xún)?nèi)，并努力使全球平均氣溫上升不超過(guò)1.5攝氏度。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，世界需要在21世紀(jì)中葉實(shí)現(xiàn)溫室氣體凈零排放。ETC指出，在未來(lái)30年內(nèi)實(shí)現(xiàn)溫室氣體凈零排放經(jīng)濟(jì)在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都是可行的。全球能源系統(tǒng)的深刻變革即將到來(lái)——凈零溫室氣體經(jīng)濟(jì)將以供應(yīng)豐富、價(jià)格實(shí)惠的零碳電力為基礎(chǔ)建立起來(lái)。

到2030年，可再生能源部署的速度將加快5～7倍

到2050年，電力占最終能源需求的比例可能從當(dāng)前的20%上升到70%，預(yù)計(jì)未來(lái)數(shù)十年的總電力使用量將增長(zhǎng)5倍。將清潔電力作為最終能源的主要來(lái)源是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)脫碳成本最低且最有效的方式。報(bào)告指出，可再生能源和儲(chǔ)能解決方案的成本迅速下降，使得以低成本實(shí)現(xiàn)必要的清潔電力系統(tǒng)大規(guī)模擴(kuò)張成為可能。但是，2030年之前，風(fēng)力和太陽(yáng)能發(fā)電在總發(fā)電量中的占比必須從目前的10%增加到約40%，到2050年必須超過(guò)75%。因此，風(fēng)能和太陽(yáng)能的年裝機(jī)容量到2030年之前必須增長(zhǎng)5～7倍，到2050年必須增長(zhǎng)10倍以上。此外，還必須同時(shí)部署其他零碳發(fā)電技術(shù)（如水電和核能）、靈活性解決方案、存儲(chǔ)和電力網(wǎng)絡(luò)，從而大規(guī)模實(shí)現(xiàn)零碳電力系統(tǒng)。

ETC指出，如果明確的國(guó)家脫碳戰(zhàn)略落實(shí)到位，并采用合適的電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)來(lái)解鎖私有資金流動(dòng)，那么這一目標(biāo)無(wú)疑是可以實(shí)現(xiàn)的?？稍偕茉矗ㄖ饕秋L(fēng)能和太陽(yáng)能）投資在實(shí)現(xiàn)凈零經(jīng)濟(jì)所需總投資中將占到絕大部分（約80%）。未來(lái)30年，全球?qū)⑿枰^(guò)80萬(wàn)億美元的投資（平均每年大約2.5萬(wàn)億美元）。這包括投資可再生能源發(fā)電以支持直接和間接電氣化，以及對(duì)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的投資。盡管數(shù)額巨大，但這并不到全球國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的1.5%，在當(dāng)前宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境中是可以做到的。

到2030年，清潔氫能源生產(chǎn)成本將降到遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于每公斤2美元的水平

在鋼鐵生產(chǎn)和長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)，直接實(shí)現(xiàn)電氣化在技術(shù)上可能非常具有挑戰(zhàn)性，也可能成本過(guò)于高昂，而清潔氫將在這些行業(yè)的脫碳中發(fā)揮補(bǔ)充作用。到21世紀(jì)中葉，溫室氣體凈零排放經(jīng)濟(jì)每年可能需要使用約5億至8億噸的清潔氫，與當(dāng)前的氫使用量相比增加5至7倍。由于可再生電力和電解設(shè)備成本下降，通過(guò)電解水生產(chǎn)綠色氫能源可能是最具成本競(jìng)爭(zhēng)力的方式，因此長(zhǎng)期來(lái)看可能成為主要的生產(chǎn)途徑。到2050年，這種生產(chǎn)方式可能在總產(chǎn)量中占到85%。但是，使用具備碳捕獲（超過(guò)90%的捕獲率）和低甲烷泄漏（<0.05%）的天然氣生產(chǎn)的藍(lán)色氫將在過(guò)渡階段和某些特定的天然氣成本低的地區(qū)發(fā)揮重要作用。

