中國(guó)網(wǎng)/中國(guó)發(fā)展門戶網(wǎng)訊   人類活動(dòng)已造成全球氣溫較工業(yè)化前水平升高約1℃。按照這一趨勢(shì)，2030—2052年升溫幅度將達(dá)到1.5℃，自然和人類系統(tǒng)將面臨更高的氣候風(fēng)險(xiǎn)。2015年，195個(gè)國(guó)家達(dá)成《巴黎協(xié)定》，確立了全球應(yīng)對(duì)氣候變化威脅的總體目標(biāo)：將全球升溫幅度限制在低于2℃，并力爭(zhēng)將其限制在1.5℃以內(nèi)。若要將全球升溫限制在1.5℃，全球碳排放需在2030年前減半，并在21世紀(jì)中葉達(dá)到“凈零”（即碳中和）。

碳中和內(nèi)涵與發(fā)展

“碳中和”（carbon neutrality）一詞最早出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代初，早期主要用于描述植物存活時(shí)吸收的二氧化碳量等于其釋放的二氧化碳量的情況。1997年，英國(guó)的未來森林（Future Forests）公司將碳中和作為商業(yè)策劃概念提出，主要從能源技術(shù)角度關(guān)注實(shí)現(xiàn)碳中和的路徑。

自2000年以來，碳中和這一概念變得越來越重要。2006年，碳中和被《新牛津美語(yǔ)辭典》評(píng)為年度詞匯。2010年，英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)（BSI）制定發(fā)布《碳中和承諾規(guī)范》，從產(chǎn)品層面提出了碳中和的定義、認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)及宣告碳中和的方法，指出碳中和可通過減少和抵消溫室氣體排放來實(shí)現(xiàn)。

2018年，聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）給出了涉及“碳中和”（carbon neutrality）、“二氧化碳凈零排放”（net zero CO2emissions）、“凈零排放”（net zero emissions）和“氣候中和”（climate neutrality）4個(gè)概念的具體定義。其中，“碳中和”與“二氧化碳凈零排放”的內(nèi)涵一致，是指在規(guī)定時(shí)期內(nèi)全球人為二氧化碳去除量抵消人為二氧化碳排放量，實(shí)現(xiàn)二氧化碳凈零排放；“凈零排放”是指規(guī)定時(shí)期內(nèi)人為溫室氣體去除量可以抵消人為溫室氣體排放量，不僅針對(duì)二氧化碳排放，還涉及其他溫室氣體；“氣候中和”是指人類活動(dòng)對(duì)氣候系統(tǒng)沒有產(chǎn)生凈影響，這是從對(duì)氣候系統(tǒng)的影響角度出發(fā)來定義的，與“碳中和”從排放角度定義不同。

我國(guó)于2020年9月提出了“二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”的目標(biāo)。目前，國(guó)際上各國(guó)做出的碳中和承諾相關(guān)表述與 IPCC定義存在一定差異，部分國(guó)家以碳中和或凈零碳排放為目標(biāo)，但其目標(biāo)中的碳指代了包含二氧化碳在內(nèi)的所有溫室氣體；部分國(guó)家出于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的考慮，明確提出碳中和目標(biāo)不包含特定的溫室氣體。

碳中和的目標(biāo)需要從減少碳排放量和增加碳去除量2個(gè)方面共抓方能實(shí)現(xiàn)（圖1）。一方面，需要能源、工業(yè)、建筑和交通等部門極大地提高能源效率、高比例利用非化石能源，在最大程度上進(jìn)行減排；另一方面，仍不能完全避免的碳排放需要通過人為增強(qiáng)自然生態(tài)系統(tǒng)等碳匯能力，或者通過碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)等碳去除技術(shù)進(jìn)行碳利用或封存。碳減排與碳去除雙管齊下的強(qiáng)力推進(jìn)必將對(duì)工業(yè)革命以來由化石能源驅(qū)動(dòng)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)體系帶來巨大沖擊，并必將推進(jìn)全維度社會(huì)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，世界各國(guó)和科技界均對(duì)此給予了高度的重視。

國(guó)際碳中和戰(zhàn)略行動(dòng)布局

當(dāng)前，主要國(guó)際組織積極協(xié)調(diào)行動(dòng)，推動(dòng)人類社會(huì)向碳中和轉(zhuǎn)型。例如，聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署發(fā)布推動(dòng)能源、工業(yè)、建筑和城市、交通、農(nóng)業(yè)和食品、森林和土地利用六大重點(diǎn)行業(yè)向碳中和轉(zhuǎn)型的舉措；國(guó)際能源署深入分析2050年全球能源行業(yè)實(shí)現(xiàn)凈零排放的路徑，呼吁各國(guó)政府加快清潔能源創(chuàng)新；國(guó)際可再生能源機(jī)構(gòu)呼吁全球加快構(gòu)建以可再生能源、綠色氫能和現(xiàn)代生物質(zhì)能為主的能源體系；聯(lián)合國(guó)全球契約組織提出全球企業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和的方案。圍繞碳循環(huán)、數(shù)字技術(shù)、電池儲(chǔ)能、低碳供熱和制冷、氫能、CCUS、碳匯、土地利用與全球糧食系統(tǒng)等領(lǐng)域的科技部署對(duì)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)至關(guān)重要 。

