两党基础设施法案可能会在未来5年内重塑美国能源部的研发组合 - 以一种好的方式

信息技术与创新基金会 | 2021年9月页面的页面1两党基础设施法案可能会在未来5年内重塑美国能源部的研发组合 - 以一种好的方式:灵阮和大卫·哈特| 2021年9月《基础设施投资和就业法案》（IIJA）是两党立法，于8月在参议院获得通过，并定于9月下旬由众议院投票通过，为加速清洁能源和气候创新提供了重要机遇。它将大大有助于重新平衡美国能源部（DOE）的研究，开发和演示（RD&D）组合，从而解决过去在很大程度上被忽视的深度脱碳挑战。这种重新平衡将符合《公约》的建议。为美国注入活力：启动国家能源创新使命的路线图，信息技术和创新基金会（ITIF）和哥伦比亚大学全球能源政策中心一年前共同出版了该出版物，1 IIJA在这方面将比通过经常拨款程序可能做的要多得多。事实上，在某些领域，它甚至超越了激励美国的(EA)雄心勃勃的建议。（在撰写本文时，民主党的预算调节方案仍在不断变化，它将进一步促进能源创新，主要是通过扩大对低碳技术的税收优惠，这种方法超出了EA。)在这篇博文中，我们简要描述了迄今为止在推进目标方面取得的进展EA在强调IIJA的通过将在三个领域创造的机会之前：1.二氧化碳去除(CDR),2.碳捕集、利用和封存 （CCUS），以及3.工业脱碳。然而，即使IIJA颁布，仍有许多工作要做，不仅要执行法律将引发的巨大努力，而且要在此基础上进一步发展。进展到目前为止几个月后的出版EA，国会以两党的方式聚集在一起，通过了《2020年能源法案》，这是十多年来第一次全面的国家能源政策更新。该法案包括《清洁工业技术法》和《更好的储能技术法》，它们被包括在EA的recommendations.2拜登总统的当选带来了符合EA.国家气候顾问吉娜·麦卡锡（Gina McCarthy）召集了有史以来第一个气候创新工作组 信息技术与创新基金会 | 2021年9月页面的页面21%5%5%8%1%7%国家气候工作组的一部分，其中包括21个联邦机构。其目的是制定和实施应对气候创新挑战的全政府方法，这对于解决美国温室气体排放的所有来源至关重要3。美国还重启了加速全球气候创新的外交努力，从4月的领导人气候峰会开始。6月，能源部长格兰霍姆（Granholm）与来自世界各地的同行一起启动了“创新使命2.0”，该任务将寻求大幅推进新技术，以解决特别难以减少的排放问题4。IIJA能源部能源研发和实证组合私企的影响这一进展极为令人鼓舞。但气候挑战与日俱增，加速创新以避免其最坏影响的紧迫性也越来越大。美国能源部的预算仍然不足，三个关键技术支柱EA敦促政策制定者优先考虑：CDR、CCUS和工业脱碳。图1显示了2021财年美国能源部用于这些领域的能源研发资金份额，旁边是EA的2022财政年度的建议。EA建议到2022财年，这些支柱的预算占总额的比例从11%增加到16%。图1：美国能源部21财年研发组合在技术支柱和EA的22日财政年度计划521日财政年度制定EA建议财政年度22其他cdr ccus支柱产业* 清洁农业系统支柱的EA分析包括来自非DOE计划的研发资金。该分析仅跟踪DOE的研发。因此，清洁农业系统支柱不被认为是代表性不足的支柱，因为清洁农业研发活动不是能源部的重点。无论是总统的预算提案，还是众议院和参议院2022财年的拨款法案，都不会将投资组合转移到这种程度。但IIJA会这样做并走得更远。最值得注意的是，当IIJA中包含的支出被添加到我们的2022财年拨款估计中时，CDR支柱的百分比份额将从1%增加到4%，CCUS支柱将从4%增加到16%（如图2所示）。IIJA的工业脱碳支柱的百分比份额将下降1%，但如果CCUS技术和清洁燃料的资金用于工业应用，则可以解决这一短缺问题。 信息技术与创新基金会 | 2021年9月页面的页面3图2：美国能源部22财年研发组合在有和没有IIJA的技术支柱中占的百分比份额22日财政年度拨款估计22日财政年度拨款IIJA估计4%其他cdr ccus支柱产业*22财年的估计是众议院和参议院拨款全体委员会法案的平均值，2023年至2026财年的估计假设每年的资金增加10%。