中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊   人類活動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，2030—2052年升溫幅度將達到1.5℃，自然和人類系統(tǒng)將面臨更高的氣候風險。2015年，195個國家達成《巴黎協(xié)定》，確立了全球應對氣候變化威脅的總體目標：將全球升溫幅度限制在低于2℃，并力爭將其限制在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世紀中葉達到“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90年代初，早期主要用于描述植物存活時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，主要從能源技術角度關注實現(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《新牛津美語辭典》評為年度詞匯。2010年，英國標準學會（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、認證標準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現(xiàn)。

2018年，聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（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，實現(xiàn)二氧化碳凈零排放；“凈零排放”是指規(guī)定時期內(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”是指人類活動對氣候系統(tǒng)沒有產(chǎn)生凈影響，這是從對氣候系統(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。

我國于2020年9月提出了“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”的目標。目前，國際上各國做出的碳中和承諾相關表述與 IPCC定義存在一定差異，部分國家以碳中和或凈零碳排放為目標，但其目標中的碳指代了包含二氧化碳在內(nèi)的所有溫室氣體；部分國家出于產(chǎn)業(yè)結構的考慮，明確提出碳中和目標不包含特定的溫室氣體。

碳中和的目標需要從減少碳排放量和增加碳去除量2個方面共抓方能實現(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）技術等碳去除技術進行碳利用或封存。碳減排與碳去除雙管齊下的強力推進必將對工業(yè)革命以來由化石能源驅動的經(jīng)濟社會體系帶來巨大沖擊，并必將推進全維度社會系統(tǒng)的轉型升級，世界各國和科技界均對此給予了高度的重視。

國際碳中和戰(zhàn)略行動布局

當前，主要國際組織積極協(xié)調(diào)行動，推動人類社會向碳中和轉型。例如，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署發(fā)布推動能源、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行業(yè)向碳中和轉型的舉措；國際能源署深入分析2050年全球能源行業(yè)實現(xiàn)凈零排放的路徑，呼吁各國政府加快清潔能源創(chuàng)新；國際可再生能源機構呼吁全球加快構建以可再生能源、綠色氫能和現(xiàn)代生物質能為主的能源體系；聯(lián)合國全球契約組織提出全球企業(yè)實現(xiàn)碳中和的方案。圍繞碳循環(huán)、數(shù)字技術、電池儲能、低碳供熱和制冷、氫能、CCUS、碳匯、土地利用與全球糧食系統(tǒng)等領域的科技部署對實現(xiàn)碳中和目標至關重要 。

截至2021年8月31日，全球有130多個國家提出了碳中和目標。其中，將碳中和作為發(fā)展目標的以發(fā)達國家為主，而發(fā)展中國家數(shù)量較少。本文梳理了主要發(fā)達國家/地區(qū)近期的相關戰(zhàn)略行動（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，并加強相關工作的監(jiān)管與推進，但法律實施力度尚不明確；密集發(fā)布清潔能源相關戰(zhàn)略，加快推進氫能等新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展（表1），同時對氫能在制備、儲運和應用方面的發(fā)展路徑有著不同的側重；制定新冠肺炎疫情后的綠色復蘇計劃，通過綠色投資方式促進經(jīng)濟低碳轉型發(fā)展等。

歐盟：構建頂層設計較完善的碳中和政策體系，將能源系統(tǒng)轉型作為經(jīng)濟脫碳的戰(zhàn)略重點

作為全球率先提出碳中和目標、政策法律體系較完善的大型經(jīng)濟體，歐盟設置了階段性減排規(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年實現(xiàn)溫室氣體排放比1990年水平減少50%—55%，到2050年實現(xiàn)氣候中和的目標，并制定了能源、工業(yè)、建筑、交通、農(nóng)業(yè)、生態(tài)和環(huán)境等領域的轉型路徑。2020年3月，歐盟委員會提交《歐洲氣候法》草案，從法律層面確保歐洲到2050年實現(xiàn)氣候中和。2021年7月，歐盟通過了涵蓋歐盟排放交易體系、市場穩(wěn)定儲備、海事、航空、建筑、道路運輸、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的40%等目標。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)濟行動計劃》《2030年生物多樣性戰(zhàn)略》《森林戰(zhàn)略》等領域戰(zhàn)略規(guī)劃，通過減少排放、投資綠色技術和保護自然環(huán)境等路徑實現(xiàn)溫室氣體凈零排放。

