創新凈零探索英國如何實現具有成本效益的凈零能源系統。它利用一系列看似合理的凈零情景，確定了設計、交付和運營負擔得起的、理想的和有彈性的未來能源系統的創新優先事項，該系統以低碳產品和服務為基礎，作為充滿活力和競爭性的經濟的一部分。本報告旨在讓人們、企業和英國政府有信心做出投資和創新決策，并采取行動使我們更接近實現凈零目標，同時從綠色增長機會中獲得繁榮。
無論在英國還是在國際上，向凈零經濟的轉型都是一個無與倫比的經濟機會。為了抓住這一機遇，我們需要非凡的創新水平。實現我們的雄心壯志需要在未來幾十年內快速開發和部署成熟且更新穎的低碳技術。英國各個行業的公司都處于有利位置，可以在未來的凈零全球經濟中蓬勃發展。
我們的新分析顯示，到 2050 年，英國可以實現經濟實惠的轉型，成本占 GDP 的 1% 以內。通過這樣做，我們將在全球市場創造經濟機會。然而，我們的回旋余地是有限的。距離 2050 年只有 308 個月了。
Catapult的更新模型顯示了英國凈零能源系統的關鍵更成熟的技術：海上風能和太陽能；大型核電；我們的家庭和建筑物的供暖電氣化；以及客運和重型貨車的電氣化；以及我們城鎮的區域供熱網絡。這些無悔技術的部署需要快速進行，實際上比過去 10 年的進展要快得多。除此之外，如果我們要到 2050 年實現凈零排放，我們就必須在關鍵領域加速更多新技術的創新，以實現商業上可擴展和可復制的解決方案。將帶來顯著系統效益的機會包括：小型模塊化核反應堆；電力和分子存儲中的長時能量存儲；重型車輛；航空和海上推進。能夠使這些領域的技術成熟并將其商業化的公司可以占領巨大而重要的市場。
未來的情景在很大程度上取決于生物能源生產、負排放以及碳捕獲和存儲技術選項，包括直接空氣捕獲和碳捕獲和存儲的生物能源。如果不大規模部署這些技術，我們目前看不到實現凈零排放的可靠途徑。未來 15 年需要更緊迫、更明確的激勵措施和標準來刺激這些技術選擇的創新和市場創造。
技術還不夠。實現凈零排放需要消費者參與并改變行為，以積極管理和減少能源需求，釋放能源使用時間和方式的靈活性，并在地方和國家范圍內接受新能源基礎設施。能夠為集成家庭能源解決方案（包括供暖、改造和移動）開發引人注目的客戶產品、主張和商業模式的公司將會蓬勃發展。這包括支持英國各地低收入和弱勢客戶實現轉型的創新，其中許多客戶的需求截然不同。
大多數建筑物的供暖電氣化仍然是實現凈零排放的最具成本效益的途徑。未來氫氣不太可能在建筑物供暖方面發揮重要作用。如果它真的被使用，它可能僅限于靠近工業集群的當地地區，為連接到大型熱網的能源中心提供電力，同時它在工業、電力和運輸方面也發揮著非常重要的作用。
我們如何在可再生能源低迷和高峰需求時期滿足電力需求決定了我們未來能源系統的成本。這種“峰值熱量”挑戰是凈零面臨的最大系統創新挑戰。需要大幅提高結構效率、熱存儲和其他能源需求管理技術（例如智能控制）。我們還需要開發一個盡可能靈活的能源系統，使我們能夠在不同時間使用不同的能源和載體，以降低整體系統成本。然而，這些也只能到此為止。當我們對系統進行轉型時，我們的模型發現了將電動熱泵與通過現有燃氣網絡供應氣態能源（天然氣）相結合的混合供暖系統的使用價值。應對“峰值熱量”挑戰的替代方案，例如增加熱電聯產的使用、更快速地加強電網以及增加發電和長期存儲（氣體和電力），都需要探索和測試。這是一個充滿巨大不確定性的領域，答案不僅取決于技術和許多提供靈活性和新穎的需求減少技術的令人興奮的公司，還取決于我們如何克服消費者、商業和監管挑戰。
未來幾十年，天然氣將需要發揮過渡作用，為家庭和建筑物提供備用發電和供熱。它還可能成為制氫技術和 DACCS 的重要能源來源。然而，與現在相比，這將導致天然氣使用量總體大幅減少，這將對天然氣網絡的使用產生影響。未來幾十年必須積極規劃和管理遠離天然氣的過渡。
低碳氫在英國工業、交通和電力的脫碳中發揮著關鍵作用。工業脫碳必須加速——雖然我們看到許多有前途的新技術出現，但還需要采取更多措施來激勵產業集群以及能源和碳捕集資產的共置，以優化廢熱、本地能源儲存和碳捕集的利用。最大限度地降低與二氧化碳和氫氣傳輸、分配和儲存相關的基礎設施成本。作為重新關注更廣泛的能源系統規劃的一部分，國家和地方氫基礎設施的戰略協調，以及跨部門關鍵氫生產、儲存和應用技術的示范和加速，對于英國發展充滿活力的氫經濟至關重要。下一個十年。
與任何技術或消費者創新挑戰一樣大的是，需要創建一個有效的綜合能源系統。這將需要一個整體系統的方法。這意味著：
協調關鍵技術的快速擴張和關鍵能源網絡基礎設施的交付。地方、區域和國家層面的綜合規劃和實施至關重要。這是英國范圍內的能源系統挑戰，因此任何媒介、部門或地點都不能孤立地取得進展或看待；關鍵的機構和監管利益相關者必須做出一致和協調的決策。新的國家能源系統運營商（NESO）將是實現這一目標的核心。需要做更多的工作來整合負責空氣、土地、水、農業、運輸、數字和電信的法定機構的決策。
發展反映未來能源系統物理特性的市場和激勵措施，并為投資者和公司提供長期的清晰度。這些應該關注成果，而不是早期創新支持之外的具體、受青睞的技術。
轉向更加靈活和基于結果的能源政策和監管框架，該框架可以評估并快速改變那些抑制新創新技術的過時法規。
對英國供應鏈和技能的投資對于確保成功實現凈零排放至關重要。必須確保關鍵技術的部署率不會受到進一步限制；關鍵部件的制造（從電池和半導體到氫存儲和轉換技術）都在英國進行；國內生物質原料可用；并且可以實現大規模家庭脫碳。
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