二氧化碳去除直到最近，CDR RD&D几乎没有得到联邦政府的支持。CDR是指一套直接从大气中去除二氧化碳（CO2）以供使用或储存的技术。政府间气候变化专门委员会的第六个评估报告6 世界上任何地方都没有大规模部署CDR技术，因此积极的研发计划至关重要。国会认识到《2020 年能源法案》中对碳去除解决方案的需求，并在化石能源和碳管理办公室内分别为 2020 财年和 2021 财年的 CDR 研发活动拨款 2000 万美元和 4000 万美元。 此外，拜登总统的 2022 财年预算请求要求制定一项全新的 CDR 计划，该计划将侧重于直接空气捕获 （DAC） 材料和组件， 具有碳捕获和储存功能的生物能源，以及增强的碳矿化概念，以永久去除大气中的大量二氧化碳.8 但这些步骤是适度的。2022财年拟议的CDR计划远低于EA建议,如图3所示。1%6%4%5%16% 信息技术与创新基金会 | 2021年9月页面的页面4图3：21财年至26财年CDR研发活动的DOE预算1000900800700600500400300200100021财年 实际 22财年 预计 23财年 预计24财年 预计25财年 预计26财年美国能源部预算EA 能源部预算IIJAIIJA将彻底改变这种情况。它授权2022年至2026财年每年7亿美元用于CDR研发活动，并指示美国能源部建立四个区域DAC中心。它还授权为2022财年的商业DAC技术奖竞赛提供1亿美元，为商用前DAC技术奖竞赛提供1500万美元.9事实上，美国在过去几年中在这一支柱上取得了显着进展.10但CDR技术在走向成熟之前还有很长的路要走。展望未来，美国决策者应考虑以下建议EA为加速CDR技术的发展：▪国会应该建立一个全面的跨机构研发计划，以实施国家科学院的建议。负排放技术与可靠封存：研究议程报告和能源期货倡议的“清除空气：二氧化碳去除技术的联邦研发倡议和管理计划”报告11。▪白宫应该建立一个跨部门工作组（IWG），以协调美国能源部，国家科学基金会，美国地质调查局，美国地质调查局之间的研究。美国农业部和其他相关机构。碳捕集、利用、和存储CCUS技术在美国能源部的研发组合中也没有得到充分的体现。首先需要这些技术来防止发电厂和工业设施的二氧化碳进入大气。然而，目前最先进的技术仍然过于昂贵。美国能源部CCUS研发活动的2022财年预算估计远低于EA认为有必要降低成本并促进这些关键技术的广泛部署。数百万美元 信息技术与创新基金会 | 2021年9月页面的页面5图4：21财年至26财年CCUS研发活动的DOE预算2500200015001000500021实际的财政年度22日财政年度。23日财政年度。24日财政年度。25个财政年度。26日财政年度。预算EA 能源部预算IIJA但IIJA将在未来五年内改变美国能源部CCUS研发活动的进程。它授权 29 亿美元用于 2022 至 2026 财年的碳利用、碳捕获以及碳储存验证和测试。此外，它还通过新成立的清洁能源示范办公室授权34亿美元用于2022至2025财年的大规模试点和示范。为了继续加速CCUS创新，国会和美国能源部应考虑以下建议：▪国会应特别关注工业碳捕集示范项目，包括钢铁和水泥制造，现在的投资可以帮助美国重新夺回碳捕集技术的领导地位13。▪美国能源部应提高其目前碳储存目标的雄心，即到2026年实现5000万吨的碳储存能力，并采用到2030年达到2.5亿吨的国家科学院目标。工业脱碳工业部门排放的温室气体份额排名第三，但工业脱碳在美国能源部的研发组合中占有一定的地位。重工业（包括水泥、钢铁和化学品生产）在脱碳方面具有挑战性，因为化学工艺的排放难以减少，而电气化往往很困难。ITIF的2021年《清洁与竞争：美国制造业在全球低碳经济中的领导地位的机遇》报告发现，未能从根本上触发减排的制造业政策不仅会破坏全球在实现净零排放方面的进展，还会削弱美国的竞争力15。