推動能源系統(tǒng)轉型被視為歐盟實現(xiàn)氣候中和目標的關鍵驅動因素。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)展競爭性產(chǎn)業(yè)和循環(huán)經(jīng)濟，推動基礎設施建設和互聯(lián)互通，發(fā)展生物經(jīng)濟和天然碳匯，發(fā)展 CCUS等領域開展聯(lián)合行動 。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)電轉型為風電占比最大，光伏、潮汐和核能并重的模式，推進氫能、電制氣技術進步，實現(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)，主要對能源、工業(yè)和航空行業(yè)碳排放進行約束。歐盟未來將對交通和建筑行業(yè)進一步約束，并收緊碳交易系統(tǒng)。歐盟還將于2026年開始全面實施碳邊境稅，對鋼鐵、水泥、化肥、鋁等進口商品征收關稅。

英國：圍繞多行業(yè)布局具體脫碳戰(zhàn)略，重點資助優(yōu)勢低碳技術的研發(fā)

英國是全球最早以法律形式確立減排目標的國家，并圍繞重點行業(yè)制定了詳細的減排戰(zhàn)略。英國在《2008年氣候變化法》中設定了2050年減排80%的目標，2019年6月將其修訂為實現(xiàn)溫室氣體凈零排放 。2021年4月，英國再次宣布到2035年將溫室氣體排放量減少78%（與1990年的水平相比）。英國《綠色工業(yè)革命十點計劃》從海上風電、氫能、核能、零排放汽車、綠色公共交通、零排放噴氣式飛機和綠色航運、綠色建筑、CCUS、自然保護、綠色金融與創(chuàng)新10個方面部署了英國加速實現(xiàn)溫室氣體凈零排放的整體路徑。能源、工業(yè)、交通、基礎設施、建筑等領域減排是英國實現(xiàn)凈零排放目標的關鍵，英國為此制定專門脫碳戰(zhàn)略，提出了各行業(yè)的針對性目標，包括：《國家基礎設施戰(zhàn)略》《能源白皮書：推動零碳未來》《工業(yè)脫碳戰(zhàn)略》《交通脫碳計劃》《英國氫能戰(zhàn)略》等。

英國高度重視其最具優(yōu)勢的低碳技術研發(fā)。英國在溫室氣體去除、CCUS、可再生能源、建筑和工業(yè)減排等重點技術領域部署了系列研究行動。2021年3月，英國啟動資助金額為10億英鎊的凈零創(chuàng)新投資組合計劃⑧，用于開發(fā)關鍵的低碳技術，重點聚焦海上風電、先進模塊化反應堆、儲能與靈活性、氫能、生物質能、工業(yè)燃料轉換、先進 CCUS、家庭住宅、直接空氣捕集、溫室氣體去除和顛覆性技術等優(yōu)先領域。

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

2021年，美國總統(tǒng)拜登宣布重返《巴黎協(xié)定》，提出2035年實現(xiàn)無碳電力、2050年實現(xiàn)碳中和的最新目標，并以行政命令形式明確提出將應對氣候危機置于美國外交政策與國家安全的中心，計劃通過設立白宮國內(nèi)氣候政策辦公室、成立國家氣候特別工作組、制定聯(lián)邦清潔電力和汽車采購戰(zhàn)略、取消化石燃料補貼等系列措施推動碳中和進程。此外，美國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，這也是美國的一大特色。

拜登政府致力于加速清潔能源創(chuàng)新技術的發(fā)展，確保2050年實現(xiàn)100%的清潔能源經(jīng)濟。通過相繼發(fā)布《美國能源創(chuàng)新法案》《建設現(xiàn)代化、可持續(xù)的基礎設施與公平清潔能源未來計劃》《清潔能源革命與環(huán)境正義計劃》《儲能大挑戰(zhàn)路線圖》 《清潔未來法案》等有關清潔能源的政策，計劃投入2萬多億美元，用于交通、建筑和清潔能源等重點領域的投資，以加速清潔能源技術創(chuàng)新，支持清潔能源經(jīng)濟轉型。

