实现净零！中美碳中和的框架和里程碑（英文版）

GETINGTO NETZERO 由领导的报告 加州-中国气候研究所（CCCI） 在与 能源与环境经济学公司（E3）和劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL） 2021年4月 报告作者 加州-中国气候研究所 范戴博士、弗雷德里克·卡尔博士、杰西卡·戈登博士、詹妮弗·佩伦、朱玉青 E3 罗利·洛肯，琥珀·马宏 劳伦斯伯克利国家实验室 NinaKhanna，周楠博士，林恩·普莱斯 系列概述 本系列基于对两国深度脱碳途径研究的回顾，探讨了美国和中国如何协调近期和中期努力，在本世纪中叶实现碳中和。该系列包括三份报告：一份综合报告，该报告开发了一个框架，并为美国提出了里程碑S.-中国关于碳中和的协调，以及两份支持报告，分别审查和分析了美国和中国最近的深度脱碳研究。本报告包含美国S.-中国碳中和的框架和里程碑。 关于加州-中国气候研究所 加州-中国气候研究所成立于2019年9月，是加州大学伯克利分校法学院和劳瑟自然资源学院共同举办的一项加州大学全加州大学倡议。它由加利福尼亚州前州长杰里·布朗担任主席，由加利福尼亚州空气资源委员会前主席玛丽·尼科尔斯担任副主席。该研究所还与其他加州大学校园，部门和领导人密切合作。通过加州和中国之间的联合研究，培训和对话，该研究所旨在为政策制定者提供信息，促进合作与伙伴关系，并在各个层面推动气候解决方案。 ACKNOWLEDGMENTS 本报告是“实现净零”系列的一部分，该系列研究了美国的可能路径S.和中国共同努力实现其碳中和目标。政策报告由Hewlett基金会赞助，并由加利福尼亚大学加利福尼亚-中国气候研究所，劳伦斯伯克利国家实验室的中国能源集团和E3合作制作。 作者要感谢清华大学的张锡良，加州大学伯克利分校的DanFarber，MaxAuffhammer和KenAlex，加州大学洛杉矶分校法学院的AlexWang，中国能源基金会的VanceWagner，旧金ft大学的JimWilliams，劳伦斯·伯克利国家实验室的MarkLevine和DavidFridley对本报告的评论，反馈和贡献。 免责声明 这份文件是作为美国政府赞助的工作的说明编写的。虽然本文件被认为包含正确的信息，但美国政府及其任何机构，加利福尼亚大学的董事会或其任何雇员，对所披露的任何信息、设备、产品或过程的准确性、完整性或有用性作出任何明示或暗示的保证，或承担任何法律责任，或表示其使用不会侵犯私人拥有的权利。在此引用任何特定的商业产品，工艺，或服务，其商品名，商标，制造商，或以其他方式，不一定构成或暗示其认可，推荐，或赞成由美国政府或其任何机构，或加州大学的董事会。作者在此表达的观点和意见不一定说明或反映美国政府或其任何机构，或加州大学的摄政。欧内斯特奥兰多劳伦斯伯克利国家实验室是一个机会均等的雇主 。这项工作得到了加利福尼亚-中国气候研究所的支持，根据劳伦斯伯克利国家实验室合同号。DE-AC02-05CH11231。 版权声明 该手稿由劳伦斯伯克利国家实验室的作者根据第DE-AC02-05CH11231与U.S.能源部。TheU.S.政府保留，出版商通过接受文章发表，承认美国S.政府保留非排他性的，已付的，不可撤销的，全球许可，以出版或复制本手稿的出版形式，或允许其他人这样做，为美国S.政府目的。 CONTENTS 1导言8 1.1 1.2 1.3 2框架积木11 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 3碳中和的共享框架和里程碑17 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 4结论32 5附录A：计算文档34 5.1 5.2 5.3 6参考文献38 变为净零 中美框架与碳中和里程碑 “实现净零是我们时代的挑战，但这也是使我们的未来变得更美好的历史性机遇。