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2021年9月8日，美国能源部（DOE）发布题为《太阳能未来研究》（Solar Futures Study）的报告显示，到2050年，太阳能有望满足美国45%的电力需求，推动美国电网深度脱碳。

太阳能技术和其他清洁能源技术的显著进步为美国电网脱碳提供了具有成本效益的选择。报告探讨了3种不同情景下太阳能在美国电网脱碳中的潜力，为美国零碳电网建设提供了蓝图。其中，参考情景（Reference scenario）是各州和联邦保持现有的清洁能源政策不变，未来电网脱碳缺乏全面行动的情景。脱碳情景（Decarbonization scenario）是在政策推动下，电网二氧化碳排放量到2035年减少95%，到2050年减少100%的情景。电气化脱碳情景（Decarbonization with Electrification scenario），是在脱碳情景的基础上，采取终端能源大规模电气化措施的情景。报告的主要结论如下：

（1）在参考情景下，到2050年，太阳能装机容量将比2005年增加近7倍。到2035年和2050年，电网排放量将分别下降45%和61%。也就是说，即使没有协调一致的政策行动，市场力量和技术进步也将促进美国太阳能和其他清洁能源技术的大规模部署，并推动电网脱碳。

（2）在脱碳情景和电气化脱碳情景下，电网深度脱碳目标将催生更广泛的太阳能、风能和储能部署，并将推动输电系统的显著扩张。

（3）2020年，美国太阳能装机容量约为80 GW（吉瓦），满足了美国约3%的电力需求。在脱碳情景下，到2035年，美国太阳能累计装机量将达760~1000 GW，将满足美国37%~42%的电力需求，其余需求将分别由风电（36%）、核电（11%~13%）、水电（5%~6%）和生物质能/地热发电（1%）满足。

（4）在脱碳情景和电气化脱碳情景下，到2050年，美国太阳能累计装机量将达1050~1570 GW，将满足美国44%~45%的电力需求，其余需求将分别由风电（40%~44%）、核电（4%~5%）、水电（3%~5%）、氢能发电（2%~4%）和生物质能/地热发电（1%）满足。

（5）该报告强调电网脱碳，但在电气化脱碳情景下，通过建筑、交通和工业大规模电气化推动的美国能源系统脱碳将扩大美国的电力需求。2020—2035年和2035—2050年，预计美国电力需求将分别增长约30%和34%。

（6）在电气化脱碳情景下，到2050年，美国能源系统的二氧化碳排放量将减少62%。相比之下，在参考情景和脱碳情景下，美国能源系统的二氧化碳排放量将分别减少24%和40%。在电气化脱碳情景下，剩余38%的二氧化碳排放量来自工业和交通运输中的化石燃料燃烧。

（7）在电气化脱碳情景下，到2050年，若要实现美国能源系统100%脱碳，美国太阳能累计装机量需要再翻一番，达到3200 GW，以支持直接电气化和清洁燃料生产。