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

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 12 3 4 5Troy R. Hawkins, Ling Tao, Matthew Binsted, Pralhad Burli, John Field,13 1 2 4Udayan Singh, Russell Horowitz, Doris Oke, Arpit Bhatt, Damon Hartley,14 4 6Saurajyoti Kar, Yingqian Lin, Rajiv Paudel, Okie Ma 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, Troy R., Ling Tao, Matthew Binsted et al. 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. 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UChicago Argonne LLC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Alliance for Sustainable Energy, 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-Battelle LLC管理，为美国能源部（DOE）在合同编号DE-AC05-00OR22725下运作 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. 前言 DECARB（通过协作分析路径与效益减少能源碳排放）是美国能源部（DOE）能源效率与可再生能源办公室（EERE）的一项跨领域的、多年的项目计划。该计划旨在发展并指导实现全美经济范围内的碳中和策略。在人们对日益加剧的气候危机的认识达到了前所未有的高度，全球对减少能源系统的碳排放的需求推动了前所未有的行动和投资的背景下，DECARB的关键工作显得尤为紧迫且重要。 转变至公平净零温室气体排放的经济体系需进行跨能源供应与需求各领域的综合分析；考虑广泛范围内的能源基础设施、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的影响。为此，DECARB正在应用一系列顶级、由美国能源部资助的分析工具，并利用EERE及国家实验室的专业知识，解答有关潜在脱碳路径的关键问题。同时，该计划持续开发新的分析能力，与利益相关方合作，以期随着时间的推移提供更精确、更深入的洞察。DECARB的研究结果将指导EERE的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的分析能力和产品，助力于在2050年前实现一个公平的净零美国经济。 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）在内的国家实验室联盟合作，以实现以下几个关键目标： - 标准化分析方法并推进对潜在能源系统未来和转型路径的共同理解，以指导EERE的活动、策略和宣传。- 在多个国家实验室执行多年的工作流程，使EERE能够识别并量化影响净零能力 建设的跨部门关系。- 开发新的分析能力和产品，帮助联邦、州、地方政府及私营部门的利益相关者做出与能源转型相关的知情决策。- 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的许多复杂能源系统。通过分享关于如何以最大总体利益完成这一过渡的重要见解，DECARB旨在帮助社会充分利用这场危机带来的巨大机遇：一个更加繁荣、拥有数百万稳定、高薪工作的经济；所有人都能负担得起且可靠的能源接入；更清洁的水和空气；以及所有美国人的更长寿、更健康、更安全的生活。 Acknowledgments 作者谨向为研究设计和初稿报告审阅并提供反馈的人士致以谢意。感谢您们深入的反馈和富有洞察力的评论。特别感谢美国能源部能源效率与可再生能源办公室（Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, EERE）的Kara Podkaminer；EERE战略分析团队的Anna Hagstrom、Sam Baldwin、William Dean和Colin Cunliff；EERE太阳能能源技术办公室的Zachary Goff-Eldredge；EERE风能能源技术办公室的Gage Reber；EERE生物能源技术办公室的Jay Fitzgerald、Zia Haq和Andrea Bailey；Argonne国家实验室的Hao Cai和Michael Wang；National Renewable Energy Laboratory的Matteo Muratori、Laura Vimmerstedt和Craig Brown；Pacific Northwest National Laboratory的Hayden Reeve和Michael Kinter-Meyer；Oak Ridge National Laboratory的David McCollum；以及Lawrence Berkeley National Laboratory的Nawa Raj Baral和Thomas Hendrickson。 首字母缩略词和缩写 在不确定的环境中实现稳定的市场份额增长。 AGR ANL AR6 BECCS Bgal BT16CCS CDR CFP CH4CMA CO2CO2e CRP DAC DML Dmtd DOE ERE EIA EJ ERS ETJ FT - SPKG 英亩 GCAM GGE GHG GJ GJGREET HDV HTL IAM INL LCA MFSP 世纪中期 MILP Acid Gas Removal (AGR) from Argonne National Laboratory, contributingto the International Panel on Climate Change’s Sixth Assessment Report,focuses on Bioenergy with Carbon Capture and Storage (BECCS). The report deals with the potential of Bioeconomy at a scale of billions of gallons, utilizing models such as the 'Bioeconomy AGE' to analyze air emissions, Greenhouse Gas emissions, and Energy use. It also covers topics like carbon capture and sequestration, carbon dioxide removal, catalytic fast pyrolysis, methane, critical material attributes, carbon dioxide, carbon dioxide equivalents, and various programs such as the Conservation Reserve Program and Direct Air Capture. The discussion includes the impact of dry matter losses in terms of dry metric tons per day, considering the role of the U.S. Department of Energy(DOE), specifically the Office of Energy Efficiency and Renewable Energy(EERE), and the U.S. Energy Information Administration (EIA). The model uses concepts like exajoules and Economic Research Service's ethanol-to-jet conversion pathway for liquid fuels production from biomass feedstocks, referring to Fischer-Tropsch synthetic paraffinic kerosene as a subset designed for jet fuels production. It also addresses topics like greenhouse gases, their equivalents, and technologies that regulate emissions, all within the context of the Global Change Analysis Model (GCAM). The model considers gallon equivalents, greenhouse gas emissions, andenergy use in technologies. It examines heavy-duty vehicles, hydrothermal liquefaction, Integrated Assessment Models, and Idaho National Laboratory's approach to Life Cycle Analysis. Additionally, it touches upon minimum fuel selling prices, particularly for the year 2050 (mid-century), usingframeworks like mixed-integer linear programming for more accurate predictions and analyses. 在不确定环境下的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