2021年，美国承诺到2030年将温室气体排放量降至2005年水平以下50%至52%。
研究人员使用六种领先的能源经济模型，确定美国实现这一目标的路径。
研究发现，提高能源效率、使用更清洁的电力以及加快电气化，是减排的核心策略。
为实现2030年目标而采取的行动，也将有助于创造就业机会并提升国际竞争力。
2021年，美国提高了其《巴黎协定》气候承诺，承诺到2030年将温室气体（GHG）排放量降至2005年水平以下50%至52%。然而，实现这一目标所需采取哪些行动，仍有待明确。
在一篇文章发表于《科学》（Science）后，我与合著者应用了六种领先的能源经济模型来分析美国能源供需，从而确定实现2030年目标的路径。此类模型比较研究用于气候科学和能源建模等领域，以判断哪些研究结论在不同模型和输入假设下都稳健，哪些则存在差异。
总体而言，我们发现，各模型一致认为，低碳电力和电气化将在实现2030年目标方面发挥关键作用——即在交通、建筑和工业领域以电力替代化石燃料。各模型还一致认为，相较于历史水平以及现行政策持续实施的情景，必须大规模部署可再生能源、电动汽车和其他技术。
将升温限制在1.5°C以内的路径通常包括到2030年将全球二氧化碳（CO2）排放量大致减半，并在2050年前后实现CO2净零排放。这意味着，我们的研究也可为其他国家考虑立即采取减排行动提供参考。
各行业的排放路径
美国提高2030年目标意味着需要将步伐加快至三倍，即减排速度达到该国历史水平的三倍。距离目标期限不到八年，还需要采取哪些措施才能实现这一目标？
我们发现，到2030年的减排量中约70%至90%来自电力和交通领域，分别对应下图中的紫色和浅绿色部分。这两个领域目前是排放量最大的领域，而且有成本较低的减排方案可用。
尽管如此，所有行业仍都需要为实现2030年目标作出贡献。要在2030年前将排放量减半，需要综合运用各种技术和政策手段。我们的研究发现，提高能源效率、使用更清洁的电力以及加快电气化，是实现近期和长期减排的核心策略。
多个领域都需要立即并持续采取行动，力度要超过近期趋势：
新增风能和太阳能装机容量的增速将达到过去10年水平的2至7倍。截至目前，风能和太阳能装机容量年度新增规模最大的是2021年，达到27吉瓦（GW）；但实现2030年目标的路径通常要求每年建成的可再生能源装机容量翻一番或增至三倍。
到2030年，煤电装机容量退役规模将不断增加，煤电发电量将较当前水平下降90%至100%。
交通电气化进程将加快。电动汽车（EV）在轻型汽车新车销量中的占比将从目前约4%升至2030年的34%至100%，各模型平均为67%。这高于现行政策下的预测速度（占比为16%至77%，平均为38%）。
下图最左列展示了过去10年电力行业发生的变化；其他各列则分别展示六种模型中符合2030年目标的路径在本十年的年均增长情况。值得注意的是，所有模型对煤电装机容量关闭速度的预测一致：到2030年，每年关闭量将超过20吉瓦。
在交通领域，拜登政府设定了到2030年电动汽车销量占比达到50%的目标，但我们的模型结果表明，要实现全经济范围的减排目标，电动汽车的部署可能必须超过这一水平。
下图对此进行了说明，比较了历史电动汽车普及率（黄色线）、我们六种符合目标的路径（棕色线）以及政府目前设定的2030年50%目标。模型平均结果显示，现行政策将使电动汽车普及率到2030年达到约35%；而实现2030年总体气候目标的路径，要求平均普及率达到65%。
除了这些总体相似之处，各模型之间还存在几个重要差异，包括电气化水平（以及电力需求增长）、风能和太阳能装机容量占比、新增燃气发电装机容量规模，以及基础设施部署水平（例如输电网络）。
各模型对碳捕集与封存（CCS）的作用也存在分歧：六个参与模型中有三个预计，到2030年，配备CCS的燃气发电装机容量最高可达70吉瓦。未纳入CCS的模型通常会部署更多不配备CCS的燃气发电装机容量和储能。
政策影响
各模型一致认为，需要制定更多配套政策，以推动转型并实现2030年目标。将这些情景与现行政策和技术趋势下的情景进行比较，可以发现实施方面的差距，需要通过更多政策和激励措施来弥补。
预计现有气候政策到2030年只能使能源相关CO2排放量较2005年水平降低6%至28%，如下图各列所示。这意味着，现行政策远不足以实现2030年减排50%至52%的目标（图中水平线）。
各模型纳入了不同政策来弥补这一差距。有些采用自下而上、针对具体行业的措施，以反映政策提案；另一些则采用自上而下的方法，主要通过设定覆盖全经济的GHG排放上限，确定“成本最低”的减排路径。政策包括清洁能源税收抵免、电力行业标准、终端设备补贴、碳定价以及这些选项的组合。
CO2减排边际成本，即减少最后一吨CO2所产生的成本，在参与模型中到2030年每吨为36至155美元。范围较大，源于各模型对政策和技术成本的假设不同。
哪些政策和激励措施在政治上具有吸引力且能够持久，仍有待探讨；不过，这些情景表明，决策者可以采用多种不同的政策组合，在2030年前将排放量减半。
美国参议院目前正在审议超过5000亿美元的税收抵免，用于支持可再生能源、电动汽车和低排放技术；但这些激励措施最终能否通过，以及在多大程度上缩小2030年的排放差距，仍不确定。
效益与成本
实现2030年目标的行动将带来多方面效益。一个参与模型估算，这些政策避免的全球气候损失约为每年1400亿美元。此外，减少当地空气污染物（如二氧化硫、氮氧化物和颗粒物）还能带来协同效益，并可显著且迅速地改善人类健康。
其他效益可能包括创造就业机会、推动创新、提升国际竞争力，以及改善低收入家庭的公平状况——这些都取决于政策的具体实施方式。
在政策成本方面，模型可以计算实现2030年目标所需增加的能源系统支出（包括燃料支出、维护费用，以及供给侧和需求侧技术的资本成本），并与不采取这些政策时的基准水平进行比较。
到2030年，这些增量成本为每年900亿至2800亿美元。不过，可再生能源和电动汽车的技术进步已大幅降低脱碳成本，甚至相比几年前也是如此。
后续步骤
我们的文章指出，实现美国2030年气候目标所需采取的下一步措施已更加明确，成本也日益可负担，但仍需新的配套政策。实现这一目标很可能需要广泛部署现有技术，并借助技术变革以及此前阶段出台的相关政策。
资源部署规模大、速度快，且超过近期水平，这表明可能需要通过制度创新加快推广，包括加快低排放项目的选址和审批。
我们的研究提供了更详细的预测、可付诸行动的见解，并提高了人们对实现近期气候目标所需政策和技术部署的信心。这些行动能够为构建经济可负担、可靠且公平的清洁能源转型奠定基础。
Bistline等（2022）。《到2030年至少减少50%的美国排放量的行动》，《科学》（Science），https://doi.org/10.1126/science.abn0661