截至2021年8月31日，全球有130多個(gè)國(guó)家提出了碳中和目標(biāo)。其中，將碳中和作為發(fā)展目標(biāo)的以發(fā)達(dá)國(guó)家為主，而發(fā)展中國(guó)家數(shù)量較少。本文梳理了主要發(fā)達(dá)國(guó)家/地區(qū)近期的相關(guān)戰(zhàn)略行動(dòng)（圖2），從中可以發(fā)現(xiàn)：逐漸采取立法形式確定碳中和目標(biāo)，并加強(qiáng)相關(guān)工作的監(jiān)管與推進(jìn)，但法律實(shí)施力度尚不明確；密集發(fā)布清潔能源相關(guān)戰(zhàn)略，加快推進(jìn)氫能等新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展（表1），同時(shí)對(duì)氫能在制備、儲(chǔ)運(yùn)和應(yīng)用方面的發(fā)展路徑有著不同的側(cè)重；制定新冠肺炎疫情后的綠色復(fù)蘇計(jì)劃，通過綠色投資方式促進(jìn)經(jīng)濟(jì)低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展等。

歐盟：構(gòu)建頂層設(shè)計(jì)較完善的碳中和政策體系，將能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型作為經(jīng)濟(jì)脫碳的戰(zhàn)略重點(diǎn)

作為全球率先提出碳中和目標(biāo)、政策法律體系較完善的大型經(jīng)濟(jì)體，歐盟設(shè)置了階段性減排規(guī)劃。2018年11月，歐盟首次提出2050年氣候中和愿景 。2019年12月，歐盟發(fā)布《歐洲綠色協(xié)議》，提出到2030年實(shí)現(xiàn)溫室氣體排放比1990年水平減少50%—55%，到2050年實(shí)現(xiàn)氣候中和的目標(biāo)，并制定了能源、工業(yè)、建筑、交通、農(nóng)業(yè)、生態(tài)和環(huán)境等領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型路徑。2020年3月，歐盟委員會(huì)提交《歐洲氣候法》草案，從法律層面確保歐洲到2050年實(shí)現(xiàn)氣候中和。2021年7月，歐盟通過了涵蓋歐盟排放交易體系、市場(chǎng)穩(wěn)定儲(chǔ)備、海事、航空、建筑、道路運(yùn)輸、土地等方面的一攬子提案，提出到2030年可再生能源占終端能源消費(fèi)的40%等目標(biāo)。2020年以來，歐盟還發(fā)布了《能源系統(tǒng)一體化戰(zhàn)略》《歐洲氫能戰(zhàn)略》《綜合能源系統(tǒng)2020—2030年研發(fā)路線圖》《歐洲新工業(yè)戰(zhàn)略》《循環(huán)經(jīng)濟(jì)行動(dòng)計(jì)劃》《2030年生物多樣性戰(zhàn)略》《森林戰(zhàn)略》等領(lǐng)域戰(zhàn)略規(guī)劃，通過減少排放、投資綠色技術(shù)和保護(hù)自然環(huán)境等路徑實(shí)現(xiàn)溫室氣體凈零排放。

推動(dòng)能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型被視為歐盟實(shí)現(xiàn)氣候中和目標(biāo)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。歐盟將在提高能源效率，發(fā)展可再生能源，發(fā)展可持續(xù)和智能交通，發(fā)展競(jìng)爭(zhēng)性產(chǎn)業(yè)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)，推動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和互聯(lián)互通，發(fā)展生物經(jīng)濟(jì)和天然碳匯，發(fā)展 CCUS等領(lǐng)域開展聯(lián)合行動(dòng) 。歐盟以可再生能源為核心替代化石能源，不斷提高電氣化，將發(fā)電轉(zhuǎn)型為風(fēng)電占比最大，光伏、潮汐和核能并重的模式，推進(jìn)氫能、電制氣技術(shù)進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)可再生能源電力與其他能源的整合。

歐盟擁有全球最成熟的碳交易系統(tǒng)，主要對(duì)能源、工業(yè)和航空行業(yè)碳排放進(jìn)行約束。歐盟未來將對(duì)交通和建筑行業(yè)進(jìn)一步約束，并收緊碳交易系統(tǒng)。歐盟還將于2026年開始全面實(shí)施碳邊境稅，對(duì)鋼鐵、水泥、化肥、鋁等進(jìn)口商品征收關(guān)稅。

英國(guó)：圍繞多行業(yè)布局具體脫碳戰(zhàn)略，重點(diǎn)資助優(yōu)勢(shì)低碳技術(shù)的研發(fā)

英國(guó)是全球最早以法律形式確立減排目標(biāo)的國(guó)家，并圍繞重點(diǎn)行業(yè)制定了詳細(xì)的減排戰(zhàn)略。英國(guó)在《2008年氣候變化法》中設(shè)定了2050年減排80%的目標(biāo)，2019年6月將其修訂為實(shí)現(xiàn)溫室氣體凈零排放 。2021年4月，英國(guó)再次宣布到2035年將溫室氣體排放量減少78%（與1990年的水平相比）。英國(guó)《綠色工業(yè)革命十點(diǎn)計(jì)劃》從海上風(fēng)電、氫能、核能、零排放汽車、綠色公共交通、零排放噴氣式飛機(jī)和綠色航運(yùn)、綠色建筑、CCUS、自然保護(hù)、綠色金融與創(chuàng)新10個(gè)方面部署了英國(guó)加速實(shí)現(xiàn)溫室氣體凈零排放的整體路徑。能源、工業(yè)、交通、基礎(chǔ)設(shè)施、建筑等領(lǐng)域減排是英國(guó)實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)的關(guān)鍵，英國(guó)為此制定專門脫碳戰(zhàn)略，提出了各行業(yè)的針對(duì)性目標(biāo)，包括：《國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施戰(zhàn)略》《能源白皮書：推動(dòng)零碳未來》《工業(yè)脫碳戰(zhàn)略》《交通脫碳計(jì)劃》《英國(guó)氫能戰(zhàn)略》等。

