美国电力行业的预测结果与实际结果。信用:伯克利实验室对气候变化的担忧正促使越来越多的州、公共事业单位和公司设定电力行业碳排放归零的目标。迄今为止，17个州加上华盛顿特区和波多黎各已经通过法律或行政命令，在未来几十年内实现100%无碳发电。此外，46家美国公用事业公司承诺不迟于2050年实现无碳排放。总的来说，这些目标覆盖了大约一半的美国人口和经济。这些都是雄心勃勃的目标，但对过去15年电力行业的新观察表明，大规模减排是可能的。
能源部劳伦斯·伯克利国家实验室(伯克利实验室)的新研究分析了历史趋势，以考察电力部门在减排方面已经取得了多大进展。这项名为“实现零的一半:实现无碳电力部门的进展”的研究回顾了美国政府官方数据收集和分析机构能源信息管理局(EIA)发布的2005年年度能源展望。
该研究的主要作者、伯克利实验室科学家瑞安·怀泽(Ryan Wiser)表示:“一切照旧的预测显示，从2005年到2020年，每年的二氧化碳排放量将从24亿公吨(MMT)上升到30亿公吨。“但2020年的实际排放量下降到只有1450百万吨。美国将电力行业的排放量削减了52%，低于预期水平——我们现在已经“接近零”"
根据这项研究，相对于预计值，总的消费电力成本降低了18%；人类健康和气候的成本分别降低了92%和52%；发电行业的工作岗位增加了29%。
变革的驱动因素
从技术进步到政策，该研究确定了过去15年有助于降低美国电力行业碳排放的主要驱动因素。2020年的电力总需求与2005年几乎完全相同，比15年前的预测低24%。“需求的下降部分是由于部门和经济变化，但也是由于政策和技术进步推动的更高的能源效率，”Wiser说。
研究人员发现，风能和太阳能的表现大大超出了预期，2020年发电量是预期的13倍。这也是技术发展以及州和联邦政策的结果，因为新的风能和太阳能技术价格暴跌。此外，核能发电基本上保持稳定，跟踪过去的预测，并有助于确保碳排放不会倒退。
该研究发现，从煤炭转向天然气发电在降低碳排放方面发挥了重要作用。在页岩气革命和低燃料价格的推动下，天然气生产迅速增长。
研究人员还发现，过去15年的变化还有许多其他的经济和环境效益。例如，2020年消费者的总电费比环境影响评估之前预测的低18%，每年总共节省860亿美元。
根据这项研究，减少硫和氮的排放会降低对健康的影响，例如呼吸系统疾病，过早死亡人数从每年38000人下降到3100人。合著者、伯克利实验室科学家戴夫·米尔斯坦(Dev Millstein)表示:“与一切照旧的预测相比，美国不仅大幅减少了碳足迹，而且在这样做的同时，还减少了总能源账单和健康负担。
研究还发现，虽然就业模式随着电力部门的变化而改变，但电力供应支持的就业岗位比早先预测的情况多20万个。
展望未来
虽然回顾过去表明，在15年的时间里，排放量可能会发生巨大变化，但研究指出，这并不保证未来15年会出现类似的进展。
鉴于风力、太阳能和电池技术的进步，这些资源可能在近期内对电力部门的进一步脱碳发挥重要作用。根据这项研究，接近零碳电力部门目标所需的很大一部分容量已经在开发过程中:大约660千兆瓦的风能和太阳能已经请求传输接入，超过接近零碳电力部门目标所需容量的一半。并非所有拟建项目都将建成，但规模表明了对开发的兴趣。
Wiser指出，扩大可再生能源的规模需要大量的基础设施。电力部门必须确保电力输送、可靠性和弹性；建设新的输电基础设施；变更规划和网格操作；修改选址流程；关注受影响的工人和社区。
另一个主要挑战是如何满足最后一部分需求，以确保在风不吹、太阳不照的时候有可靠的电力供应。该研究得出结论，需要对众多能够填补这一空白的技术进行进一步的研究、开发和示范，例如更长时间的能源储存、氢或合成燃料、生物能源、化石或生物质发电以及碳捕获、核能、地热能和太阳能热储存。
“随着该国制定进一步脱碳的计划，过去15年的经验提供了两个核心教训，”怀尔德说。“首先，政策和技术进步对于实现大幅减排至关重要。其次，我们预测未来的能力有限，因此，随着我们获得政策经验和技术以意想不到的方式发展，适应未来将至关重要。”
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