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06-17
发电行业是碳排放大户，占全球能源相关领域二氧化碳排放总量的近40%。
发电行业碳减排的实现不仅影响自身，也影响其他行业。
是实现全社会全面减碳的关键。
我国要想实现碳中和目标，发电行业的低碳转型势在必行。
美国发电系统规模仅次于中国，并实现了一定程度的低碳转型。
其碳减排路径无疑对我国发电体系转型具有有益的借鉴意义。
本文试图回答以下四个问题：第一，美国发电行业迄今为止在多大程度上实现了碳减排；二是美国发电行业如何实现碳减排；第三，美国能否进一步实现零碳电力的目标？第四，美国电力的减碳之路教会了我们什么？ 1、美国发电行业减碳成果 2017年，美国能源信息署（EIA）在年度能源展望报告中预测，美国煤电和燃气发电将持续大幅增长，每年二氧化碳排放量将持续大幅增长。
发电行业发电量将达到30.1亿吨。
1.jpg 美国电力结构演变趋势（年度预测）（单位：10亿千瓦时；来源：EIA报告） 如今，十五年过去了，美国发电行业的现实情况如何？今年4月，EIA发布月度能源回顾报告，分析美国去年二氧化碳排放情况。
相关数据显示，美国发电行业每年排放二氧化碳14.5亿吨。
这意味着2017年美国发电行业的实际碳排放量比2016年给出的预测值低52%，比2018年的实际碳排放量低40%。
当然，2019年的碳排放数据肯定受到了影响受疫情影响，因为2018年美国电力需求同比下降4%。
今年的数据更有说服力。
今年，美国发电行业实际碳排放量比预测值低46%，比去年实际排放量低33%。
因此，按照每年的碳排放量计算，美国发电行业的碳减排率约为1/3。
如果以当年的预测值为基数，美国发电行业的碳减排率约为1/2。
2、美国发电行业的碳减排路径 总体来看，美国发电行业的碳减排成就源于两个方面：电力需求的扁平化和电力结构的变化。
首先，美国全年电力需求总量比预测低24%，与去年几乎持平。
剔除疫情影响，全年电力需求比预测低21%。
2016年，受金融危机等因素影响，美国GDP比预期下降13%。
此外，产业结构变化、能源效率提高等因素也有利于控制社会电力需求总量。
其次，可再生能源发电量较预测值大幅增长79%。
这主要得益于风电和光伏发电的快速增长。
2017年，美国风电和光伏发电总发电量为40亿千瓦时，是预测值的13.4倍。
包括水电、地热发电等在内，可再生能源发电总量达到80亿千瓦时，是全年实际发电量的2.3倍。
次。
发电成本的意外下降、联邦政府的税收政策、州政府的可再生能源标准以及地区输电基础设施的完善等因素共同推动了风电和光伏的加速增长。
能源结构由煤向气的转变再次超出预期。
2017年美国天然气发电量为7亿千瓦时，2017年增加至16亿千瓦时，比预测值高出18%。
与此同时，煤电正在加速退出。
2017年美国煤炭发电量为20亿千瓦时，2016年大幅下降至7亿千瓦时，仅为2017年的38%，仅为预测值的31%。
煤电退出为美国发电行业贡献了超过10亿吨二氧化碳减排。
虽然天然气发电大幅增长带动燃气和电力行业二氧化碳排放量增加，但由于燃气发电的碳排放强度不到煤电的一半，燃气和电力的替代仍然存在。
每年减少美国二氧化碳排放量约4.7亿吨，占美国发电行业二氧化碳减排总量的48%。
3、美国零碳电力前景 过去十五年，美国发电行业碳排放量减少了33%，占能源行业碳减排总量的53%。
相比之下，住宅建筑领域、商业建筑领域、工业领域和交通运输领域的碳减排力度较小，年增长率分别为24%、22%、15%和3%。
美国拜登政府在竞选期间提出了年内实现零碳电力的口号。
不久前在天津举行的中美气候变化会谈上，美国重申了这一目标。
相关研究认为，美国若想实现90%清洁电力，需在年前新增11亿千瓦风电、光伏，同时新增1.5亿千瓦四小时储能装机容量。
这相当于未来十五年每年新增风电、光伏发电7万千瓦。
考虑到美国去年新增并网风电和光伏装机容量达到3万千瓦，这个装机速度并非遥不可及。
。
另有研究显示，美国进入规划阶段之前并网风电、光伏发电规模已达5.7亿千瓦，规划的储能装机容量也达到2亿千瓦。
该数据进一步增强了美国实现年度可再生能源装机目标的可能性。
对于保留天然气和煤电来说，二氧化碳捕集、利用和封存（CCUS/CCS）是必然的选择。
在这方面，美国的技术储备和项目规划也遥遥领先。
据全球碳捕集与封存研究所（GCCSI）统计，2018年美国有14个商业CCS项目投入运行，捕集能力近2万吨/年，其中包括全球最大的燃煤电厂烟气碳捕获 该集体项目是位于德克萨斯州 WAParish 发电厂的 PetraNova 项目。
同时，美国至少有10个电厂CCS项目处于开发或建设阶段，总捕集规模近3万吨/年。
大多数CCS项目计划大约在同一时间投入运营。
总体而言，新能源的加速装机和CCS电站项目的密集示范，大大增强了美国最终实现零碳电力目标的可能性。
4、相关启示 预测未来可以帮助我们更好地明确努力的方向，但这样的预测往往是不准确的，尤其是在能源领域。
政策激励和技术进步是发电行业实现碳减排的两个重要抓手。
这已经被可再生能源的爆发式增长所证明，未来还将在更多领域得到验证。
控制电力需求总量是我国实现低碳甚至零碳电力的前提。
2017年，中国总用电量7.8万亿千瓦时，国内生产总值14.7万亿美元。
美国总用电量为4.3万亿千瓦时，GDP总额为20.9万亿美元。
中国单位GDP用电量是美国的2.58倍。
提高能源效率、调整产业结构任重而道远。
大力增加风电、光伏、储能装机容量是我国近期快速提升零碳电力比重的可靠选择。
2019年，我国风电、光伏发电并网总量70亿千瓦时，是美国的1.5倍。
新增并网风电、光伏装机容量1.2亿千瓦，是美国的3.5倍。
有序退出部分低效煤电机组几乎是我国短期内实现发电行业大幅减碳的唯一途径。
可再生能源的发展并不会增加电力行业的碳排放，但不能直接达到减少碳排放的目的。
美国发电行业过去十五年的碳减排空间全部来自煤电机组的退出。
大力开发和应用CCUS技术是我国发电行业中长期实现深度减碳的重要手段。
化石能源电力具有无与伦比的可靠性和安全性，在可预见的未来将继续在电力系统中保持一定的份额。
作为支撑技术，CCUS不可或缺。
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