英國(guó)高度重視其最具優(yōu)勢(shì)的低碳技術(shù)研發(fā)。英國(guó)在溫室氣體去除、CCUS、可再生能源、建筑和工業(yè)減排等重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域部署了系列研究行動(dòng)。2021年3月，英國(guó)啟動(dòng)資助金額為10億英鎊的凈零創(chuàng)新投資組合計(jì)劃⑧，用于開發(fā)關(guān)鍵的低碳技術(shù)，重點(diǎn)聚焦海上風(fēng)電、先進(jìn)模塊化反應(yīng)堆、儲(chǔ)能與靈活性、氫能、生物質(zhì)能、工業(yè)燃料轉(zhuǎn)換、先進(jìn) CCUS、家庭住宅、直接空氣捕集、溫室氣體去除和顛覆性技術(shù)等優(yōu)先領(lǐng)域。

美國(guó)：將氣候納入外交和國(guó)家安全核心，加速清潔能源技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展

2021年，美國(guó)總統(tǒng)拜登宣布重返《巴黎協(xié)定》，提出2035年實(shí)現(xiàn)無碳電力、2050年實(shí)現(xiàn)碳中和的最新目標(biāo)，并以行政命令形式明確提出將應(yīng)對(duì)氣候危機(jī)置于美國(guó)外交政策與國(guó)家安全的中心，計(jì)劃通過設(shè)立白宮國(guó)內(nèi)氣候政策辦公室、成立國(guó)家氣候特別工作組、制定聯(lián)邦清潔電力和汽車采購(gòu)戰(zhàn)略、取消化石燃料補(bǔ)貼等系列措施推動(dòng)碳中和進(jìn)程。此外，美國(guó)的一些州政府還推出了比聯(lián)邦政府更為完善的碳中和政策，這也是美國(guó)的一大特色。

拜登政府致力于加速清潔能源創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展，確保2050年實(shí)現(xiàn)100%的清潔能源經(jīng)濟(jì)。通過相繼發(fā)布《美國(guó)能源創(chuàng)新法案》《建設(shè)現(xiàn)代化、可持續(xù)的基礎(chǔ)設(shè)施與公平清潔能源未來計(jì)劃》《清潔能源革命與環(huán)境正義計(jì)劃》《儲(chǔ)能大挑戰(zhàn)路線圖》 《清潔未來法案》等有關(guān)清潔能源的政策，計(jì)劃投入2萬多億美元，用于交通、建筑和清潔能源等重點(diǎn)領(lǐng)域的投資，以加速清潔能源技術(shù)創(chuàng)新，支持清潔能源經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型。

日本和韓國(guó)：重點(diǎn)部署碳中和整體方案，通過綠色技術(shù)著力發(fā)展低碳循環(huán)產(chǎn)業(yè)

繼中國(guó)之后，日本和韓國(guó)相繼提出2050年碳中和目標(biāo)。

日本。2020年12月，發(fā)布《2050年綠色增長(zhǎng)戰(zhàn)略》，針對(duì)能源、交通、制造業(yè)、建筑等14個(gè)產(chǎn)業(yè)，提出了到2050年實(shí)現(xiàn)碳中和的發(fā)展目標(biāo)和重點(diǎn)任務(wù)，以推進(jìn)產(chǎn)業(yè)電氣化發(fā)展及循環(huán)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，推動(dòng)電力部門深度脫碳，加快發(fā)展碳循環(huán)和資源化利用。2021年6月，更新《2050年碳中和綠色增長(zhǎng)戰(zhàn)略》，將海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)納入新一代可再生能源產(chǎn)業(yè)體系，合并氨燃料和氫能產(chǎn)業(yè)，并新增了新一代熱能產(chǎn)業(yè)。

韓國(guó)。2020年12月，發(fā)布《2050年碳中和戰(zhàn)略》 ，提出經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)低碳化、構(gòu)建低碳產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈、建成公平公正的低碳社會(huì)，以及強(qiáng)化碳中和制度建設(shè)的“3+1”舉措，旨在到2050年實(shí)現(xiàn)碳中和。“綠色新政”計(jì)劃將投資73.4萬億韓元，支持綠色基礎(chǔ)設(shè)施、新能源及可再生能源、綠色交通、綠色產(chǎn)業(yè)和 CCUS等綠色技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)，《碳中和科技創(chuàng)新推進(jìn)戰(zhàn)略》確定了氫能、太陽(yáng)能和風(fēng)能、生物能源、CCUS、鋼鐵和水泥、石油化工、工業(yè)流程改進(jìn)、運(yùn)輸能效、建筑能效和數(shù)字化等10項(xiàng)實(shí)現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵核心綠色技術(shù)。