美国能源部先进制造办公室 （AMO） 2022 财年拨款估计约为 5.3 亿美元，比 2021 年颁布的水平增长 16%。认识到需要数百万美元 信息技术与创新基金会 | 2021年9月页面的页面6为了解决工业脱碳和促进制造业创新，美国能源部提议在AMO内对四个技术领域的子计划进行全面重组：1）材料，2）制造创新，3）能源系统和4）制造企业。图5：21财年至26财年工业脱碳研发活动的DOE预算12001000800600400200021实际的财政年度22日财政年度。能源部预算23日财政年度。EA24日财政年度。能源部预算IIJA25个财政年度。26日财政年度。虽然工业脱碳的估计资金超过EA对于 2022 财年和 2023 财年的建议，它未能在 2024 财年及以后达到目标（见图 5）。IIJA包括工业脱碳研发急需的授权和资金，包括2022至2026财年用于先进能源制造和回收赠款的7.5亿美元，以及2022至2025财年用于工业排放示范项目的5亿美元。加速制造业技术创新对于加强美国制造业和加速减少温室气体排放至关重要。EA为国会和美国能源部应考虑的先进制造技术提供了一些建议：▪美国能源部应扩大清洁燃料计划（目前侧重于运输燃料），以包括工业领域的应用。它还应该扩大碳捕获技术（目前侧重于发电厂应用）的计划，以包括其在重工业中的应用17。▪美国能源部应建立更多的清洁能源制造研究所——与制造商建立合作伙伴关系，开发清洁制造工艺——重点关注 2015 年四年期技术审查中确定的其他高优先级先进制造技术.18 2021 年 7 月，美国能源部宣布要求提供信息，以告知创建一个专注于工业流程电气化和金属制造业脱碳的新研究所。数百万美元 信息技术与创新基金会 | 2021年9月页面的页面7走向平衡由于发布的EA，国会和政府通过《2020年能源法》和2022财年预算提案，对清洁能源创新方面更雄心勃勃的公共投资表示越来越多的支持。但是，如果美国能源部的能源研发预算在未来五年内继续以温和的速度增长，特别是在CDR，CCUS和工业脱碳等目前资金不足的领域，国家和世界将无法实现其气候目标。众议院正在考虑的IIJA提供了历史性的资金授权，可以重塑美国能源部的能源研发组合。IIJA的通过将开启美国能源创新政策的新篇章，并带来一系列新的挑战。这项工作的规模以及与私营部门更密切合作的必要性将挑战能源部的管理。研发结果以及全球能源和气候系统的变化将不可避免地需要在未来几年对产品组合进行进一步调整。国家能源创新使命呼吁EA设计和执行永远不会是一件容易的事，但这一系列新的挑战越早到来越好。进一步的阅读▪Varun Sivaram et al .,为美国注入活力：启动国家能源创新使命的路线图（ITIF和哥伦比亚大学SIPA全球能源政策中心，2020年），http://www2.itif.org/2020-energizing-america.pdf。▪大卫·哈特，“通过工业脱碳示范项目重建清洁”（ITIF，2021 年），https://itif.org/publications/2021/03/08/building-back-清洁工业脱碳示范项目。▪彼得·福克斯-彭纳等人，“清洁与竞争：全球低碳经济中美国制造业领导地位的机会”（ITIF，2021 年），https://itif.org/publications/2021/06/21/clean-and-competitive-opportunities-us-制造业-领导力-全球-低。▪Colin Cunliff 和 Linh Nguyen，“激励创新：提高 2022 财年联邦能源研发的雄心”（ITIF，2021 年），https://itif.org/publications/2021/05/17/energizing-innovation-raising-ambition-federal-能源-rdd-财政-2022 年。▪Dav