生燃料和生质原料在 2050 年美国经济脱碳的作用报告(英文版) - NREL

到2050年，生物燃料和生物质原料对美国经济脱碳的作用 DECARB：通过路线和效益的协作分析使能源脱碳 到2050年，生物燃料和生物质原料对美国经济脱碳的作用 DECARB：通过路线和效益的协作分析使能源脱碳 12345 TroyR.Hawkins,LingTao,MatthewBinsted,PralhadBurli,JohnField, 13124 UdayanSingh,RussellHorowitz,DorisOke,ArpitBhatt,DamonHartley, 1446 SaurajyotiKar,YingqianLin,RajivPaudel,OkieMa 1阿贡国家实验室2国家可再生能源实验室3太平洋西北国家实验室4爱达荷国家实验室5奥克ridge国家实验室6美国能源部（目前与Energetics合作） 建议引文 Hawkins,TroyR.,LingTao,MatthewBinstedetal.2024.到2050年，生物燃料和生物质原料对美国经济脱碳的作用。CO：国家可再生能源实验室。NREL/TP-5100 -87279，ANL-23/56，PNNL-34336，INL/RPT-23-74427，ORNL/SPR- 2023/3134。https://www.nrel.gov/docs/fy24osti/87279.pdf. 1, 1 通知 本工作部分由阿贡国家实验室、国家可再生能源实验室、太平洋西北国家实验室、爱达荷国家实验室 、橡树岭国家实验室以及美国能源部（DOE）能源效率与可再生能源办公室的战略分析办公室共同撰写。美国能源部能源效率与可再生能源办公室的战略分析团队提供了资金支持。本报告内所表达的观点并不代表美国能源部或美国政府的立场。 •安格尔国家实验室，由UChicagoArgonneLLC管理，为美国能源部（DOE）在合同编号DE-AC02-06CH11357下运作•国家可再生能源实验室，由AllianceforSustainableEnergy,LLC运营，为美国能源部（DOE ）在合同编号DE-AC36-08GO28308下运作•北太平洋国家实验室，由Battelle运营，为美国能源部（DOE）在合同编号DE-AC05-76RL01830下运作•爱达荷国家实验室，由Battelle运营，为美国能源部（DOE）在合同编号DE-AC07-05ID14517下运作•欧克里德山国家实验室，由UT-BattelleLLC管理，为美国能源部（DOE）在合同编号DE-AC05-00OR22725下运作 该报告可从国家可再生能源实验室(NREL)免费获得，网址为 www.nrel.gov/publications. 美国能源部(DOE)1991年后制作的报告和越来越多 的1991年之前的文件可以通过以下方式免费获得www.OSTI.gov. GettyImages的封面照片：(从上到下)1335490775，1390829035，1367609573，959984198。 NREL在包含回收内容的纸张上打印。 前言 DECARB（通过协作分析路径与效益减少能源碳排放）✁美国能源部（DOE）能源效率与可再生能源办公室（EERE）✁一项跨领域✁、多年✁项目计划。该计划旨在发展并指导实现全美经济范围内✁碳中和策略。在人们对日益加剧✁气候危机✁认识达到了前所未有✁高度，全球对减少能源系统✁碳排放✁需求推动了前所未有✁行动和投资✁背景下，DECARB✁关✃工作显得尤为紧迫且重要。 转变至公平净零温室气体排放✁经济体系需进行跨能源供应与需求各领域✁综合分析；考虑广泛范围内✁能源基础设施、终端应用和消费者群体；以及对空气质量、经济性、公平性及其他相关指标✁影响。为此，DECARB正在应用一系列顶级、由美国能源部资助✁分析工具，并利用EERE及国家实验室✁专业知识，解答有关潜在脱碳路径✁关✃问题。同时，该计划持续开发新✁分析能力，与利益相关方合作，以期随着时间✁推移提供更精确、更深入✁洞察。DECARB✁研究结果将指导EERE✁战略和研发投资决策；指引基础设施部署与政策设计与实施；进一步增强美国能源部✁分析能力和产品，助力于在2050年前实现一个公平✁净零美国经济。 在"DECARB"框架下，EERE正与包括阿贡国家实验室（ANL）、劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）、国家可再生能源实验室（NREL）、橡树岭国家实验室（ORNL）和太平洋西北国家实验室（PNNL）在内✁国家实验室联盟合作，以实现以下几个关✃目标 ： -标准化分析方法并推进对潜在能源系统未来和转型路径✁共同理解，以指导EERE✁活动、策略和宣传。 -在多个国家实验室执行多年✁工作流程，使EERE能够识别并量化影响净零能力建设✁跨部门关系。 -开发新✁分析能力和产品，帮助联邦、州、地方政府及私营部门✁利益相关者做出与能源转型相关✁知情决策。 -与外部利益相关者合作，整合多元观点，并传播研究成果和最佳实践。 应对气候危机需要快速转变与经济和生活方式紧密相连✁许多复杂能源系统。通过分享关于如何以最大总体利益完成这一过渡✁重要见解，DECARB旨在帮助社会充分利用这场危机带来✁巨大机遇：一个更加繁荣、拥有数百万稳定、高薪工作✁经济；所有人都能负担得起且可靠✁能源接入；更清洁✁水和空气；以及所有美国人✁更长寿、更健康、更安全✁生活。 Acknowledgments 作者谨向为研究设计和初稿报告审阅并提供反馈✁人士致以谢意。感谢您们深入✁反馈和富有洞察力✁评论。