各國(guó)碳中和戰(zhàn)略的科技布局共性特點(diǎn)分析

通過梳理發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)碳中和戰(zhàn)略布局的重點(diǎn)技術(shù)清單（表2），可以得出3個(gè)共性特點(diǎn)：構(gòu)建零碳能源體系是各國(guó)戰(zhàn)略布局的核心。重點(diǎn)是大力發(fā)展可再生能源，逐步減少煤炭等化石燃料使用，推動(dòng)能源終端消費(fèi)電氣化。促進(jìn)產(chǎn)業(yè)低碳轉(zhuǎn)型是各國(guó)建立綠色經(jīng)濟(jì)的著力點(diǎn)。大力推動(dòng)高能耗、高排放工業(yè)部門低碳和零碳轉(zhuǎn)型，重點(diǎn)建立低碳產(chǎn)業(yè)示范集群，加速建筑節(jié)能改造和綠色轉(zhuǎn)型，推進(jìn)交通電氣化、綠色化。保護(hù)并增強(qiáng)陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)固碳能力是各國(guó)提高氣候治理水平的重要途徑。加大增強(qiáng)自然碳匯的行動(dòng)部署，并構(gòu)建多元負(fù)排放技術(shù)體系。

實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)，要求各國(guó)清潔能源技術(shù)創(chuàng)新發(fā)生質(zhì)的飛躍。根據(jù)國(guó)際能源署的統(tǒng)計(jì)，全球電氣化、氫能、生物能源及 CCUS等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新投入僅為成熟低碳發(fā)電技術(shù)和能效技術(shù)公共研發(fā)資金的1/3，并且到2050年幾乎一半的減排量將來自目前還處于示范或原型開發(fā)階段的技術(shù)。當(dāng)前各國(guó)的研究部署與實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)還存在巨大的差距，必須通過加強(qiáng)跨領(lǐng)域交叉研究來破解碳中和相關(guān)的重大科學(xué)問題，引導(dǎo)技術(shù)突破形成全面支撐碳中和愿景的核心技術(shù)體系。

碳中和工作中的重要科技問題

碳中和涉及領(lǐng)域極為廣泛，涵蓋了電力、化工、鋼鐵、水泥、交通、建筑等系列產(chǎn)業(yè)，與國(guó)家能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。要實(shí)現(xiàn)人為碳源排放降低與人為碳匯的增強(qiáng)，涉及能源、資源、生態(tài)、大氣、海洋、工程、技術(shù)、管理等諸多學(xué)科及其綜合研究，同時(shí)這一延續(xù)數(shù)十年的重大課題也將帶動(dòng)前沿技術(shù)、顛覆性技術(shù)的多輪迭代、接續(xù)發(fā)展。通過綜合分析國(guó)際碳中和戰(zhàn)略行動(dòng)布局及碳中和的科技內(nèi)涵，本文研究團(tuán)隊(duì)開展專家調(diào)查法（德爾菲法）和文獻(xiàn)調(diào)研，編制形成了技術(shù)清單；針對(duì)實(shí)現(xiàn)碳中和所需的“減排”和“增匯”兩條根本路徑，圍繞“構(gòu)建零碳能源體系”“再造低碳產(chǎn)業(yè)流程”“生態(tài)固碳增匯/負(fù)排放”三大布局方向，梳理出14個(gè)重要科技問題，歸納提出了面向近、中、遠(yuǎn)期不同發(fā)展階段的超過70項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)突破需求（圖3）。需要說明的是，這里提出的技術(shù)尺度是方向性的大類技術(shù)，旨在描繪碳中和宏大的技術(shù)圖景一角，激發(fā)后續(xù)研究不斷完善。

全面革新工業(yè)革命以來以化石能源為主導(dǎo)的能源體系，構(gòu)建以非化石能源為主體的近零碳能源新結(jié)構(gòu)

聚焦能源轉(zhuǎn)化存儲(chǔ)利用“原理-工藝-過程-系統(tǒng)”4個(gè)層次，重點(diǎn)研究以下重大科技問題，并引導(dǎo)相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)突破。

碳基能源分子高效潔凈利用與轉(zhuǎn)化的物化基礎(chǔ)與過程。能源和工業(yè)結(jié)構(gòu)中大規(guī)模存量化石能源的清潔高效轉(zhuǎn)化利用是當(dāng)務(wù)之急。近期：重點(diǎn)研究 C-H、C-O、C-C等含能化學(xué)鍵的有效活化、結(jié)構(gòu)再造與能量存儲(chǔ)新路線等關(guān)鍵科學(xué)問題，發(fā)展碳基能源高效催化轉(zhuǎn)化、新型熱力循環(huán)與高效熱功轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、多點(diǎn)源污染物一體化控制等清潔低碳技術(shù)；中遠(yuǎn)期：推進(jìn)化石能源與新能源的耦合利用，化石能源發(fā)展重點(diǎn)將由碳燃料向碳材料轉(zhuǎn)變，以實(shí)現(xiàn)寶貴碳資源高附加值利用。

