伯克利實驗室的新研究回顧了實現(xiàn)無碳電力部門的進展。對氣候變化的關注正促使美國越來越多的州、公用事業(yè)公司和企業(yè)設定電力部門碳排放為零的目標。迄今為止，17個州加上華盛頓特區(qū)和波多黎各已經(jīng)通過了法律或行政命令，在未來幾十年內(nèi)實現(xiàn)100%無碳電力。此外，46家美國電力公司已承諾最遲在2050年實現(xiàn)無碳排放。總的來說，這些目標涵蓋了美國人口和經(jīng)濟的一半左右。

這些都是雄心勃勃的目標，但對過去15年電力部門的新觀察表明，大規(guī)模減排是可能的。

能源部勞倫斯伯克利國家實驗室（伯克利實驗室）的新研究分析了歷史趨勢，以研究電力部門在減少排放方面已經(jīng)取得了多少進展。這項標題為《通往零的一半：實現(xiàn)無碳電力部門的進展》的研究回顧了能源信息署（EIA）的2005年年度能源展望，EIA是美國政府收集和分析數(shù)據(jù)的官方機構(gòu)。

該研究的主要作者、伯克利實驗室的科學家Ryan Wiser說："按常規(guī)預測，從2005年到2020年，每年的二氧化碳排放量從24億到30億公噸（MMT）上升。但2020年的實際排放量下降到只有14.5億公噸。美國將電力部門的排放量比預測水平減少了52%，所以現(xiàn)在已經(jīng)行至半路。"

根據(jù)該研究，相對于預測值，消費者的總電力成本降低了18%；對人類健康和氣候的成本分別降低了92%和52%；而發(fā)電行業(yè)的工作數(shù)量增加了29%。

從技術(shù)進步到政策，該研究確定了過去15年中促使美國電力部門降低碳排放的主要驅(qū)動因素。2020年的電力總需求與2005年幾乎完全相同，比15年前的預測低24%。"這種需求的下降部分是由于部門和經(jīng)濟的變化，但也是由于政策和技術(shù)進步所推動的更高的能源效率，"Wiser說。

研究人員發(fā)現(xiàn)，風能和太陽能的表現(xiàn)大大超出了預期，2020年的發(fā)電量是預測的13倍。這也是技術(shù)發(fā)展以及州和聯(lián)邦政策的結(jié)果，因為新的風能和太陽能技術(shù)的價格暴跌。此外，核能發(fā)電基本上保持穩(wěn)定，跟蹤過去的預測，并幫助確保碳排放沒有倒退。

研究發(fā)現(xiàn)，從煤炭轉(zhuǎn)向天然氣發(fā)電在降低碳排放方面發(fā)揮了很大作用。在頁巖氣革命和低燃料價格的推動下，天然氣發(fā)電占比迅速增長。研究人員還發(fā)現(xiàn)，過去15年的變化有許多其他經(jīng)濟和環(huán)境效益。例如，2020年消費者的總電費比EIA之前預測的低18%，每年共節(jié)省860億美元。

根據(jù)該研究，減少硫和氮的排放導致了較低的健康影響，如呼吸道疾病，每年過早死亡人數(shù)從38000人下降到3100人。共同作者、伯克利實驗室科學家Dev Millstein說："與一切照舊的預測相比，國家不僅大大減少了其碳足跡，而且還減少了總的能源費用和健康負擔。"

該研究還發(fā)現(xiàn)，雖然就業(yè)模式隨著電力部門的變化而變化，但電力供應正在支持比早期預測可能出現(xiàn)的情況多20萬個工作。雖然回顧表明，在15年的時間里，排放的巨大變化是可能的，但該研究指出，這并不保證未來15年將看到類似的進展。

鑒于風能、太陽能和電池技術(shù)的進步，這些資源很可能在近期內(nèi)對電力部門的進一步脫碳發(fā)揮重要作用。根據(jù)該研究，接近零碳電力部門目標所需的很大一部分能力已經(jīng)在開發(fā)過程中：大約660吉瓦的風能和太陽能已經(jīng)申請了傳輸通道，超過了接近零碳電力部門目標所需的一半。并非所有提議的項目都會被建造，但其規(guī)模表明了對發(fā)展綠色能源的興趣。

擴大可再生能源的規(guī)模需要大量的基礎設施。電力部門將不得不確保電力輸送、可靠性和復原力；建立新的輸電基礎設施；改變規(guī)劃和電網(wǎng)運行；修改選址程序；并關注受影響的工人和社區(qū)。另一個主要挑戰(zhàn)是如何滿足最后一部分需求，以確保在風不吹、太陽不照的情況下有可靠的電力供應。該研究的結(jié)論是，需要進一步研究、開發(fā)和展示能夠填補這一空白的眾多技術(shù)，如更長時間的能源儲存、氫氣或合成燃料、生物能源、帶有碳捕獲的化石或生物質(zhì)發(fā)電、核能、地熱能源和帶有儲存的太陽能-熱能。