清洁电气化和氢能源有望实现净零排放

能源转型委员会（Energy Transitions Commission，简称“ETC”）是一个由来自全球能源生产商、能源行业、金融机构和环保倡导组织的超过45个领先机构组成的联盟，其成员包括安赛乐米塔尔、美国银行、英国石油公司、中国国务院发展研究中心、欧洲复兴开发银行、汇丰银行、伊维尔德罗拉、沃旭能源、壳牌、塔塔集团、沃尔沃集团和世界资源研究所等。该委员会发布了两份新报告，分析了到2050年实现温室气体净零排放经济的可行性，以及下个十年为实现这一目标所需采取的行动。可再生能源成本的迅速下降使这一转变成为可能，清洁电气化将成为这一转变的核心，而清洁氢技术将在难以实现或者不可能实现电气化的领域发挥补充作用。

《使清洁电气化成为可能：30年内实现全球经济电气化》报告阐述了为什么将全球电力系统规模扩大5倍并实现向可再生能源供电转型势在必行，以及为什么实现这一目标具有可行性且经济上可以负担。平行报告《使氢能源经济成为可能：在电气化经济中加速清洁氢发展》阐述了清洁氢能源的补充作用，以及将私营部门合作与政策支持相结合如何能够在最初阶段推动清洁氢能源的产量和使用量大幅提升，从而到2030年达到5000万吨。

我们有可能在2050年之前实现净零

《巴黎气候协议》承诺将全球变暖幅度控制在不高于工业化前水平2摄氏度的范围以内，并努力使全球平均气温上升不超过1.5摄氏度。为实现这一目标，世界需要在21世纪中叶实现温室气体净零排放。ETC指出，在未来30年内实现温室气体净零排放经济在技术上和经济上都是可行的。全球能源系统的深刻变革即将到来——净零温室气体经济将以供应丰富、价格实惠的零碳电力为基础建立起来。

到2030年，可再生能源部署的速度将加快5～7倍

到2050年，电力占最终能源需求的比例可能从当前的20%上升到70%，预计未来数十年的总电力使用量将增长5倍。将清洁电力作为最终能源的主要来源是实现经济脱碳成本最低且最有效的方式。报告指出，可再生能源和储能解决方案的成本迅速下降，使得以低成本实现必要的清洁电力系统大规模扩张成为可能。但是，2030年之前，风力和太阳能发电在总发电量中的占比必须从目前的10%增加到约40%，到2050年必须超过75%。因此，风能和太阳能的年装机容量到2030年之前必须增长5～7倍，到2050年必须增长10倍以上。此外，还必须同时部署其他零碳发电技术（如水电和核能）、灵活性解决方案、存储和电力网络，从而大规模实现零碳电力系统。

ETC指出，如果明确的国家脱碳战略落实到位，并采用合适的电力市场设计来解锁私有资金流动，那么这一目标无疑是可以实现的。可再生能源（主要是风能和太阳能）投资在实现净零经济所需总投资中将占到绝大部分（约80%）。未来30年，全球将需要超过80万亿美元的投资（平均每年大约2.5万亿美元）。这包括投资可再生能源发电以支持直接和间接电气化，以及对电网基础设施的投资。尽管数额巨大，但这并不到全球国内生产总值的1.5%，在当前宏观经济环境中是可以做到的。

到2030年，清洁氢能源生产成本将降到远远低于每公斤2美元的水平

在钢铁生产和长途运输等行业，直接实现电气化在技术上可能非常具有挑战性，也可能成本过于高昂，而清洁氢将在这些行业的脱碳中发挥补充作用。到21世纪中叶，温室气体净零排放经济每年可能需要使用约5亿至8亿吨的清洁氢，与当前的氢使用量相比增加5至7倍。由于可再生电力和电解设备成本下降，通过电解水生产绿色氢能源可能是最具成本竞争力的方式，因此长期来看可能成为主要的生产途径。到2050年，这种生产方式可能在总产量中占到85%。但是，使用具备碳捕获（超过90%的捕获率）和低甲烷泄漏（<0.05%）的天然气生产的蓝色氢将在过渡阶段和某些特定的天然气成本低的地区发挥重要作用。

报告强调了21世纪20年代清洁氢能源产量和用量的快速提升对于降低成本（将清洁氢能源成本降至2美元/公斤以下）和实现21世纪中叶增长目标的关键性作用。然而，即使清洁氢能源比灰色氢能源更便宜，但与目前的高碳技术相比，在不同行业和运输领域使用氢能源通常仍会带来“绿色成本溢价”。因此，公共政策对于推动清洁氢能源的快速采用至关重要。决策者还需要预测到日益增长的氢能运输和储存需求。总体来看，增加氢产量所需的投资中有85%是用于可再生电力供应（包括在上述可再生能源投资中）。此外，从现在起到2050年，氢能源生产设施以及运输和储存将需要大约2.4万亿美元（每年800亿美元）。

