要实现加利福尼亚州的净零排放目标，需要采取哪些措施？

《Energy Policy》：What will it take to get to net-zero emissions in California?

DECAL模型评估加州2045年净零目标，显示52%减排依赖现有技术（如电动车、热泵），25%需早期技术（如CCS、氢能），23%依赖研发技术（如DAC）。关键挑战包括基础设施扩展成本高、碳移除需45-75 Mt/yr、技术部署速度及政策稳定性。

　　在本研究中，我们开发并使用了一种新的建模工具——DECAL（DEcarbonize CALifornia），以评估加州实现2045年净零排放目标所需采取的措施。DECAL是一个基于情景的模型，能够根据用户定义的输入来预测排放、社会整体成本和资源消耗。DECAL具有足够的细节，可以模拟真正的净零路径，并揭示技术层面的微小变化。通过DECAL，我们发现加州可以通过目前已商业化可用的技术，例如电动汽车、热泵和可再生能源与储能系统，实现2045年净零目标所需的52%的减排量。虽然这些技术已经成熟，但要实现所需的部署速度和规模，仍然存在显著的实践挑战，而非技术挑战。此外，我们还发现，25%的减排将来自目前处于早期部署阶段的技术，而23%则来自研究阶段的技术，这表明需要继续研发这些技术，包括零排放重型车辆、碳捕集与封存（CCS）、清洁工业加热、低全球变暖潜力（GWP）制冷剂以及直接空气捕集（DAC）。为了按时实现净零目标，加州还需要大量的二氧化碳去除（CDR），至少每年4500万吨，更可能达到每年7500万吨。加速部署现有成熟技术可以进一步减少对碳去除的需求，但若要实现净零目标，加州仍需制定可执行的碳去除目标，并进行政策规划。

加州作为美国人口最多的州，目前是世界第四大经济体，其在气候变化方面的领导地位已经持续多年。2006年的《加州全球变暖解决方案法案》（AB 32）是美国首个要求减少温室气体（GHG）排放的政策，并采用了一种全面而长期的方法来实现这一目标。自AB 32通过以来，加州实施了多项支持其气候行动的政策，其中包括2018年颁布的第EO B-55-18号行政命令，要求加州在2045年实现碳中和。2022年发布的最新《范围计划》（Scoping Plan）为加州实现2045年的净零目标提供了详细的分行业路线图，该计划考虑了技术可行性、成本效益和公平性。

DECAL的开发是为了填补加州在应对净零目标方面的建模空白。它能够对每个行业采用最代表性的方法进行建模，包括详细记录经济中每一个排放源。DECAL特别适合于探索真正的净零路径，因为它考虑了诸如建筑和交通等具有长寿命资产的行业。DECAL的模型结构和建模方法通过行业划分和详细的子行业分析来实现，使研究人员能够深入了解不同技术对实现净零目标的重要性。DECAL的模型采用了多种框架，如从需求行业和转型行业分别进行建模，从而能够快速运行多个情景，为政策制定者提供重要的决策支持。

DECAL的模型结构涵盖了加州经济中的每一个能源行业和排放源。它首先计算需求行业的能源需求，然后将这些信息传递给转型行业，以确定所需的燃料生产。DECAL采用了四种不同的建模框架，包括从需求行业和转型行业分别进行建模。这些框架使得DECAL能够根据可用数据的详细程度和行业的特性，对每个行业进行不同的建模处理。DECAL的建模框架包括从上到下的建模方法、基于技术和能源强度的建模方法、库存与流量建模方法以及基于车辆行驶里程和燃油效率的建模方法。这些方法的结合，使得DECAL能够提供更全面的排放和成本分析。

DECAL的建模框架允许用户通过杠杆（levers）来控制清洁技术的部署速度、规模和类型。杠杆分为三种主要类型：销售率、采用率和技术创新。销售率用于指定某一时期内清洁技术销售的比例，采用率用于指定某一时期内现有技术被替换的比例，而技术创新则用于控制技术部署的混合或比例。此外，DECAL还包括其他关键杠杆，如电力行业的清洁发电约束和RNG（可再生天然气）和可再生能源柴油的份额。经济假设也被编码为杠杆，以便进行经济敏感性分析。通过这些杠杆，DECAL能够提供高精度的技术采用或情景进展控制。

DECAL的经济分析考虑了社会整体成本，包括增量设备和过程的成本、燃料的增量进口和出口、联邦激励措施以及州内基于配额的激励措施。这些成本和收益被计算为相对于业务如常（business-as-usual）情景或其变种。DECAL不进行从终端用户视角的经济成本测试，因为这可能忽略了一些外部性，如电池电动重型车辆的充电时间。因此，DECAL应被视为一种帮助计算社会整体成本的筛选工具，之后还需进行额外的经济分析，以评估特定个体或企业的经济可行性。

DECAL的模型存在一些局限性。首先，它是一个外生模型，而不是一个均衡模型或预测模型，这意味着它根据用户输入来预测未来情景。其次，由于带宽限制，DECAL没有包括所有清洁技术，如增强型地热能、小型模块化核反应堆、中等持续时间的电池储能、长持续时间的能源存储、热能存储和创新材料。此外，DECAL是在人工智能和数据中心的电能使用尚未普及之前开发的，因此这些使用并未包含在容量扩张估算中。最后，DECAL的电力容量扩张模型使用了288个代表性小时，即每个月的平均用电和发电曲线，这可能会低估电力容量需求，因为该模型假设所有需求和发电发生在单一节点，而忽略了每日和季节性的波动。

DECAL的建模结果显示，加州在实现净零目标的过程中，需要采取多种措施，包括清洁电力、零排放轻型车辆（LDVs）、零排放重型车辆（HDVs）、住宅燃料切换、工业燃料切换、低GWP制冷剂和工业CCS。其中，清洁电力、零排放轻型车辆和住宅燃料切换的措施利用了当前已可用的技术，但它们的部署仍面临挑战。此外，零排放重型车辆、工业燃料切换和工业CCS等措施需要进一步研发。通过这些措施，加州可以实现52%的减排目标，而剩余的48%则需要依赖直接空气捕集（DAC）等技术。

DECAL的建模结果显示，实现净零目标所需的总成本约为每年50美元/吨。这一成本表明，净零目标在经济上并非不可行，但主要挑战在于技术的可用性、社会和政治意愿以及快速实施。因此，加州需要制定政策以加速这些技术的部署，并确保其在2045年前达到所需的规模。同时，还需要进行研发投资以降低DAC的成本，并制定详细的路线图，说明DAC和CCS工厂应建在哪里，以及如何运输和储存二氧化碳。

本研究的结论表明，加州的净零目标将需要大量碳去除，至少每年4500万吨，更可能达到每年7500万吨。为了实现这一目标，加州需要制定可执行的碳去除目标，并进行政策规划。此外，还需要关注一些关键行业，如农业、建筑和交通运输，这些行业目前仍存在较高的排放，需要采取额外措施以减少排放。最后，加州需要确保政策的连续性和稳定性，以促进清洁技术的快速部署，并避免因政策不稳定而影响减排目标的实现。