清潔電氣化和氫能源有望實現凈零排放

能源轉型委員會（Energy Transitions Commission，簡稱“ETC”）是一個由來自全球能源生產商、能源行業、金融機構和環保倡導組織的超過45個領先機構組成的聯盟，其成員包括安賽樂米塔爾、美國銀行、英國石油公司、中國國務院發展研究中心、歐洲復興開發銀行、匯豐銀行、伊維爾德羅拉、沃旭能源、殼牌、塔塔集團、沃爾沃集團和世界資源研究所等。該委員會發布了兩份新報告，分析了到2050年實現溫室氣體凈零排放經濟的可行性，以及下個十年為實現這一目標所需采取的行動。可再生能源成本的迅速下降使這一轉變成為可能，清潔電氣化將成為這一轉變的核心，而清潔氫技術將在難以實現或者不可能實現電氣化的領域發揮補充作用。

《使清潔電氣化成為可能：30年內實現全球經濟電氣化》報告闡述了為什么將全球電力系統規模擴大5倍并實現向可再生能源供電轉型勢在必行，以及為什么實現這一目標具有可行性且經濟上可以負擔。平行報告《使氫能源經濟成為可能：在電氣化經濟中加速清潔氫發展》闡述了清潔氫能源的補充作用，以及將私營部門合作與政策支持相結合如何能夠在最初階段推動清潔氫能源的產量和使用量大幅提升，從而到2030年達到5000萬噸。

我們有可能在2050年之前實現凈零

《巴黎氣候協議》承諾將全球變暖幅度控制在不高于工業化前水平2攝氏度的范圍以內，并努力使全球平均氣溫上升不超過1.5攝氏度。為實現這一目標，世界需要在21世紀中葉實現溫室氣體凈零排放。ETC指出，在未來30年內實現溫室氣體凈零排放經濟在技術上和經濟上都是可行的。全球能源系統的深刻變革即將到來——凈零溫室氣體經濟將以供應豐富、價格實惠的零碳電力為基礎建立起來。

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前的20%上升到70%，預計未來數十年的總電力使用量將增長5倍。將清潔電力作為最終能源的主要來源是實現經濟脫碳成本最低且最有效的方式。報告指出，可再生能源和儲能解決方案的成本迅速下降，使得以低成本實現必要的清潔電力系統大規模擴張成為可能。但是，2030年之前，風力和太陽能發電在總發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75%。因此，風能和太陽能的年裝機容量到2030年之前必須增長5～7倍，到2050年必須增長10倍以上。此外，還必須同時部署其他零碳發電技術（如水電和核能）、靈活性解決方案、存儲和電力網絡，從而大規模實現零碳電力系統。

ETC指出，如果明確的國家脫碳戰略落實到位，并采用合適的電力市場設計來解鎖私有資金流動，那么這一目標無疑是可以實現的。可再生能源（主要是風能和太陽能）投資在實現凈零經濟所需總投資中將占到絕大部分（約80%）。未來30年，全球將需要超過80萬億美元的投資（平均每年大約2.5萬億美元）。這包括投資可再生能源發電以支持直接和間接電氣化，以及對電網基礎設施的投資。盡管數額巨大，但這并不到全球國內生產總值的1.5%，在當前宏觀經濟環境中是可以做到的。

到2030年，清潔氫能源生產成本將降到遠遠低于每公斤2美元的水平

在鋼鐵生產和長途運輸等行業，直接實現電氣化在技術上可能非常具有挑戰性，也可能成本過于高昂，而清潔氫將在這些行業的脫碳中發揮補充作用。到21世紀中葉，溫室氣體凈零排放經濟每年可能需要使用約5億至8億噸的清潔氫，與當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備成本下降，通過電解水生產綠色氫能源可能是最具成本競爭力的方式，因此長期來看可能成為主要的生產途徑。到2050年，這種生產方式可能在總產量中占到85%。但是，使用具備碳捕獲（超過90%的捕獲率）和低甲烷泄漏（<0.05%）的天然氣生產的藍色氫將在過渡階段和某些特定的天然氣成本低的地區發揮重要作用。

報告強調了21世紀20年代清潔氫能源產量和用量的快速提升對于降低成本（將清潔氫能源成本降至2美元/公斤以下）和實現21世紀中葉增長目標的關鍵性作用。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相比，在不同行業和運輸領域使用氫能源通常仍會帶來“綠色成本溢價”。因此，公共政策對于推動清潔氫能源的快速采用至關重要。決策者還需要預測到日益增長的氫能運輸和儲存需求。總體來看，增加氫產量所需的投資中有85%是用于可再生電力供應（包括在上述可再生能源投資中）。此外，從現在起到2050年，氫能源生產設施以及運輸和儲存將需要大約2.4萬億美元（每年800億美元）。