每个政府，企业和组织都可以发挥作用，但美国和中国将决定我们走多远。仔细阅读这份报告，让我们共同努力。” -加州-中国气候研究所主席杰里·布朗和副主席玛丽·尼科尔斯 执行摘要 目前围绕气候行动的全球势头和雄心高于上世纪90年代以来。欧盟（EU）2019年宣布2050年实现气候中性 ，中国2020年9月宣布2060年实现碳中和，美国2021年1月通过行政命令宣布2050年碳中和目标，越来越 美国各州已经设定了本世纪中叶的碳中和目标，加州在2018年领先。 美国和中国之间的国家和地方合作可以加速这一势头，并支持实现长期碳中和目标。两国是世界上主要的温室气体（GHG）排放国，其最大的经济体，双边关系对《巴黎协定》的形成至关重要。合作可以采取多种形式，但至少需要协调：透明和共享的里程碑来衡量进展；定期对话和交流；对研究，开发和部署（RD＆D）优先事项的共同理解；和连贯的国际领导。 本报告提供了一个框架，以支持美国和中国之间在碳中和方面的协调，确定共同的技术途径，共同的里程碑以及对话，研发和国际领导的优先领域。报告中的分析是基于对美国和中国最近本世纪中叶深度脱碳和碳中和研究的回顾。在这两个国家，这些研究已经开始揭示到本世纪中叶实现碳中和所需的技术转型的种类和速度。 尽管国家背景不同，但美国和中国将采用类似的方法来实现碳中和，这反映在与能源相关的二氧化碳（ CO2）排放，非能源CO2排放和CO2封存的六个“支柱”中（图1）。尽管本报告侧重于二氧化碳排放 ，但到本世纪中叶，这两个国家也有必要大幅减少非二氧化碳温室气体排放，以限制全球平均气温的上升 。1 图1|实现碳中和的六个支柱 能源相关CO2排放 支柱1能源需求 减少 支柱2电力脱碳 支柱3 燃料脱碳 支柱5 非能源CO2减少 支柱6 CO2 封存 1非二氧化碳温室气体减排可纳入第五支柱。 我们对最新研究的回顾表明，对于每个支柱，美国和中国预计将有类似的高级战略来实现其碳中和目标，如表1所示。 在这两个国家，这些战略可能导致到本世纪中叶化石燃料消耗相对于目前的消费水平减少80%至90%。更高水平的剩余化石燃料消耗将转化为对地质二氧化碳封存的更大依赖。 表1|按支柱实现碳中和的高级策略 支柱 高水平战略 1.能源需求减少 通过电气化、最终使用效率和节约来降低或降低人均最终能耗 2.电力脱碳 到2050年，发电产生的二氧化碳排放量减少95%以上 3.燃料脱碳 到2050年将固体、液体和气体燃料的二氧化碳排放量减少50%以上 4.电气化 到2050年，整个经济的电气化率翻番至三倍 5.非能源CO2减排 通过工艺或材料变化或碳捕获和储存（CCS）减少工业过程中的CO2排放 6.CO2封存 维护或扩大陆地CO2汇和开发地质CO2汇 类似的长期目标和高层战略表明，美国和中国可以在2030年、2040年和2050-2060年制定共同的碳中和里程碑。与国际承诺不同，里程碑是实现长期目标的透明，不具约束力的进展措施。随着时间的推移，它们有助于设定最低的政策目标，向生产者和消费者提供明确的信号，说明技术变革的预期速度和规模。两国拥有共同的里程碑将提供强大的共同点，促进创新，扩大市场并降低零排放技术的成本。 本报告提出了美国和中国在2030年、2040年和2050-2060年的七类共同里程碑和目标水平(图2)。每个里程碑类别的拟议目标水平在两个国家中基本相同，并且与中国的国家和省级政策，美国的州一级政策和拟议的联邦政策以及两个国家的长期碳中和目标一致（第3.4节，。里程碑）。两国的共同目标水平的优势在于其简单性。但是，即使美国和中国为这些里程碑选择不同的目标水平，拥有共同定义的进展衡量标准本身也是一项重大成就。这些里程碑可以指导国家和州-省政策，并且可以随着时间的推移进行调整和更新。 以2025年和2030年的国家政策衡量，中国比美国更接近实现这些目标里程碑水平的轨道，美国目前缺乏国家气候政策框架或连贯的特定部门政策。然而，就州和省一级的实施而言，领先的美国S.与中国的同行相比，各州在实现里程碑方面处于更有利的地位。几个U.S.