張賢，郭偲悅，孔慧，趙偉辰，賈莉，劉家琰，仲平＊

（1.中國21世紀(jì)議程管理中心，北京 100038；2.清華大學(xué)能源環(huán)境經(jīng)濟(jì)研究所，北京 100084；3.北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院，北京 100081；4.清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系，北京 100084）

引言

氣候變化是全球面臨的重大挑戰(zhàn)，應(yīng)對氣候變化事關(guān)我國國內(nèi)國際兩個(gè)大局，事關(guān)發(fā)展全局和長遠(yuǎn)，既是推動(dòng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的重要抓手，也是參與全球治理和堅(jiān)持多邊主義的重要領(lǐng)域。2020 年9 月22 日，習(xí)近平主席在第七十五屆聯(lián)合國大會(huì)提出了我國力爭2030 年前二氧化碳排放達(dá)峰和2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和愿景，并在國內(nèi)外重要會(huì)議上多次強(qiáng)調(diào)該目標(biāo)落實(shí)的重要性[1]。2020 年中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議首次決定將“做好碳達(dá)峰、碳中和工作”列入年度重點(diǎn)任務(wù)之一[2]，“制定2030 年前碳排放達(dá)峰行動(dòng)方案”將寫入“十四五”經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展五年規(guī)劃[3]，進(jìn)一步凸顯了我國實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰與碳中和愿景的決心和信心，以及重信守諾的責(zé)任擔(dān)當(dāng)。

碳達(dá)峰與碳中和目標(biāo)的確立對科技創(chuàng)新，特別是整體技術(shù)布局與技術(shù)發(fā)展方向提出了全新的要求。一是碳中和愿景的提出預(yù)示著未來減排力度將發(fā)生深刻變化。國家自主貢獻(xiàn)目標(biāo)要求相對排放基準(zhǔn)線的碳強(qiáng)度降低，碳中和目標(biāo)需要實(shí)現(xiàn)整體經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的源匯相抵，對能實(shí)現(xiàn)深度減排的脫碳、零碳和負(fù)排放技術(shù)需求明顯增強(qiáng)。二是碳中和愿景的提出將對能源供給側(cè)和消費(fèi)側(cè)產(chǎn)生巨大影響。不僅需要工業(yè)、交通、建筑等消費(fèi)側(cè)部門積極響應(yīng)，而且需要電力、燃料等能源供給側(cè)部門做出主動(dòng)調(diào)整，負(fù)碳電力系統(tǒng)的重構(gòu)、零碳能源體系的建立，以及近零排放工業(yè)流程的重塑亟需科技支撐。三是碳中和愿景的提出將給經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展模式帶來顛覆性改變，需要兼顧減排目標(biāo)實(shí)現(xiàn)、能源資源安全和經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的多重需求，亟需區(qū)域、行業(yè)和整體的系統(tǒng)優(yōu)化集成提供支撐。

科技創(chuàng)新是碳達(dá)峰與碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要保障，國務(wù)院各部門密集出臺(tái)應(yīng)對氣候變化有關(guān)政策，都對科技支撐提出明確需求。生態(tài)環(huán)境部2021 年1月發(fā)布《關(guān)于統(tǒng)籌和加強(qiáng)應(yīng)對氣候變化與生態(tài)環(huán)境保護(hù)相關(guān)工作的指導(dǎo)意見》，指出要“積極推動(dòng)重大科技創(chuàng)新和工程示范”，要加強(qiáng)氣候變化領(lǐng)域科技創(chuàng)新的能力建設(shè)、支持力度等[4]。地方政府及相關(guān)企業(yè)紛紛制定碳達(dá)峰與碳中和背景下的發(fā)展規(guī)劃，把促進(jìn)應(yīng)對氣候變化科技創(chuàng)新作為支撐碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要組成部分。深入分析科技需求、明確技術(shù)發(fā)展路徑，對我國實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量達(dá)峰和碳中和目標(biāo)具有重要意義。

1 碳達(dá)峰與碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)亟需科技支撐

1.1 世界各國均將科技創(chuàng)新作為碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要保障

