完全淘汰化石燃料将显著推高电力需求
一项由国际科研团队开展的新研究表明，如果全球在2050年前彻底淘汰化石燃料，届时全球电力生产规模需要比传统1.5°C气候路径情景高出约60%至80%。研究同时指出，在“零化石”路径下，对二氧化碳去除技术和地下碳储存的依赖将大幅下降。
这项工作由京都大学、北海道大学和国际应用系统分析研究所（IIASA）研究人员牵头，是首批针对“零化石”全球能源系统需求开展的综合多模型评估之一。研究发布之时，全球围绕化石燃料转型的讨论正处于关键阶段。自各国在2023年COP28会议上同意“能源系统逐步摆脱化石燃料”以来，国际焦点已从“是否要淘汰”转向“如何具体实现”这一目标。
研究成果为COP30后在巴西贝伦延续的政策讨论提供了量化参考，也为近期的圣玛尔塔会议进程以及“摆脱化石燃料”倡议提供了技术支撑，这些进程均在探索加速全球煤炭、石油和天然气转型的可行路径。相关论文已发表于《自然通讯》期刊。
脱碳不等于零化石：转型路径差异巨大
论文第一作者、京都大学工程研究生院助理教授、IIASA青年科学家暑期项目校友森翔太郎指出：“脱碳与完全淘汰化石燃料常被混为一谈，但我们的分析显示，两者对应的转型路径可能截然不同。完全淘汰化石燃料在技术上是可行的，但前提是比传统1.5°C路径更快地推进可再生电力、氢能系统以及终端用能的深度转型。”
研究团队采用了两个国际上广泛使用的全球能源系统模型：
- 亚太综合模型技术版（AIM-Technology）；
- 能源供应战略替代方案及其环境影响模型与全球生物圈管理模型耦合系统（MESSAGEix-GLOBIOM）。
通过这两个模型，研究比较了传统1.5°C减排路径与在2050年至2100年间完全淘汰煤炭、石油和天然气的“零化石”情景之间的差异。
关键技术路径：电气化与氢能
结果显示，要在2050年前实现完全淘汰化石燃料，必须依托两大支柱：
- 快速推进直接电气化：在建筑、工业和交通等终端用能领域尽可能以电力替代化石燃料；
- 在难以电气化的领域大规模应用氢基燃料：包括氢气、氨和合成燃料等，用于部分工业流程和长途运输等环节。
与传统1.5°C路径相比，“零化石”情景意味着：
- 到2050年，全球电力生产需增加至当前预测水平的约1.6至1.8倍；
- 太阳能和风能装机容量需要更快扩张；
- 电解槽和绿色氢气生产设施需加速部署；
- 累计能源投资显著提高；
- 能源需求侧和消费模式必须发生更深层次的结构性变化。
减少对碳去除技术的长期依赖
在带来挑战的同时，“零化石”路径也展现出重要收益。研究表明，完全淘汰化石燃料可以大幅削减残余化石燃料二氧化碳排放，从而显著降低对以下技术的依赖：
- 碳捕集与封存（CCS）；
- 生物能源碳捕集与封存（BECCS）；
- 直接空气碳捕集与封存（DACCS）。
模型结果还显示，越早实现化石燃料淘汰，全球气温在短期超出1.5°C后重新回落到这一水平的可能性就越大。
IIASA综合评估与气候变化研究组负责人、论文合著者沃尔克·克雷表示：“研究结果说明，淘汰化石燃料远不只是简单地用另一种燃料替代。它意味着对全球能源系统、工业流程、基础设施投资以及国际贸易格局的深度重塑。例如，与当前水平相比，2026年至2050年期间非化石电力的年均投资将增加约2.5至3倍。”
成本最优路径与“零化石”路径的权衡
作者强调，这项研究并未宣称完全淘汰化石燃料是实现《巴黎协定》1.5°C目标的唯一方案。相反，研究凸显了两类路径之间的权衡：
- 一类是继续有限使用化石燃料并配套碳捕集与去除技术的成本最优减排路径；
- 另一类是更具雄心的“零化石”路径，通过最大限度减少对这些技术的长期依赖来降低系统风险。
研究人员特别指出，迈向完全淘汰化石燃料的进程必须兼顾公平与公正转型，尤其要关注高度依赖化石燃料生产和出口的国家。为此，需要强化国际合作，制定协调一致的转型规划，并配套支持受影响地区和劳动者的政策工具。
IIASA研究学者、论文合著者悉达尔特·乔希表示：“从纯粹技术经济角度看，保留少量化石燃料消费的减排路径可能在成本上更具优势。但完全去化石化是应对气候不确定性的重要保障。通过大规模资本投入重塑能源供应，我们不仅实现了基础排放削减，还构建了一个从根本上风险更低的能源系统。”
为国际“摆脱化石燃料”进程提供量化支撑
研究的多项结论与圣玛尔塔进程和“摆脱化石燃料”倡议中的核心议题高度契合，包括：
- 快速扩大可再生电力和氢气生产及相关基础设施；
- 降低对二氧化碳去除技术的依赖；
- 强调化石燃料淘汰过程中的公平与公正转型，尤其是对化石燃料生产型经济体的影响与支持。
合著者、IIASA能源、气候与环境项目高级客座研究学者、京都大学教授兼日本国立环境研究所（NIES）成员藤森真一郎指出：“这项研究直接回应了国际社会对‘摆脱化石燃料’在实践层面究竟意味着什么的关切。相关分析有助于厘清各国政府在制定下一轮气候战略和国家自主贡献时所面临的机遇与转型挑战规模。”
作者期望，这些研究结果能够为落实COP28和COP30关于摆脱化石燃料的成果提供支撑，包括通过圣玛尔塔会议进程、“摆脱化石燃料”倡议以及未来政府间气候变化专门委员会（IPCC）的评估工作，推动全球向“零化石”能源系统稳步迈进。