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

繼中國之后，日本和韓國相繼提出2050年碳中和目標。

日本。2020年12月，發(fā)布《2050年綠色增長戰(zhàn)略》，針對能源、交通、制造業(yè)、建筑等14個產(chǎn)業(yè)，提出了到2050年實現(xiàn)碳中和的發(fā)展目標和重點任務，以推進產(chǎn)業(yè)電氣化發(fā)展及循環(huán)經(jīng)濟轉型，推動電力部門深度脫碳，加快發(fā)展碳循環(huán)和資源化利用。2021年6月，更新《2050年碳中和綠色增長戰(zhàn)略》，將海上風電產(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。2020年12月，發(fā)布《2050年碳中和戰(zhàn)略》 ，提出經(jīng)濟結構低碳化、構建低碳產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈、建成公平公正的低碳社會，以及強化碳中和制度建設的“3+1”舉措，旨在到2050年實現(xiàn)碳中和?！熬G色新政”計劃將投資73.4萬億韓元，支持綠色基礎設施、新能源及可再生能源、綠色交通、綠色產(chǎn)業(yè)和 CCUS等綠色技術的發(fā)展。同時，《碳中和科技創(chuàng)新推進戰(zhàn)略》確定了氫能、太陽能和風能、生物能源、CCUS、鋼鐵和水泥、石油化工、工業(yè)流程改進、運輸能效、建筑能效和數(shù)字化等10項實現(xiàn)碳中和的關鍵核心綠色技術。

各國碳中和戰(zhàn)略的科技布局共性特點分析

通過梳理發(fā)達國家和地區(qū)碳中和戰(zhàn)略布局的重點技術清單（表2），可以得出3個共性特點：構建零碳能源體系是各國戰(zhàn)略布局的核心。重點是大力發(fā)展可再生能源，逐步減少煤炭等化石燃料使用，推動能源終端消費電氣化。促進產(chǎn)業(yè)低碳轉型是各國建立綠色經(jīng)濟的著力點。大力推動高能耗、高排放工業(yè)部門低碳和零碳轉型，重點建立低碳產(chǎn)業(yè)示范集群，加速建筑節(jié)能改造和綠色轉型，推進交通電氣化、綠色化。保護并增強陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)固碳能力是各國提高氣候治理水平的重要途徑。加大增強自然碳匯的行動部署，并構建多元負排放技術體系。

實現(xiàn)碳中和目標是一項艱巨的挑戰(zhàn)，要求各國清潔能源技術創(chuàng)新發(fā)生質的飛躍。根據(jù)國際能源署的統(tǒng)計，全球電氣化、氫能、生物能源及 CCUS等關鍵技術領域的創(chuàng)新投入僅為成熟低碳發(fā)電技術和能效技術公共研發(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。當前各國的研究部署與實現(xiàn)碳中和目標還存在巨大的差距，必須通過加強跨領域交叉研究來破解碳中和相關的重大科學問題，引導技術突破形成全面支撐碳中和愿景的核心技術體系。

碳中和工作中的重要科技問題

碳中和涉及領域極為廣泛，涵蓋了電力、化工、鋼鐵、水泥、交通、建筑等系列產(chǎn)業(yè)，與國家能源結構和產(chǎn)業(yè)結構息息相關。要實現(xiàn)人為碳源排放降低與人為碳匯的增強，涉及能源、資源、生態(tài)、大氣、海洋、工程、技術、管理等諸多學科及其綜合研究，同時這一延續(xù)數(shù)十年的重大課題也將帶動前沿技術、顛覆性技術的多輪迭代、接續(xù)發(fā)展。通過綜合分析國際碳中和戰(zhàn)略行動布局及碳中和的科技內(nèi)涵，本文研究團隊開展專家調(diào)查法（德爾菲法）和文獻調(diào)研，編制形成了技術清單；針對實現(xiàn)碳中和所需的“減排”和“增匯”兩條根本路徑，圍繞“構建零碳能源體系”“再造低碳產(chǎn)業(yè)流程”“生態(tài)固碳增匯/負排放”三大布局方向，梳理出14個重要科技問題，歸納提出了面向近、中、遠期不同發(fā)展階段的超過70項關鍵技術突破需求（圖3）。需要說明的是，這里提出的技術尺度是方向性的大類技術，旨在描繪碳中和宏大的技術圖景一角，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的能源體系，構建以非化石能源為主體的近零碳能源新結構

聚焦能源轉化存儲利用“原理-工藝-過程-系統(tǒng)”4個層次，重點研究以下重大科技問題，并引導相關關鍵技術突破。

碳基能源分子高效潔凈利用與轉化的物化基礎與過程。能源和工業(yè)結構中大規(guī)模存量化石能源的清潔高效轉化利用是當務之急。近期：重點研究 C-H、C-O、C-C等含能化學鍵的有效活化、結構再造與能量存儲新路線等關鍵科學問題，發(fā)展碳基能源高效催化轉化、新型熱力循環(huán)與高效熱功轉換系統(tǒng)、多點源污染物一體化控制等清潔低碳技術；中遠期：推進化石能源與新能源的耦合利用，化石能源發(fā)展重點將由碳燃料向碳材料轉變，以實現(xiàn)寶貴碳資源高附加值利用。

