编辑推荐：
为探究州与联邦层面气候政策差异，研究人员用能源系统优化模型（ESOM）对比 23 个气候积极州与联邦碳上限的减排效果。发现州主导路径成本增 0.7%、全国减排 46%，技术选择差异显著，凸显气候联邦主义的机遇与挑战。
气候变化正以前所未有的速度影响全球，各国虽在《巴黎协定》框架下提交了国家自主贡献（NDCs），但 2023 年联合国气候变化框架公约（UNFCCC）综合报告显示，2030 年全球温室气体（GHG）排放预计仍将比 2010 年高 8.8%，距离温控目标差距显著。美国作为全球主要经济体，其气候政策的稳定性与有效性至关重要。然而，联邦层面政策因政党轮替呈现波动性，如特朗普政府曾计划退出《巴黎协定》，而拜登政府则通过《通胀削减法案》（IRA）推动清洁能源发展，但 IRA 单独不足以实现美国 NDC 目标。在此背景下，州层面气候行动的角色日益凸显，超过三分之二的美国公众支持发展替代能源，气候联邦主义成为重要研究议题。
为明确州主导与联邦主导的脱碳路径在技术选择和成本上的差异，美国北卡罗来纳州立大学、卡内基梅隆大学等机构的研究人员开展了相关研究。他们利用能源系统优化模型（ESOM），设计 “州行动” 和 “国家行动” 两种情景：前者模拟 23 个有净零排放目标的州的减排路径，后者设定全国统一的碳排放约束。研究成果发表在《Nature Communications》。
研究主要采用 Temoa 能源系统优化模型，该模型覆盖美国 9 大区域，以 2020 年为基准年，时间跨度至 2050 年，通过线性优化最小化系统成本，同时考虑电力供需平衡、技术经济性参数等。“州行动” 情景基于政治指标（如州长党派、可再生能源标准等）筛选出 23 个净零州，施加分区域的碳排放约束；“国家行动” 情景则以 “州行动” 的全国减排量为统一约束，对比两者的技术部署与成本差异。
州主导脱碳的技术选择与排放再分配
州行动情景下，全国实现 45.7% 的 CO?-eq 减排，但区域差异显著。高参与度地区（如加州和东北部）依赖电气化和直接空气捕获（DAC）实现净零目标：加州通过进口西南地区的太阳能和风能减少本地化石能源使用，东北部则大规模部署太阳能和电池储能，并利用 DAC 生产合成燃料用于交通领域。然而，低参与度地区（如东南部、中部和得州）因缺乏减排约束，电力部门仍依赖天然气和煤炭，导致全国电力部门碳排放强度达 46 gCO?-eq/kWh，是联邦情景的 8 倍。此外，州行动导致 17.2% 的排放转移至电力部门，凸显区域间排放泄漏风险，如中部地区向北部中心区出口燃煤电力，未受约束的地区成为高碳能源供应地。
联邦与州路径的成本与技术对比
尽管技术部署差异显著，州行动的系统成本仅比联邦情景高 0.7%（分别为 40.20 万亿美元和 39.92 万亿美元），表明州主导路径在成本上具备可行性。联邦情景中，东南部通过生物能源与碳捕获封存（BECCS）和可再生能源实现高效减排，其减排量是州行动情景的 5 倍以上，凸显该地区在全国性政策下的关键作用。然而，州行动中高参与度地区需承担更高的固定投资成本，如东北部因部署太阳能增加 1670 亿美元成本，而低参与度地区的可变成本因依赖化石能源而上升。
气候联邦主义的挑战与机遇
研究表明，州主导脱碳依赖区域资源禀赋，导致技术选择碎片化，且排放泄漏问题需政策设计规避，如实施跨区域碳关税或扩大减排政策覆盖范围。联邦情景则能更高效利用全国资源，如东南部的生物质和碳封存潜力，但需要政治意愿推动。两种路径均未实现《巴黎协定》所需的深度减排，暗示未来需联邦与州协同，尤其是激励低参与度地区加入减排行列。
该研究为理解美国气候政策的多层次性提供了量化依据，揭示州与联邦路径在实现相似减排目标时的技术分野与成本特性，强调气候联邦主义下政策协调的重要性。其结果不仅为美国能源转型提供了决策参考，也为其他联邦制国家的气候治理模式提供了借鉴，表明在联邦政策不确定时，州层面行动可作为过渡方案，但长期仍需全国性框架以实现深度脱碳和公平负担分配。