為實現2050年目標而需要在2030年之前達到的重要里程碑

“我們現在有了以低成本實現完全脫碳發電的技術；而在大多數經濟體中，電氣化是零碳生產的關鍵。到21世紀中葉，發達國家的電力需求將是當前水平的2～3倍，在發展中國家則為5～10倍。政府、企業和投資者需要認識到新工業革命所需的規模及其帶來的巨大機遇，”ETC主席Adair Turner表示。

在電力方面，ETC建議發達國家到21世紀30年代中期實現低于30克CO2/千瓦時的電網排放強度，建議發展中國家到21世紀40年代中期實現這一電網排放強度水平。為實現上述中期目標，21世紀20年代的關鍵行動包括以下幾個方面。

（1）明確實現電力脫碳和經濟電氣化的國家中期目標。

（2）鼓勵大規模部署可再生能源的適當激勵措施，包括鼓勵私人投資的電力市場設計，并繼續發揮長期合約的作用。

（3）為在發展中國家的投資釋放資金流動，包括通過混合金融工具。

（4）預期建立同步大規模電氣化和電力系統脫碳所需的網絡基礎設施和能力。

（5）規劃和授權可加速實施的流程。

（6）開發未來的技術和商業模式，特別是長期儲能和提供靈活性。

“ETC論證了全球電力系統的快速脫碳是可取的、可實現的，而且也是可負擔的。這是‘奔向零碳’排放的基石，為其他行業實現脫碳提供了所需的零碳電力擴張。ETC強調了各國如何制定明確的電氣化和脫碳戰略計劃，使企業和創新者能夠提供所需的清潔電力大規模增長，”COP26氣候行動高級別倡導者Nigel Topping說道。

與此同時，公共政策需要在21世紀20年代推進清潔氫氣需求，以推動產量的增加（到2030年達到5000萬噸）。這需要為現有用途和加速的科技發展實現氫生產的快速脫碳，并加快技術開發，在技術成熟度較低但潛在需求巨大的其他關鍵部門（如鋼鐵、航運和合成航空燃料）試行并盡早采用氫能源。在支持擴大清潔氫供應的同時實現早期需求增長的手段包括以下幾個方面。

（1）為脫碳提供廣泛激勵機制的碳定價。

（2）針對特定行業制定政策以創造對低碳技術的需求，以及對投資的資金支持機制和克服“綠色成本溢價”挑戰。

（3）大規模電解制造和安裝的發展目標。

（4）公共支持和私營部門協作行動，將關鍵技術推向市場。

（5）發展氫產業集群，使氫的生產、儲存、運輸和最終用途能夠同步發展，為所有參與者降低投資風險。

（6）確立氫能源安全、純度、溫室氣體強度等方面的規則和標準。

“在電氣化無法直接實現或成本過高的領域，清潔氫將是脫碳的關鍵。以氫作為還原劑可以實現零碳鋼；遠洋船舶有可能使用由綠色氫氣制成的氨作為燃料；而且氫可以在沒有風力和沒有陽光的時候提供電力。總體來看，全世界需要生產和使用的氫總量可能是現在的5～7倍，而實現這一目標不存在內在障礙。但是，要以目前所需的快速步伐推動清潔氫的發展，我們需要強有力的公共政策支持和富有遠見的私人投資，”ETC董事長Adair Turner表示。

“以可再生能源發電制成的綠色氫氣將作為深度電氣化的最佳補充，實現能源行業的可持續和脫碳。這將帶來投資機會和合格的就業機會，同時使我們的經濟更加清潔、更具競爭力。擴大這一新經濟的政策承諾很有必要，并將在未來幾年帶來重要的經濟和環境效益，”伊維爾德羅拉首席創新和可持續發展官Agustin Delgado說道。

《使清潔電氣化成為可能：30年內實現全球經濟電氣化》和《使氫經濟成為可能：在電氣化經濟中加速清潔氫》是由委員會成員在ETC秘書處支持下編寫完成的，由SYSTEMIQ提供。ETC以往的論文是與來自企業、行業計劃、國際組織、非政府組織和學術界的數百位專家密切協商后編寫而成，而上述兩份報告則匯編了以往論文的內容并在此基礎上編制。

報告借鑒了ETC的知識伙伴SYSTEMIQ和BloombergNEF開展的 分析，此外還有氣候政策行動（Climate Policy Initiative）、材料經濟學、麥肯錫公司、落基山研究所、能源和資源研究所和生動經濟學顧問公司（Vivid Economics）過去為ETC完成或與其合作開展的分析。研究人員還參考了國際能源機構和國際原子能機構的分析。研究人員對知識合作伙伴和內容貢獻者的投入表示由衷感謝。

該報告代表能源轉型委員會的集體觀點。ETE成員贊同本報告中陳述的觀點主旨，但不應被視為認同每一項調查結果或建議。委員會成員所屬機構未被要求正式核準該報告。