可再生能源高效轉化利用變革性原理和低成本規(guī)?；瘍δ苄路椒āＴ诳稍偕茉锤咝мD化利用方面，優(yōu)先推進構建高比例可再生能源系統(tǒng)替代化石能源。近期：重點研發(fā)太陽能高效低成本光電光熱轉化、深海高空風電高效轉化、生物質高效轉化與高值利用、海洋能規(guī)?；咝Ю?、分布式多能互補與供需互動、靈活友好并網(wǎng)等關鍵核心技術；中遠期：以促進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)和消費中的比重，并逐步成為主體能源。在低成本規(guī)模化儲能方面，開發(fā)超越傳統(tǒng)體系的儲能新材料與系統(tǒng)，研究電/熱/機械能與化學能之間相互轉化規(guī)律。近期：加快推進大規(guī)模長壽命物理儲能技術應用；中遠期：發(fā)展新型電化學能量儲存與轉化機制，以變革傳統(tǒng)鋰離子電池為代表的儲能體系，實現(xiàn)長壽命、低成本、高能量密度、高安全和易回收的新型儲能技術廣泛應用。

先進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、可持續(xù)的先進核能系統(tǒng)。近中期：攻克先進核裂變能燃料循環(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；遠期：瞄準長遠持續(xù)推進聚變堆實驗與示范，攻關磁約束聚變和慣性約束聚變核物理基礎科學與關鍵技術問題，到21世紀中葉實現(xiàn)聚變商用，充分發(fā)揮核能戰(zhàn)略性能源作用。

新能源化學體系構建。推動氫/氨等新能源化學體系的建立，解決新能源開發(fā)與轉化過程中的重大科學問題。近期：加快發(fā)展低碳高效的綠氫/氨制備、儲運技術；中遠期：開發(fā)不同場景下基于氫/氨的新型系統(tǒng)概念，以氫/氨作為關鍵能源載體實現(xiàn)多種能源資源的靈活互補，并通過轉化為電/熱/氣或作為替代原料促進多個難減排工業(yè)部門的脫碳。

新型電力系統(tǒng)多時空耦合與系統(tǒng)形態(tài)演化。構建新型電力系統(tǒng)，實現(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荷多元互動。近中期：研究提升電力系統(tǒng)的靈活調(diào)節(jié)能力，加強新能源消納和存儲，并推動源網(wǎng)荷儲的互動融合，提升系統(tǒng)運行效率，實現(xiàn)高比例新能源充分利用與多種能源和諧互濟；中遠期：促進人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)先進信息通信等技術與電力技術的深度融合，形成具有我國自主知識產(chǎn)權的新型電力系統(tǒng)關鍵技術體系。

能勢匹配和多能互補綜合利用。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、消費等環(huán)節(jié)的多能耦合和優(yōu)化互補核心科技問題。近中期：深入探索能源的綜合互補利用原理及關鍵技術，開發(fā)多能系統(tǒng)規(guī)劃設計及運行管理技術；中遠期：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、能量梯級回收和資源循環(huán)利用，重點研究以下重大科技問題，并引導相關關鍵技術突破。

綠色冶金過程工程。鋼鐵冶煉領域。近期：大力推進鋼鐵業(yè)電氣化應用技術、節(jié)能增效技術、物質能量回收技術；中遠期：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-轉爐”長流程，構筑“直接還原-電爐”短流程新冶金技術體系，同時在鋼鐵全產(chǎn)業(yè)鏈深度融合二氧化碳低成本捕集、合成化學品等減排技術，推進鋼化聯(lián)產(chǎn)融合發(fā)展。有色金屬冶煉領域。近期：發(fā)展有色金屬短流程制備技術，提高有色冶金業(yè)的電氣化水平；中期：發(fā)展生物質、氫燃料替代化石能源，推進有色金屬回收與循環(huán)利用；遠期：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化平臺技術，針對煤中碳組分高效分離和碳結構精準調(diào)變發(fā)展“分子煉煤”技術，在分子水平上認識化石資源組成及轉化規(guī)律實現(xiàn)煉化增效，結合能源結構的變革，實現(xiàn)化工轉化以油品為主向高附加值的化學品、材料轉型；中遠期：研究發(fā)展綠色碳科學，重點研究可再生能源/氫與重要化工和化學品生產(chǎn)過程的深度耦合途徑，發(fā)展全流程可再生能源驅動合成甲醇、氨、烯烴及芳烴等平臺化合物，促進高效轉化利用非化石資源的可再生碳資源（二氧化碳和生物質）。