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全球已有100 多個(gè)國家或地區(qū)以不同形式提出了碳中和目標(biāo)[5]，并針對低碳/零碳發(fā)展技術(shù)需求紛紛出臺(tái)科技發(fā)展規(guī)劃。歐盟為實(shí)現(xiàn)2050碳中和目標(biāo)于2019 年頒布了《歐洲綠色新政》，明確能源、工業(yè)、建筑、交通、消費(fèi)等重點(diǎn)領(lǐng)域的技術(shù)需求，圍繞需重點(diǎn)突破與推廣的核心技術(shù)，通過加大“地平線”項(xiàng)目投入等方式支持技術(shù)創(chuàng)新[6]。美國2020 年發(fā)布《清潔能源革命和環(huán)境正義計(jì)劃》，將液體燃料、低碳交通、可再生能源發(fā)電、儲(chǔ)能等列為重點(diǎn)方向，明確了技術(shù)發(fā)展目標(biāo)，并指出要加大研究投入[7]。日本面向2050 年碳中和目標(biāo)于2020 年12 月發(fā)布《綠色增長戰(zhàn)略》，提出了海上風(fēng)力發(fā)電、電動(dòng)車、氫能源、航運(yùn)業(yè)、航空業(yè)、住宅建筑等14 個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域深度減排的詳細(xì)技術(shù)路線圖、技術(shù)發(fā)展目標(biāo)和主要措施等[8]。英國氣候變化委員會(huì)（UKCCC）發(fā)布系列報(bào)告，圍繞實(shí)現(xiàn)碳中和的技術(shù)需求，提出了供熱、工業(yè)、交通等領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展目標(biāo)和路徑，為英國整體實(shí)現(xiàn)凈零排放提供技術(shù)支持[9]。

多個(gè)國際組織的研究報(bào)告表明科技創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的重要保障?？沙掷m(xù)發(fā)展解決方案網(wǎng)絡(luò)（SDSN）與意大利馬特艾基金會(huì)（FEEM）在2019 年共同發(fā)布了針對各國到21 世紀(jì)中葉脫碳的路徑研究，梳理了電力、交通、建筑與工業(yè)的主要技術(shù)以及2025年、2050 年的發(fā)展目標(biāo)，為各國制定脫碳規(guī)劃提供支撐[10]。能源轉(zhuǎn)型委員會(huì)（ETC）也發(fā)布報(bào)告，對實(shí)現(xiàn)零碳經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域主要技術(shù)的發(fā)展時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了綜述與規(guī)劃[11]。國際能源署（IEA）長期開展減排技術(shù)評估，發(fā)布了一系列技術(shù)路線圖，并在2020 年度的能源技術(shù)展望報(bào)告（ETP2020）中，針對全球2070 年實(shí)現(xiàn)凈零排放情景，對各部門技術(shù)的整體情況進(jìn)行分析，著重討論了難減排部門并評估了433 項(xiàng)減排技術(shù)的重要性、成熟度等[12]。

1.2 我國碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)歸根結(jié)底要靠科技進(jìn)步

從短期看，處理好經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展、疫后復(fù)蘇與碳約束的矛盾亟需科技支撐。我國經(jīng)濟(jì)正處于轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換增長動(dòng)力的攻關(guān)期，結(jié)構(gòu)性、體制性、周期性問題相互交織，短期內(nèi)“三期疊加”的影響將持續(xù)深化，加上新冠肺炎疫情蔓延，經(jīng)濟(jì)下行壓力增大。隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)進(jìn)一步發(fā)展，工業(yè)化和城市化不斷推進(jìn)，能源資源的消費(fèi)量將持續(xù)增加，溫室氣體排放量也將越來越大。短期內(nèi)，過激調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)或大幅降低能源供應(yīng)總量都將影響我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展。為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰與碳中和目標(biāo)和疫情后經(jīng)濟(jì)綠色復(fù)蘇，在不影響人民生活水平提高前提下，亟須依靠科技創(chuàng)新提升可再生能源比重、降低重點(diǎn)排放行業(yè)能耗和排放強(qiáng)度、提高能源利用效率、改善制造工藝、推進(jìn)低碳原料替代等。

從中期看，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)持續(xù)低碳/脫碳發(fā)展最終要依靠科技。碳達(dá)峰與碳中和目標(biāo)的提出，意味著未來我國碳排放空間將大幅受限，我國已不可能沿襲發(fā)達(dá)國家走過的高消耗、高排放的傳統(tǒng)工業(yè)化道路，必須加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展低碳/脫碳轉(zhuǎn)型。未來實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)和發(fā)展方式的根本性轉(zhuǎn)變需要低碳科技創(chuàng)新的有力支撐。經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型突破碳約束的產(chǎn)業(yè)布局尤為重要，需要大力發(fā)展技術(shù)密集型的低碳產(chǎn)業(yè)，加大對傳統(tǒng)高碳產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級改造力度，關(guān)鍵是發(fā)揮好科技在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)模式由要素驅(qū)動(dòng)發(fā)展向創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展轉(zhuǎn)變的支撐作用，把科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級相結(jié)合，加速市場導(dǎo)向的技術(shù)研發(fā)，深入推進(jìn)應(yīng)對氣候變化與低碳綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展科技協(xié)同創(chuàng)新，逐步避免高碳產(chǎn)業(yè)鎖定，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)低碳/脫碳發(fā)展。