可再生能源高效轉(zhuǎn)化利用變革性原理和低成本規(guī)模化儲(chǔ)能新方法。在可再生能源高效轉(zhuǎn)化利用方面，優(yōu)先推進(jìn)構(gòu)建高比例可再生能源系統(tǒng)替代化石能源。近期：重點(diǎn)研發(fā)太陽(yáng)能高效低成本光電光熱轉(zhuǎn)化、深海高空風(fēng)電高效轉(zhuǎn)化、生物質(zhì)高效轉(zhuǎn)化與高值利用、海洋能規(guī)模化高效利用、分布式多能互補(bǔ)與供需互動(dòng)、靈活友好并網(wǎng)等關(guān)鍵核心技術(shù)；中遠(yuǎn)期：以促進(jìn)高比例可再生能源電力消納與多能源載體綜合利用，大幅增加可再生能源在能源生產(chǎn)和消費(fèi)中的比重，并逐步成為主體能源。在低成本規(guī)模化儲(chǔ)能方面，開發(fā)超越傳統(tǒng)體系的儲(chǔ)能新材料與系統(tǒng)，研究電/熱/機(jī)械能與化學(xué)能之間相互轉(zhuǎn)化規(guī)律。近期：加快推進(jìn)大規(guī)模長(zhǎng)壽命物理儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用；中遠(yuǎn)期：發(fā)展新型電化學(xué)能量?jī)?chǔ)存與轉(zhuǎn)化機(jī)制，以變革傳統(tǒng)鋰離子電池為代表的儲(chǔ)能體系，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命、低成本、高能量密度、高安全和易回收的新型儲(chǔ)能技術(shù)廣泛應(yīng)用。

先進(jìn)核裂變與可控核聚變安全高效利用。發(fā)展安全、高效、經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)的先進(jìn)核能系統(tǒng)。近中期：攻克先進(jìn)核裂變能燃料循環(huán)、裂變?nèi)剂显鲋撑c嬗變及核能多用途利用等重大科技問題；遠(yuǎn)期：瞄準(zhǔn)長(zhǎng)遠(yuǎn)持續(xù)推進(jìn)聚變堆實(shí)驗(yàn)與示范，攻關(guān)磁約束聚變和慣性約束聚變核物理基礎(chǔ)科學(xué)與關(guān)鍵技術(shù)問題，到21世紀(jì)中葉實(shí)現(xiàn)聚變商用，充分發(fā)揮核能戰(zhàn)略性能源作用。

新能源化學(xué)體系構(gòu)建。推動(dòng)氫/氨等新能源化學(xué)體系的建立，解決新能源開發(fā)與轉(zhuǎn)化過程中的重大科學(xué)問題。近期：加快發(fā)展低碳高效的綠氫/氨制備、儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)；中遠(yuǎn)期：開發(fā)不同場(chǎng)景下基于氫/氨的新型系統(tǒng)概念，以氫/氨作為關(guān)鍵能源載體實(shí)現(xiàn)多種能源資源的靈活互補(bǔ)，并通過轉(zhuǎn)化為電/熱/氣或作為替代原料促進(jìn)多個(gè)難減排工業(yè)部門的脫碳。

新型電力系統(tǒng)多時(shí)空耦合與系統(tǒng)形態(tài)演化。構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高比例的新能源廣泛接入、高彈性電網(wǎng)靈活可靠配置資源和高度電氣化的終端負(fù)荷多元互動(dòng)。近中期：研究提升電力系統(tǒng)的靈活調(diào)節(jié)能力，加強(qiáng)新能源消納和存儲(chǔ)，并推動(dòng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)的互動(dòng)融合，提升系統(tǒng)運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)高比例新能源充分利用與多種能源和諧互濟(jì)；中遠(yuǎn)期：促進(jìn)人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)先進(jìn)信息通信等技術(shù)與電力技術(shù)的深度融合，形成具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型電力系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)體系。

能勢(shì)匹配和多能互補(bǔ)綜合利用。未來能源體系將發(fā)展為多能融合綜合系統(tǒng)，需攻克能源生產(chǎn)、輸配、存儲(chǔ)、消費(fèi)等環(huán)節(jié)的多能耦合和優(yōu)化互補(bǔ)核心科技問題。近中期：深入探索能源的綜合互補(bǔ)利用原理及關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)多能系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理技術(shù)；中遠(yuǎn)期：能源體系發(fā)展為多能融合綜合系統(tǒng)，深度融合新一代信息技術(shù)形成智慧能源新產(chǎn)業(yè)，保障能源利用與生態(tài)文明同步協(xié)調(diào)發(fā)展。

推動(dòng)鋼鐵、水泥、化工、有色冶金等高碳工業(yè)生產(chǎn)流程的低碳再造，促進(jìn)交通和建筑行業(yè)電氣化和燃料替代

聚焦工業(yè)原料/燃料替代、過程工藝革新、能量梯級(jí)回收和資源循環(huán)利用，重點(diǎn)研究以下重大科技問題，并引導(dǎo)相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)突破。

綠色冶金過程工程。鋼鐵冶煉領(lǐng)域。近期：大力推進(jìn)鋼鐵業(yè)電氣化應(yīng)用技術(shù)、節(jié)能增效技術(shù)、物質(zhì)能量回收技術(shù)；中遠(yuǎn)期：發(fā)展純氫和合成氣等為還原劑的新型低碳鋼鐵冶煉體系，變革目前碳為還原劑的“高爐-轉(zhuǎn)爐”長(zhǎng)流程，構(gòu)筑“直接還原-電爐”短流程新冶金技術(shù)體系，同時(shí)在鋼鐵全產(chǎn)業(yè)鏈深度融合二氧化碳低成本捕集、合成化學(xué)品等減排技術(shù)，推進(jìn)鋼化聯(lián)產(chǎn)融合發(fā)展。有色金屬冶煉領(lǐng)域。近期：發(fā)展有色金屬短流程制備技術(shù)，提高有色冶金業(yè)的電氣化水平；中期：發(fā)展生物質(zhì)、氫燃料替代化石能源，推進(jìn)有色金屬回收與循環(huán)利用；遠(yuǎn)期：開發(fā)濕法冶金、生物冶金等顛覆性流程再造工藝。