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

綠色節(jié)能與智能建筑設計理論與方法。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；中期：推進零碳供熱制冷、低碳燃料、電力供需平衡優(yōu)化；遠期：發(fā)展需求可調(diào)的零碳建筑設計與環(huán)境營造技術、建筑智能化技術等。

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；中遠期：推廣氫/氨燃料替代、生物質燃料替代在長距離重型貨運、航空、海運等難減排領域的應用，發(fā)展基于先進信息技術的智能交通運輸系統(tǒng)。

保護并增強陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力，發(fā)展碳轉化利用等相關負排放科技

聚焦揭示生態(tài)系統(tǒng)碳匯格局、過程機制、演化趨勢與潛力評估，重點研究以下重大科技問題，并引導相關關鍵方向研究。

碳收支監(jiān)測與自然碳匯潛力。系統(tǒng)監(jiān)測與評估生態(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，構建天空地聯(lián)網(wǎng)綜合觀測體系和下一代地球系統(tǒng)模型，認識生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程及其時空演變機制，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、增匯效應穩(wěn)定性和持續(xù)性的生態(tài)學機制，制定溫室氣體源-匯清單核算方法，綜合評估陸地和海洋生態(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、可持續(xù)管理和修復生態(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“基于自然的解決方案”相關工作，發(fā)展山水林田湖草沙生態(tài)一體化保護和修復技術，廣泛應用可持續(xù)森林與草地管理技術，以及示范農(nóng)業(yè)、草地和濕地增匯技術；中遠期：加強海洋藍碳增匯研究，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）將是未來藍碳研究的重點。

碳元素高效轉化和循環(huán)利用。發(fā)展二氧化碳捕集、轉化和耦合利用相關的負排放技術。近中期：重點發(fā)展第二代捕集技術，實現(xiàn)二氧化碳源頭低能耗捕集在碳密集型行業(yè)的規(guī)模應用；中遠期：實現(xiàn)高效光、電、熱、生物轉化利用二氧化碳機理等方面關鍵突破，開發(fā)高效定向轉化合成有機含氧化學品、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/電能和化學能循環(huán)利用方法，實現(xiàn)碳循環(huán)利用。

我國碳中和工作的挑戰(zhàn)與建議

實現(xiàn)碳中和必將帶來一場廣泛而深刻的經(jīng)濟社會變革。當前，我國需要著重提升支撐碳中和的高水平科技自立自強能力，圍繞能源生產(chǎn)與消費革命、工業(yè)過程與重點領域/難減排領域低碳轉型、生態(tài)固碳增匯等方面，加大零碳/負碳顛覆性技術開發(fā)和成熟低碳技術在電力、工業(yè)、建筑、交通等重點領域應用推廣，推動關鍵技術集成示范并打造系統(tǒng)性解決方案，構建政府、企業(yè)、科技界、媒體、公眾等立體化的推進參與機制。為此，提出6點對策建議。

加快研究制定和完善應對氣候變化相關法律，持續(xù)加強政府主導、各部門分工負責的碳排放管理體系。目前，關于碳減排相關法律法規(guī)建設還處于起步階段，系統(tǒng)性有待加強；特別是圍繞碳減排目標、減排制度、管理體制上需要建立體系化的立法框架，以強化國家碳中和戰(zhàn)略的有序深入推進。建議加快研究制定應對氣候變化法律，賦予碳達峰、碳中和目標法律約束力，增強相關制度和政策的長期穩(wěn)健性，保障參與主體的合法權益，強化綠色低碳投資的市場信心。完善現(xiàn)有法律法規(guī)體系，如《中華人民共和國大氣污染防治法》《中華人民共和國森林法》等，確保其與碳中和目標一致。通過明確政府、行業(yè)部門、企業(yè)、公民各方責任義務，構建國家統(tǒng)一管理和地方、部門分工負責相結合的碳排放管理體制和工作機制。在法律法規(guī)框架下，完善金融、市場、科技相關政策，統(tǒng)籌制定并持續(xù)更新國家、區(qū)域和各部門的碳達峰、碳中和中長期時間表、路線圖和施工圖。