報(bào)告強(qiáng)調(diào)了21世紀(jì)20年代清潔氫能源產(chǎn)量和用量的快速提升對(duì)于降低成本（將清潔氫能源成本降至2美元/公斤以下）和實(shí)現(xiàn)21世紀(jì)中葉增長(zhǎng)目標(biāo)的關(guān)鍵性作用。然而，即使清潔氫能源比灰色氫能源更便宜，但與目前的高碳技術(shù)相比，在不同行業(yè)和運(yùn)輸領(lǐng)域使用氫能源通常仍會(huì)帶來(lái)“綠色成本溢價(jià)”。因此，公共政策對(duì)于推動(dòng)清潔氫能源的快速采用至關(guān)重要。決策者還需要預(yù)測(cè)到日益增長(zhǎng)的氫能運(yùn)輸和儲(chǔ)存需求?？傮w來(lái)看，增加氫產(chǎn)量所需的投資中有85%是用于可再生電力供應(yīng)（包括在上述可再生能源投資中）。此外，從現(xiàn)在起到2050年，氫能源生產(chǎn)設(shè)施以及運(yùn)輸和儲(chǔ)存將需要大約2.4萬(wàn)億美元（每年800億美元）。

為實(shí)現(xiàn)2050年目標(biāo)而需要在2030年之前達(dá)到的重要里程碑

“我們現(xiàn)在有了以低成本實(shí)現(xiàn)完全脫碳發(fā)電的技術(shù)；而在大多數(shù)經(jīng)濟(jì)體中，電氣化是零碳生產(chǎn)的關(guān)鍵。到21世紀(jì)中葉，發(fā)達(dá)國(guó)家的電力需求將是當(dāng)前水平的2～3倍，在發(fā)展中國(guó)家則為5～10倍。政府、企業(yè)和投資者需要認(rèn)識(shí)到新工業(yè)革命所需的規(guī)模及其帶來(lái)的巨大機(jī)遇，”ETC主席Adair Turner表示。

在電力方面，ETC建議發(fā)達(dá)國(guó)家到21世紀(jì)30年代中期實(shí)現(xiàn)低于30克CO2/千瓦時(shí)的電網(wǎng)排放強(qiáng)度，建議發(fā)展中國(guó)家到21世紀(jì)40年代中期實(shí)現(xiàn)這一電網(wǎng)排放強(qiáng)度水平。為實(shí)現(xiàn)上述中期目標(biāo)，21世紀(jì)20年代的關(guān)鍵行動(dòng)包括以下幾個(gè)方面。

（1）明確實(shí)現(xiàn)電力脫碳和經(jīng)濟(jì)電氣化的國(guó)家中期目標(biāo)。

（2）鼓勵(lì)大規(guī)模部署可再生能源的適當(dāng)激勵(lì)措施，包括鼓勵(lì)私人投資的電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)，并繼續(xù)發(fā)揮長(zhǎng)期合約的作用。

（3）為在發(fā)展中國(guó)家的投資釋放資金流動(dòng)，包括通過(guò)混合金融工具。

（4）預(yù)期建立同步大規(guī)模電氣化和電力系統(tǒng)脫碳所需的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和能力。

（5）規(guī)劃和授權(quán)可加速實(shí)施的流程。

（6）開(kāi)發(fā)未來(lái)的技術(shù)和商業(yè)模式，特別是長(zhǎng)期儲(chǔ)能和提供靈活性。

“ETC論證了全球電力系統(tǒng)的快速脫碳是可取的、可實(shí)現(xiàn)的，而且也是可負(fù)擔(dān)的。這是‘奔向零碳’排放的基石，為其他行業(yè)實(shí)現(xiàn)脫碳提供了所需的零碳電力擴(kuò)張。ETC強(qiáng)調(diào)了各國(guó)如何制定明確的電氣化和脫碳戰(zhàn)略計(jì)劃，使企業(yè)和創(chuàng)新者能夠提供所需的清潔電力大規(guī)模增長(zhǎng)，”COP26氣候行動(dòng)高級(jí)別倡導(dǎo)者Nigel Topping說(shuō)道。

與此同時(shí)，公共政策需要在21世紀(jì)20年代推進(jìn)清潔氫氣需求，以推動(dòng)產(chǎn)量的增加（到2030年達(dá)到5000萬(wàn)噸）。這需要為現(xiàn)有用途和加速的科技發(fā)展實(shí)現(xiàn)氫生產(chǎn)的快速脫碳，并加快技術(shù)開(kāi)發(fā)，在技術(shù)成熟度較低但潛在需求巨大的其他關(guān)鍵部門(mén)（如鋼鐵、航運(yùn)和合成航空燃料）試行并盡早采用氫能源。在支持?jǐn)U大清潔氫供應(yīng)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)早期需求增長(zhǎng)的手段包括以下幾個(gè)方面。