可持續(xù)綠色化工材料與工藝過程。近中期：突破石油化工新的分子煉油與分子轉(zhuǎn)化平臺(tái)技術(shù)，針對(duì)煤中碳組分高效分離和碳結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)調(diào)變發(fā)展“分子煉煤”技術(shù)，在分子水平上認(rèn)識(shí)化石資源組成及轉(zhuǎn)化規(guī)律實(shí)現(xiàn)煉化增效，結(jié)合能源結(jié)構(gòu)的變革，實(shí)現(xiàn)化工轉(zhuǎn)化以油品為主向高附加值的化學(xué)品、材料轉(zhuǎn)型；中遠(yuǎn)期：研究發(fā)展綠色碳科學(xué)，重點(diǎn)研究可再生能源/氫與重要化工和化學(xué)品生產(chǎn)過程的深度耦合途徑，發(fā)展全流程可再生能源驅(qū)動(dòng)合成甲醇、氨、烯烴及芳烴等平臺(tái)化合物，促進(jìn)高效轉(zhuǎn)化利用非化石資源的可再生碳資源（二氧化碳和生物質(zhì)）。

低碳建材與工藝過程。近期：重點(diǎn)發(fā)展低鈣熟料水泥、非碳酸鹽鈣質(zhì)原料替代技術(shù)、節(jié)能增效技術(shù)；中遠(yuǎn)期：發(fā)展過程電氣化，應(yīng)用生物質(zhì)、氫等清潔替代燃料，研發(fā)太陽(yáng)能供熱窯爐系統(tǒng)等流程再造、非鈣體系膠凝材料等顛覆性技術(shù)重構(gòu)水泥生產(chǎn)工藝，并在水泥行業(yè)深度融合二氧化碳低成本捕集、合成化學(xué)品、礦化固定、封存等減排技術(shù)。

綠色節(jié)能與智能建筑設(shè)計(jì)理論與方法。近期：大幅提升建筑業(yè)的電氣化水平，推廣成熟的建筑節(jié)能技術(shù)；中期：推進(jìn)零碳供熱制冷、低碳燃料、電力供需平衡優(yōu)化；遠(yuǎn)期：發(fā)展需求可調(diào)的零碳建筑設(shè)計(jì)與環(huán)境營(yíng)造技術(shù)、建筑智能化技術(shù)等。

智能低碳交通系統(tǒng)。近中期：大幅提升交通業(yè)的電氣化水平，特別是道路和鐵路交通；中遠(yuǎn)期：推廣氫/氨燃料替代、生物質(zhì)燃料替代在長(zhǎng)距離重型貨運(yùn)、航空、海運(yùn)等難減排領(lǐng)域的應(yīng)用，發(fā)展基于先進(jìn)信息技術(shù)的智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)。

保護(hù)并增強(qiáng)陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力，發(fā)展碳轉(zhuǎn)化利用等相關(guān)負(fù)排放科技

聚焦揭示生態(tài)系統(tǒng)碳匯格局、過程機(jī)制、演化趨勢(shì)與潛力評(píng)估，重點(diǎn)研究以下重大科技問題，并引導(dǎo)相關(guān)關(guān)鍵方向研究。

碳收支監(jiān)測(cè)與自然碳匯潛力。系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程及其固碳功能。開展碳循環(huán)過程多維觀測(cè)，構(gòu)建天空地聯(lián)網(wǎng)綜合觀測(cè)體系和下一代地球系統(tǒng)模型，認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程及其時(shí)空演變機(jī)制，量化陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)的碳匯容量與固碳速率。揭示生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能穩(wěn)定性、增匯效應(yīng)穩(wěn)定性和持續(xù)性的生態(tài)學(xué)機(jī)制，制定溫室氣體源-匯清單核算方法，綜合評(píng)估陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)的增匯潛力。

推行“基于自然的解決方案”。發(fā)揮、保護(hù)、可持續(xù)管理和修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)帶來的增匯潛力。從氣候與生物多樣性協(xié)同的角度深入研發(fā)和推進(jìn)“基于自然的解決方案”相關(guān)工作，發(fā)展山水林田湖草沙生態(tài)一體化保護(hù)和修復(fù)技術(shù)，廣泛應(yīng)用可持續(xù)森林與草地管理技術(shù)，以及示范農(nóng)業(yè)、草地和濕地增匯技術(shù)；中遠(yuǎn)期：加強(qiáng)海洋藍(lán)碳增匯研究，海洋和植被豐富的沿海生態(tài)系統(tǒng)（如紅樹林、潮汐沼澤和海草床）將是未來藍(lán)碳研究的重點(diǎn)。

碳元素高效轉(zhuǎn)化和循環(huán)利用。發(fā)展二氧化碳捕集、轉(zhuǎn)化和耦合利用相關(guān)的負(fù)排放技術(shù)。近中期：重點(diǎn)發(fā)展第二代捕集技術(shù)，實(shí)現(xiàn)二氧化碳源頭低能耗捕集在碳密集型行業(yè)的規(guī)模應(yīng)用；中遠(yuǎn)期：實(shí)現(xiàn)高效光、電、熱、生物轉(zhuǎn)化利用二氧化碳機(jī)理等方面關(guān)鍵突破，開發(fā)高效定向轉(zhuǎn)化合成有機(jī)含氧化學(xué)品、油品新工藝，發(fā)展高效光/電解水與二氧化碳還原耦合的光/電能和化學(xué)能循環(huán)利用方法，實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)利用。