持續(xù)強化面向碳中和的科技研發(fā)體系，加快低碳、零碳、負碳前沿科技突破。將高水平科技自立自強置于我國碳中和科技創(chuàng)新的核心，持續(xù)強化多部門廣泛參與、分工明確、有機協(xié)作的碳中和領域科技研發(fā)體系。發(fā)揮國家科研機構、高水平研究型大學、科技領軍企業(yè)等國家戰(zhàn)略科技力量的不同優(yōu)勢，布局面向碳中和重大科技需求的國家科技創(chuàng)新基地體系，建設一批高水平國家實驗室、全國重點實驗室、國家工程研究中心、國家技術創(chuàng)新中心等。從碳中和領域研究國際前沿和經(jīng)濟社會發(fā)展實際問題中不斷凝練重大科學問題，聚焦核心關鍵技術清單，突破基礎理論和技術原理，加快形成前沿基礎研究和核心技術攻關的強大合力，建立基礎科學、應用研究、產(chǎn)業(yè)部署和示范有機聯(lián)動的碳中和科技研發(fā)模式，打造自主可控、國際領先的碳中和核心技術體系。

推進能源革命，瞄準建立非化石能源為主的零碳能源結構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)峰的基礎性電源轉變，化石能源轉化利用重心由“碳燃料”向“碳材料”轉變。中遠期要顯著提高非化石能源在能源結構中的比重，優(yōu)先發(fā)展新一代高效低成本可再生能源、安全先進核能系統(tǒng)、新型電化學能源轉化與存儲等顛覆性零碳能源技術。構建新型電力系統(tǒng)還需大力發(fā)展高比例新能源并網(wǎng)消納、先進電網(wǎng)、多能互補與供需互動、大規(guī)模儲能、新型電力電子裝備、數(shù)字技術等關鍵技術。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，以滿足高品位熱能、高能量密度燃料等非電用能需求。最終構建清潔低碳、安全高效、多能融合的現(xiàn)代能源體系。

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

持續(xù)推進生態(tài)建設，提高自然固碳增匯能力，前瞻部署負排放技術研發(fā)與示范工作。近期需完善生態(tài)碳儲量核算、碳匯能力提升潛力評估等方法體系，持續(xù)開展生態(tài)保護與修復；中遠期加強森林綠碳、海洋藍碳等固碳增匯技術的研發(fā)與推廣工作，利用人工干預生物過程和生態(tài)工程技術增加土壤、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。針對實現(xiàn)能源系統(tǒng)凈零負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)?；瘻p排和資源化利用為重點，有序推進 CCUS技術在火電、化工、鋼鐵等產(chǎn)業(yè)的全流程融合示范，加強跨行業(yè)、跨領域的技術集成；著眼長遠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、地球工程等前沿負排放技術的研發(fā)與示范工作。

推動全產(chǎn)業(yè)鏈條碳中和技術的集成應用示范，加強系統(tǒng)性解決方案在碳中和行動中的普遍應用。加快打造多能融合綜合系統(tǒng)，促進能源化工互補耦合、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)同解決能源轉化和工業(yè)生產(chǎn)過程的高能耗高排放難題。系統(tǒng)評估碳中和愿景下關鍵技術跨系統(tǒng)大規(guī)模應用的經(jīng)濟-社會-環(huán)境-氣候-健康綜合影響，統(tǒng)籌推進分區(qū)域和分部門的低碳、零碳和負碳技術發(fā)展。推動人工智能、數(shù)字化等新一代信息技術在能源、工業(yè)和生態(tài)領域的廣泛應用。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，推進系統(tǒng)性解決方案在碳中和行動中的部署應用。

（作者：曲建升，中國科學院成都文獻情報中心、中國科學院大學經(jīng)濟與管理學院；陳偉，中國科學院武漢文獻情報中心科技大數(shù)據(jù)湖北省重點實驗室、中國科學院大學經(jīng)濟與管理學院；曾靜靜，中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院文獻情報中心、中國科學院大學經(jīng)濟與管理學院；孫玉玲，中國科學院文獻情報中心、中國科學院大學經(jīng)濟與管理學院；廖琴，中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院文獻情報中心；郭楷模，中國科學院武漢文獻情報中心科技大數(shù)據(jù)湖北省重點實驗室；秦阿寧，中國科學院文獻情報中心；裴惠娟，中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院文獻情報中心；滕飛，中國科學院文獻情報中心；劉燕飛，中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院文獻情報中心；岳芳、湯勻、李嵐春，中國科學院武漢文獻情報中心科技大數(shù)據(jù)湖北省重點實驗室；劉莉娜，中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院文獻情報中心?！吨袊茖W院院刊》供稿）

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