加州和纽约州等州已经在应对碳中和目标的长期规划、政策制定和监管方面发展了专业知识。在中国，各省才刚刚开始制定规划，决策和机构能力，以实现国家碳中和目标。这些差异表明，美国和中国的优势是互补的，并为地方合作提供了强有力的理由，作为双边合作的补充。 为了实现更接近和更长期的里程碑，美国和中国将需要克服一系列政策和技术差距，从扩大可再生能源发电到太瓦规模的体制挑战，到2030年电动汽车(EV)销量增长20倍左右的制造和采用挑战。在高层次上，这两个国家有相似的差距，特别是技术差距，尽管它们的经济、社会和人口背景有很大的不同(第3.5节，关键技术战略 、政策重点以及政策和技术差距)。 图2|美国和中国的碳中和里程碑建议 0%10% 20% 30%40%50% 60%70%80%90%100% 电力 非化石份额代在总发电量中 2030 2040 30%36%50%70% 90%100%CNUS 燃料 2030 低碳燃料的份额总计燃料 0%5%CNUS 30% 60%100% 乘客 交通运输 ZEV总销售额份额 2040 2030 2050-20602040 公路客车销售 3%5% 美国CN 50% 100% 货物运输 ZEV销售份额在公路上货运车辆销售 2030 20402050 ~0% 30% 70%90%100%美国 CN 建筑物 美国里程碑 20302040 份额电力 53% 65%80%90% 建筑最终能耗 中国里程碑 2030 20402050 33%45% 60%70%80% Industry 减少百分比year 2030 2040 2050 2019工业CO2排放 15% 40% 80%90% 林业 净增加额森林 2030 20402050 音量(Bm9.3) 4 812 Notes:垂直灰色条表示基准年(2018年)值(如适用)。每个期间的目标值显示在每个期间标记下方。有关来源以及这些值的确定方式，请参阅正文。 类似的政策和技术差距凸显了中美协调在碳中和上的价值：如果世界上最大的两个经济体能够同时将注意力和资源引导到同样的问题上，即使它们并行工作，找到解决方案的机会也会高得多。为此，我们确定了中美协调的四个潜在领域。 •共同的里程碑这将为生产者和消费者提供明确的信号，并为零排放技术创造更大的市场，鼓励创新并降低成本。 •对话和技术交流这将寻求建立信心和信任，建立对实现碳中和的技术途径和高层战略的共同理解 ，并分享实施经验。 •RD&D优先次序这将为研发支出确定共同和互补的优先领域，帮助专注于研发，鼓励健康的竞争，并增加突破性技术的机会。 •国际领导力这将促进减少国际航运和航空二氧化碳排放的解决方案，寻求使美国和中国在国际技术转让和发展援助方面的利益保持一致，并开始围绕建立全球二氧化碳汇国际治理体系进行对话。 这四个领域的活动可以通过碳中和工作组进行，该工作组是中美气候变化工作组（2013-2017年）的自然继任者。该工作组可以补充与欧洲的定期三边对话，并支持正在进行的全球气候谈判。 碳中和协调不需要美国和中国解决在贸易和知识产权方面的分歧，尽管这样做可能会降低两国实现温室气体排放目标的成本。相反，它只要求两国认识到他们有共同的目标，实现这些目标的相似路径，以及在协调这些路径上的技术变革的速度和规模方面的共同利益。通过共同努力，美国和中国将能够取得远远超过任何一个国家孤立的成就。 第一章 INTRODUCTION 1.1报告概述 政府间气候变化专门委员会（IPCC）预计，要实现《巴黎协定》的目标，即“将全球平均温度的升高保持在比工业化前水平高2°C以下，并努力将温度升高限制在比工业化前水平高1.5°C”。伴随着非二氧化碳温室气体(GHG)排放的显著减少。2 为了使世界在本世纪中叶实现这一规模的温室气体减排，美国和中国必须在政策，技术创新，投资和技术采用以及国际治理方面发挥主导作用。这两个国家目前合计占全球与化石燃料相关的二氧化碳排放量的40％以上（图3）。鉴于这一减排挑战的规模和范围，没有另一个国家，这两个国家都不