我國(guó)碳中和工作的挑戰(zhàn)與建議

實(shí)現(xiàn)碳中和必將帶來一場(chǎng)廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)變革。當(dāng)前，我國(guó)需要著重提升支撐碳中和的高水平科技自立自強(qiáng)能力，圍繞能源生產(chǎn)與消費(fèi)革命、工業(yè)過程與重點(diǎn)領(lǐng)域/難減排領(lǐng)域低碳轉(zhuǎn)型、生態(tài)固碳增匯等方面，加大零碳/負(fù)碳顛覆性技術(shù)開發(fā)和成熟低碳技術(shù)在電力、工業(yè)、建筑、交通等重點(diǎn)領(lǐng)域應(yīng)用推廣，推動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)集成示范并打造系統(tǒng)性解決方案，構(gòu)建政府、企業(yè)、科技界、媒體、公眾等立體化的推進(jìn)參與機(jī)制。為此，提出6點(diǎn)對(duì)策建議。

加快研究制定和完善應(yīng)對(duì)氣候變化相關(guān)法律，持續(xù)加強(qiáng)政府主導(dǎo)、各部門分工負(fù)責(zé)的碳排放管理體系。目前，關(guān)于碳減排相關(guān)法律法規(guī)建設(shè)還處于起步階段，系統(tǒng)性有待加強(qiáng)；特別是圍繞碳減排目標(biāo)、減排制度、管理體制上需要建立體系化的立法框架，以強(qiáng)化國(guó)家碳中和戰(zhàn)略的有序深入推進(jìn)。建議加快研究制定應(yīng)對(duì)氣候變化法律，賦予碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)法律約束力，增強(qiáng)相關(guān)制度和政策的長(zhǎng)期穩(wěn)健性，保障參與主體的合法權(quán)益，強(qiáng)化綠色低碳投資的市場(chǎng)信心。完善現(xiàn)有法律法規(guī)體系，如《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》《中華人民共和國(guó)森林法》等，確保其與碳中和目標(biāo)一致。通過明確政府、行業(yè)部門、企業(yè)、公民各方責(zé)任義務(wù)，構(gòu)建國(guó)家統(tǒng)一管理和地方、部門分工負(fù)責(zé)相結(jié)合的碳排放管理體制和工作機(jī)制。在法律法規(guī)框架下，完善金融、市場(chǎng)、科技相關(guān)政策，統(tǒng)籌制定并持續(xù)更新國(guó)家、區(qū)域和各部門的碳達(dá)峰、碳中和中長(zhǎng)期時(shí)間表、路線圖和施工圖。

持續(xù)強(qiáng)化面向碳中和的科技研發(fā)體系，加快低碳、零碳、負(fù)碳前沿科技突破。將高水平科技自立自強(qiáng)置于我國(guó)碳中和科技創(chuàng)新的核心，持續(xù)強(qiáng)化多部門廣泛參與、分工明確、有機(jī)協(xié)作的碳中和領(lǐng)域科技研發(fā)體系。發(fā)揮國(guó)家科研機(jī)構(gòu)、高水平研究型大學(xué)、科技領(lǐng)軍企業(yè)等國(guó)家戰(zhàn)略科技力量的不同優(yōu)勢(shì)，布局面向碳中和重大科技需求的國(guó)家科技創(chuàng)新基地體系，建設(shè)一批高水平國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家工程研究中心、國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新中心等。從碳中和領(lǐng)域研究國(guó)際前沿和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展實(shí)際問題中不斷凝練重大科學(xué)問題，聚焦核心關(guān)鍵技術(shù)清單，突破基礎(chǔ)理論和技術(shù)原理，加快形成前沿基礎(chǔ)研究和核心技術(shù)攻關(guān)的強(qiáng)大合力，建立基礎(chǔ)科學(xué)、應(yīng)用研究、產(chǎn)業(yè)部署和示范有機(jī)聯(lián)動(dòng)的碳中和科技研發(fā)模式，打造自主可控、國(guó)際領(lǐng)先的碳中和核心技術(shù)體系。

推進(jìn)能源革命，瞄準(zhǔn)建立非化石能源為主的零碳能源結(jié)構(gòu)和以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)積極布局。近期內(nèi)對(duì)于存量化石能源，支撐煤電由主體電源向電力保障和調(diào)峰的基礎(chǔ)性電源轉(zhuǎn)變，化石能源轉(zhuǎn)化利用重心由“碳燃料”向“碳材料”轉(zhuǎn)變。中遠(yuǎn)期要顯著提高非化石能源在能源結(jié)構(gòu)中的比重，優(yōu)先發(fā)展新一代高效低成本可再生能源、安全先進(jìn)核能系統(tǒng)、新型電化學(xué)能源轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)等顛覆性零碳能源技術(shù)。構(gòu)建新型電力系統(tǒng)還需大力發(fā)展高比例新能源并網(wǎng)消納、先進(jìn)電網(wǎng)、多能互補(bǔ)與供需互動(dòng)、大規(guī)模儲(chǔ)能、新型電力電子裝備、數(shù)字技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。發(fā)展氫/氨燃料、生物能源、低品位余熱利用等零碳燃料技術(shù)，以滿足高品位熱能、高能量密度燃料等非電用能需求。最終構(gòu)建清潔低碳、安全高效、多能融合的現(xiàn)代能源體系。