（1）為脫碳提供廣泛激勵(lì)機(jī)制的碳定價(jià)。

（2）針對(duì)特定行業(yè)制定政策以創(chuàng)造對(duì)低碳技術(shù)的需求，以及對(duì)投資的資金支持機(jī)制和克服“綠色成本溢價(jià)”挑戰(zhàn)。

（3）大規(guī)模電解制造和安裝的發(fā)展目標(biāo)。

（4）公共支持和私營(yíng)部門(mén)協(xié)作行動(dòng)，將關(guān)鍵技術(shù)推向市場(chǎng)。

（5）發(fā)展氫產(chǎn)業(yè)集群，使氫的生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和最終用途能夠同步發(fā)展，為所有參與者降低投資風(fēng)險(xiǎn)。

（6）確立氫能源安全、純度、溫室氣體強(qiáng)度等方面的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)。

“在電氣化無(wú)法直接實(shí)現(xiàn)或成本過(guò)高的領(lǐng)域，清潔氫將是脫碳的關(guān)鍵。以氫作為還原劑可以實(shí)現(xiàn)零碳鋼；遠(yuǎn)洋船舶有可能使用由綠色氫氣制成的氨作為燃料；而且氫可以在沒(méi)有風(fēng)力和沒(méi)有陽(yáng)光的時(shí)候提供電力。總體來(lái)看，全世界需要生產(chǎn)和使用的氫總量可能是現(xiàn)在的5～7倍，而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)不存在內(nèi)在障礙。但是，要以目前所需的快速步伐推動(dòng)清潔氫的發(fā)展，我們需要強(qiáng)有力的公共政策支持和富有遠(yuǎn)見(jiàn)的私人投資，”ETC董事長(zhǎng)Adair Turner表示。

“以可再生能源發(fā)電制成的綠色氫氣將作為深度電氣化的最佳補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)能源行業(yè)的可持續(xù)和脫碳。這將帶來(lái)投資機(jī)會(huì)和合格的就業(yè)機(jī)會(huì)，同時(shí)使我們的經(jīng)濟(jì)更加清潔、更具競(jìng)爭(zhēng)力。擴(kuò)大這一新經(jīng)濟(jì)的政策承諾很有必要，并將在未來(lái)幾年帶來(lái)重要的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，”伊維爾德羅拉首席創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展官Agustin Delgado說(shuō)道。

《使清潔電氣化成為可能：30年內(nèi)實(shí)現(xiàn)全球經(jīng)濟(jì)電氣化》和《使氫經(jīng)濟(jì)成為可能：在電氣化經(jīng)濟(jì)中加速清潔氫》是由委員會(huì)成員在ETC秘書(shū)處支持下編寫(xiě)完成的，由SYSTEMIQ提供。ETC以往的論文是與來(lái)自企業(yè)、行業(yè)計(jì)劃、國(guó)際組織、非政府組織和學(xué)術(shù)界的數(shù)百位專(zhuān)家密切協(xié)商后編寫(xiě)而成，而上述兩份報(bào)告則匯編了以往論文的內(nèi)容并在此基礎(chǔ)上編制。

報(bào)告借鑒了ETC的知識(shí)伙伴SYSTEMIQ和BloombergNEF開(kāi)展的 分析，此外還有氣候政策行動(dòng)（Climate Policy Initiative）、材料經(jīng)濟(jì)學(xué)、麥肯錫公司、落基山研究所、能源和資源研究所和生動(dòng)經(jīng)濟(jì)學(xué)顧問(wèn)公司（Vivid Economics）過(guò)去為ETC完成或與其合作開(kāi)展的分析。研究人員還參考了國(guó)際能源機(jī)構(gòu)和國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)的分析。研究人員對(duì)知識(shí)合作伙伴和內(nèi)容貢獻(xiàn)者的投入表示由衷感謝。

該報(bào)告代表能源轉(zhuǎn)型委員會(huì)的集體觀點(diǎn)。ETE成員贊同本報(bào)告中陳述的觀點(diǎn)主旨，但不應(yīng)被視為認(rèn)同每一項(xiàng)調(diào)查結(jié)果或建議。委員會(huì)成員所屬機(jī)構(gòu)未被要求正式核準(zhǔn)該報(bào)告。