为实现2050年目标而需要在2030年之前达到的重要里程碑

“我们现在有了以低成本实现完全脱碳发电的技术；而在大多数经济体中，电气化是零碳生产的关键。到21世纪中叶，发达国家的电力需求将是当前水平的2～3倍，在发展中国家则为5～10倍。政府、企业和投资者需要认识到新工业革命所需的规模及其带来的巨大机遇，”ETC主席Adair Turner表示。

在电力方面，ETC建议发达国家到21世纪30年代中期实现低于30克CO2/千瓦时的电网排放强度，建议发展中国家到21世纪40年代中期实现这一电网排放强度水平。为实现上述中期目标，21世纪20年代的关键行动包括以下几个方面。

（1）明确实现电力脱碳和经济电气化的国家中期目标。

（2）鼓励大规模部署可再生能源的适当激励措施，包括鼓励私人投资的电力市场设计，并继续发挥长期合约的作用。

（3）为在发展中国家的投资释放资金流动，包括通过混合金融工具。

（4）预期建立同步大规模电气化和电力系统脱碳所需的网络基础设施和能力。

（5）规划和授权可加速实施的流程。

（6）开发未来的技术和商业模式，特别是长期储能和提供灵活性。

“ETC论证了全球电力系统的快速脱碳是可取的、可实现的，而且也是可负担的。这是‘奔向零碳’排放的基石，为其他行业实现脱碳提供了所需的零碳电力扩张。ETC强调了各国如何制定明确的电气化和脱碳战略计划，使企业和创新者能够提供所需的清洁电力大规模增长，”COP26气候行动高级别倡导者Nigel Topping说道。

与此同时，公共政策需要在21世纪20年代推进清洁氢气需求，以推动产量的增加（到2030年达到5000万吨）。这需要为现有用途和加速的科技发展实现氢生产的快速脱碳，并加快技术开发，在技术成熟度较低但潜在需求巨大的其他关键部门（如钢铁、航运和合成航空燃料）试行并尽早采用氢能源。在支持扩大清洁氢供应的同时实现早期需求增长的手段包括以下几个方面。

（1）为脱碳提供广泛激励机制的碳定价。

（2）针对特定行业制定政策以创造对低碳技术的需求，以及对投资的资金支持机制和克服“绿色成本溢价”挑战。

（3）大规模电解制造和安装的发展目标。

（4）公共支持和私营部门协作行动，将关键技术推向市场。

（5）发展氢产业集群，使氢的生产、储存、运输和最终用途能够同步发展，为所有参与者降低投资风险。

（6）确立氢能源安全、纯度、温室气体强度等方面的规则和标准。

“在电气化无法直接实现或成本过高的领域，清洁氢将是脱碳的关键。以氢作为还原剂可以实现零碳钢；远洋船舶有可能使用由绿色氢气制成的氨作为燃料；而且氢可以在没有风力和没有阳光的时候提供电力。总体来看，全世界需要生产和使用的氢总量可能是现在的5～7倍，而实现这一目标不存在内在障碍。但是，要以目前所需的快速步伐推动清洁氢的发展，我们需要强有力的公共政策支持和富有远见的私人投资，”ETC董事长Adair Turner表示。

“以可再生能源发电制成的绿色氢气将作为深度电气化的最佳补充，实现能源行业的可持续和脱碳。这将带来投资机会和合格的就业机会，同时使我们的经济更加清洁、更具竞争力。扩大这一新经济的政策承诺很有必要，并将在未来几年带来重要的经济和环境效益，”伊维尔德罗拉首席创新和可持续发展官Agustin Delgado说道。

《使清洁电气化成为可能：30年内实现全球经济电气化》和《使氢经济成为可能：在电气化经济中加速清洁氢》是由委员会成员在ETC秘书处支持下编写完成的，由SYSTEMIQ提供。ETC以往的论文是与来自企业、行业计划、国际组织、非政府组织和学术界的数百位专家密切协商后编写而成，而上述两份报告则汇编了以往论文的内容并在此基础上编制。

报告借鉴了ETC的知识伙伴SYSTEMIQ和BloombergNEF开展的 分析，此外还有气候政策行动（Climate Policy Initiative）、材料经济学、麦肯锡公司、落基山研究所、能源和资源研究所和生动经济学顾问公司（Vivid Economics）过去为ETC完成或与其合作开展的分析。研究人员还参考了国际能源机构和国际原子能机构的分析。研究人员对知识合作伙伴和内容贡献者的投入表示由衷感谢。

该报告代表能源转型委员会的集体观点。ETE成员赞同本报告中陈述的观点主旨，但不应被视为认同每一项调查结果或建议。委员会成员所属机构未被要求正式核准该报告。