加快構(gòu)建低碳產(chǎn)業(yè)體系，構(gòu)建變革性智能化綠色生產(chǎn)過程技術(shù)體系。制定化工、水泥、鋼鐵、有色等高耗能和高排放行業(yè)發(fā)展的綠色低碳轉(zhuǎn)型中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，分階段細(xì)化發(fā)展目標(biāo)和重點(diǎn)任務(wù)。近中期重點(diǎn)通過電氣化應(yīng)用、燃料/原料替代、高效節(jié)能技術(shù)，大幅削減工業(yè)過程原料反應(yīng)和化石能源使用造成的碳排放。中遠(yuǎn)期發(fā)展物質(zhì)能量循環(huán)與再利用技術(shù)，包括持續(xù)發(fā)展原生資源高效加工轉(zhuǎn)化、廢棄物再資源化技術(shù)，加強(qiáng)資源的全生命周期管理與利用，以及在重點(diǎn)領(lǐng)域/難減排領(lǐng)域開展顛覆性零碳/低碳工業(yè)流程再造，加強(qiáng)對(duì)氫/氨、可再生能源、CCUS等減排技術(shù)的綜合應(yīng)用，如氫還原煉鐵、綠色化工、生物冶金等。

持續(xù)推進(jìn)生態(tài)建設(shè)，提高自然固碳增匯能力，前瞻部署負(fù)排放技術(shù)研發(fā)與示范工作。近期需完善生態(tài)碳儲(chǔ)量核算、碳匯能力提升潛力評(píng)估等方法體系，持續(xù)開展生態(tài)保護(hù)與修復(fù)；中遠(yuǎn)期加強(qiáng)森林綠碳、海洋藍(lán)碳等固碳增匯技術(shù)的研發(fā)與推廣工作，利用人工干預(yù)生物過程和生態(tài)工程技術(shù)增加土壤、森林、草原、濕地、海洋等碳匯能力，大幅提升生態(tài)系統(tǒng)固碳水平。針對(duì)實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)凈零負(fù)排放和抵消難減排產(chǎn)業(yè)碳排放的需求，近中期以二氧化碳規(guī)模化減排和資源化利用為重點(diǎn)，有序推進(jìn) CCUS技術(shù)在火電、化工、鋼鐵等產(chǎn)業(yè)的全流程融合示范，加強(qiáng)跨行業(yè)、跨領(lǐng)域的技術(shù)集成；著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)前瞻部署生物能源碳捕集與封存（BECCS）、直接空氣捕集、礦物碳化、生物炭、地球工程等前沿負(fù)排放技術(shù)的研發(fā)與示范工作。

推動(dòng)全產(chǎn)業(yè)鏈條碳中和技術(shù)的集成應(yīng)用示范，加強(qiáng)系統(tǒng)性解決方案在碳中和行動(dòng)中的普遍應(yīng)用。加快打造多能融合綜合系統(tǒng)，促進(jìn)能源化工互補(bǔ)耦合、鋼鐵化工聯(lián)產(chǎn)、可再生能源綠氫與煤化工融合發(fā)展，協(xié)同解決能源轉(zhuǎn)化和工業(yè)生產(chǎn)過程的高能耗高排放難題。系統(tǒng)評(píng)估碳中和愿景下關(guān)鍵技術(shù)跨系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)-社會(huì)-環(huán)境-氣候-健康綜合影響，統(tǒng)籌推進(jìn)分區(qū)域和分部門的低碳、零碳和負(fù)碳技術(shù)發(fā)展。推動(dòng)人工智能、數(shù)字化等新一代信息技術(shù)在能源、工業(yè)和生態(tài)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。發(fā)展碳中和創(chuàng)新戰(zhàn)略與決策支撐系統(tǒng)等管理支撐技術(shù)，推進(jìn)系統(tǒng)性解決方案在碳中和行動(dòng)中的部署應(yīng)用。

（作者：曲建升，中國(guó)科學(xué)院成都文獻(xiàn)情報(bào)中心、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院；陳偉，中國(guó)科學(xué)院武漢文獻(xiàn)情報(bào)中心科技大數(shù)據(jù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院；曾靜靜，中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院文獻(xiàn)情報(bào)中心、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院；孫玉玲，中國(guó)科學(xué)院文獻(xiàn)情報(bào)中心、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院；廖琴，中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院文獻(xiàn)情報(bào)中心；郭楷模，中國(guó)科學(xué)院武漢文獻(xiàn)情報(bào)中心科技大數(shù)據(jù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；秦阿寧，中國(guó)科學(xué)院文獻(xiàn)情報(bào)中心；裴惠娟，中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院文獻(xiàn)情報(bào)中心；滕飛，中國(guó)科學(xué)院文獻(xiàn)情報(bào)中心；劉燕飛，中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院文獻(xiàn)情報(bào)中心；岳芳、湯勻、李嵐春，中國(guó)科學(xué)院武漢文獻(xiàn)情報(bào)中心科技大數(shù)據(jù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；劉莉娜，中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院文獻(xiàn)情報(bào)中心。《中國(guó)科學(xué)院院刊》供稿）

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