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8月30日，美国国家可再生能源实验室（NREL）发布题为《研究到2035年实现100%清洁电力的供应侧选择》（Examining Supply-side Options to Achieve 100% Clean Electricity by 2035）的报告，研究了美国在2035年实现100%清洁电力或净零电网所需的清洁能源技术类型以及部署规模和速度。报告指出，到2035年实现100%清洁电力的多种途径都将产生显著效益，但具体的技术组合和成本将取决于未来10年的研发、制造和基础设施投资决策。

1 实现100%清洁电力所需的技术规模

报告评估了100%清洁电力的4种主要情景，这些情景主要考虑了2035年完全脱碳的时间框架、更高水平的电气化以及相关的电力需求增加、二氧化碳去除技术和清洁燃料生产带来的电力需求增加、对现有商业可再生能源发电技术的更高依赖，以及更加多样化的季节性存储解决方案。对于每种情景，报告都对成本最低的发电、储能和输电投资组合进行了建模，以便在全年的所有时间保持安全可靠的电力。

报告指出，为实现100%的清洁电力，需要以前所未有的规模和速度部署新的清洁能源技术：①到2035年，在成本最低的电力组合中，太阳能和风能需要提供60%~80%的发电量，实现这一目标需要到2030年每年新增40~90 GW（吉瓦）的太阳发电能力和70~150 GW的风能发电能力；②如果在部署太阳能和风能新发电能力及相关输电系统方面存在选址和土地使用等挑战，那么核电装机容量将有助于弥补这一差距，到2035年，核电装机容量将比目前增加1倍以上；③到2035年，需要新增5~8 GW的水力发电能力和3~5 GW的地热发电能力；④昼夜储能（2~12小时容量）也将增加，到2035年，需要部署120~350 GW储能容量，以确保全年所有时间都能满足电力需求；⑤到2035年，需要部署100~680 GW的季节性储能，实现该规模的季节性储能需要大量发展基础设施，包括燃料储存、运输和管道网络，以及生产清洁燃料所需的额外发电能力；⑥直接空气捕集（DAC）等新兴碳去除技术如果能够确保成本竞争力，也可能在2035年发挥重要作用。

2 实现100%清洁电力的效益和成本

在所有情景下，与减少排放相关的健康和气候效益超过了实现100%清洁电力的电力系统成本。为了到2035年实现电网脱碳，2023—2035年的电力系统额外总成本为3300~7400亿美元。在成本最高的情景中，新的输电和其他基础设施的发展受到限制，可以输送到人口中心的风力发电量受到限制，但更多的储能和核能发电被部署。

在所有情景下，用于发电的化石燃料都将大幅减少。由于空气质量的改善，未来几十年将避免多达13万人的过早死亡，这可以节省3900~4000亿美元，足以超过电网脱碳的成本。如果将避免造成的气候损害考虑在内，净零电网可以额外节省1.2万亿美元，为社会带来了0.92~1.2万亿美元的总体净效益。

3 电力部门脱碳的关键挑战

为实现电力部门的全部脱碳，报告确定了未来10年需要通过进一步研究解决的4项关键挑战：

（1）大幅加速电气化和提高需求部门的效率。建筑、交通和工业部门的终端用能电气化是其脱碳的关键。反过来，电气化程度的提高会增加整体电力需求和需要脱碳的电力系统规模。在建筑、交通和工业部门更有效地使用电力可以实现具有成本效益的转型。

（2）在全国快速建成新的能源基础设施。这包括以比目前水平高出3~6倍的速度建立新的可再生能源和储能工厂，这将为增加1~3倍的输电系统容量、升级配电系统、建造新管道、储存氢气和二氧化碳以及部署核能和碳管理技术奠定基础。《通胀削减法案2022》（Inflation Reduction Act of 2022）可以通过提高成本效益来启动所需的部署。

（3）扩大清洁能源技术制造和供应链。前所未有的部署速度需要原材料、制造设施和训练有素的劳动力在整个清洁能源供应链中相应地增长，需要进一步分析了解如何快速扩大生产规模。

（4）加快研发、示范和应用，将新兴技术推向市场。目前广泛应用的技术可以在2035年前实现90%的清洁电网。然而，由于清洁氢和其他低碳燃料、先进核能、碳捕集与封存（CCS）和DAC等脱碳技术尚未达规模部署，因此从90%到完全脱碳的路径并不明确。若要以最低成本实现电力部门的净零排放，则需要推进新兴技术的研发，特别是要克服最后10%的完全脱碳。