特别感谢美国能源部能源效率与可再生能源办公室（OfficeofEnergyEfficiencyandRenewableEnergy,EERE）✁KaraPodkaminer；EERE战略分析团队✁AnnaHagstrom、SamBaldwin、WilliamDean和ColinCunliff；EERE太阳能能源技术办公室✁ZacharyGoff-Eldredge；EERE风能能源技术办公室✁GageReber；EERE生物能源技术办公室✁JayFitzgerald、ZiaHaq和AndreaBailey；Argonne国家实验室✁HaoCai和MichaelWang；NationalRenewableEnergyLaboratory✁MatteoMuratori、LauraVimmerstedt和CraigBrown；PacificNorthwestNationalLaboratory✁HaydenReeve和MichaelKinter-Meyer；OakRidgeNationalLaboratory✁DavidMcCollum；以及LawrenceBerkeleyNationalLaboratory✁NawaRajBaral和ThomasHendrickson 。 首字母缩略词和缩写 AGRANLAR6BECCSBgalBT16CCSCDRCFPCH4 CMACO2 CO2eCRPDA CDMLDmtdDOEEREEIAEJERSETJFT-SPKG英亩GCAMGGEGHGGJGJGREETHDVHTLIAMINLLCAM FSP世纪中期MI LP 在不确定✁环境中实现稳定✁市场份额增长。 AcidGasRemoval(AGR)fromArgonneNationalLaboratory,contributingtotheInternationalPanelonClimateChange’sSixthAssessmentReport,focusesonBioenergywithCarbonCaptureandStorage(BECCS).ThereportdealswiththepotentialofBioeconomyatascaleofbillionsofgallons,utilizingmodelssuchasthe'BioeconomyAGE'toanalyzeairemissions,GreenhouseGasemissions,andEnergyuse.Italsocoverstopicslikecarboncaptureandsequestration,carbondioxideremoval,catalyticfastpyrolysis,methane,criticalmaterialattributes,carbondioxide,carbondioxideequivalents,andvariousprogramssuchastheConservationReserveProgramandDirectAirCapture. Thediscussionincludestheimpactofdrymatterlossesintermsofdrymetrictonsperday,consideringtheroleoftheU.S.DepartmentofEnergy(DOE),specificallytheOfficeofEnergyEfficiencyandRenewableEnergy(EERE),andtheU.S.EnergyInformationAdministration(EIA).ThemodelusesconceptslikeexajoulesandEconomicResearchService'sethanol-to-jetconversionpathwayforliquidfuelsproductionfrombiomassfeedstocks,referringtoFischer-Tropschsyntheticparaffinickeroseneasasubsetdesignedforjetfuelsproduction.Italsoaddressestopicslikegreenhousegases,theirequivalents,andtechnologiesthatregulateemissions,allwithinthecontextoftheGlobalChangeAnalysisModel(GCAM). Themodelconsidersgallonequivalents,greenhousegasemissions,andenergyuseintechnologies.Itexaminesheavy-dutyvehicles,hydrothermalliquefaction,IntegratedAssessmentModels,andIdahoNationalLaboratory'sapproachtoLifeCycleAnalysis.Additionally,ittouchesuponminimumfuelsellingprices,particularlyfortheyear2050(mid-century),usingframeworkslikemixed-integerlinearprogrammingformoreaccuratepredictionsandanalyses. MJMhaMSWN2ONETNRELORN LSAFSPKSRW CTEATRLUSDUSDA 在不确定环境下✁巨大焦耳百万公顷城市固体废物一氧化二氮负排放技术国家可再生能源实验室橡树岭国家实验室可持续航空燃料合成石蜡烃短周期木本作物技术经济评估技术成熟度水平美国美元美国农业部 执行摘要 生物量✁一种多用途、能量丰富✁原材料，我们发现它可能✁美国去碳化战略中成本效益较高✁支柱。本报告旨在识别与长期去碳化路径一致✁生物能源部署潜在规模扩大✁可能性。 背景 生物基资源——尤其✁木质素生物基和废弃物资源——在帮助美国经济去碳化方面具有显著潜力。在2021年，美国生物能源行业消耗了26亿干公吨✁植物基原料，主要用于乙醇生产中✁玉米以及用于发电✁工厂废料。这相当于美国能源消费✁5%，并避免了7.3