從長期看，未來提升我國在全球低碳市場競爭力的關(guān)鍵在科技創(chuàng)新。在應(yīng)對氣候變化、全球低碳轉(zhuǎn)型的大趨勢下，低碳核心技術(shù)儲(chǔ)備和技術(shù)發(fā)展能力，以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)綠色轉(zhuǎn)型是現(xiàn)代化的標(biāo)志和核心競爭力的體現(xiàn)。歐美等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)在不斷提升減排力度的同時(shí)，積極部署碳中和有關(guān)科技研發(fā)，提高全球貿(mào)易市場準(zhǔn)入門檻。例如，歐盟在提出2050 年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)后，很快將2030 年碳排放減排目標(biāo)從比1990年減少40%提高到60%[13]；通過公布《歐洲綠色新政》加緊部署綠色低碳技術(shù)研發(fā)，并明確2022 年開始實(shí)施碳邊境調(diào)節(jié)稅（碳關(guān)稅），將進(jìn)口產(chǎn)品成本核算加入碳關(guān)稅。我國需要緊緊把握全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新特點(diǎn)，超前謀劃部署碳中和實(shí)現(xiàn)路徑，在更高起點(diǎn)上推進(jìn)科技創(chuàng)新，確保在未來國際市場上的競爭力。

2 碳中和愿景的提出對應(yīng)對氣候變化技術(shù)發(fā)展提出了更高要求

2.1 我國碳排放總量大、強(qiáng)度高，科技支撐碳中和目標(biāo)需要付出更多努力

從碳排放現(xiàn)狀來看，我國碳排放總量為美國兩倍多、歐盟三倍多，是世界第一大排放國，實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)所需的碳排放減量遠(yuǎn)高于其他經(jīng)濟(jì)體，需要大力發(fā)展減排技術(shù)。2019 年，我國二氧化碳排放總量約115 億噸，約占全球的30%；人均碳排放約為8.1 噸二氧化碳/人，超過歐盟①本文的歐盟指歐盟27 國與英國。水平25%，比全球水平高出65%[14]。此外我國非二氧化碳溫室氣體（以下簡稱非二氣體）排放約24 億噸二氧化碳當(dāng)量，碳匯約10億噸[15,16]。我國碳強(qiáng)度近年來迅速下降，已經(jīng)提前完成比2005年下降40%～45%的減排目標(biāo)[17]，約為0.51噸二氧化碳/千美元，但仍明顯高于大部分發(fā)達(dá)國家，在二十國集團(tuán)中僅次于南非[14]。我國碳強(qiáng)度較高主要是由于能源結(jié)構(gòu)中煤炭占比高、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中重工業(yè)占比大。我國煤炭占一次能源比例約為58%，高于全球平均水平（33%），也顯著高于美國（12%）與歐盟（11%）[18]。我國工業(yè)比重，尤其是重工業(yè)比重顯著高于絕大部分發(fā)達(dá)國家。作為“世界工廠”，我國生產(chǎn)了全球約56.5%的鋼鐵（2020 年）[19]與55.7%的水泥（2019 年）[20]，這些行業(yè)都較難實(shí)現(xiàn)凈零排放。

2.2 我國碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)周期短、難度大，快速深度減排需提前做好技術(shù)儲(chǔ)備

從碳中和實(shí)現(xiàn)時(shí)間周期看，我國需要用比發(fā)達(dá)國家更短的時(shí)間完成深度減排，科技需要發(fā)揮重大作用。我國計(jì)劃從2030 年前二氧化碳排放達(dá)峰到2060年實(shí)現(xiàn)碳中和的時(shí)間僅為30 年左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于歐美（45 年左右或更長）。研究表明，我國需盡可能提早達(dá)峰并盡可能降低峰值，達(dá)峰時(shí)間越靠前、峰值越小，從碳達(dá)峰到碳中和的減排壓力越小、轉(zhuǎn)型所需時(shí)間越短[21]。與大部分發(fā)達(dá)國家不同，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展與碳排放尚未完全脫鉤，在考慮低碳/脫碳轉(zhuǎn)型的同時(shí)，還要兼顧經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，處理好碳排放約束和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的矛盾，并把矛盾轉(zhuǎn)變?yōu)樾聞?dòng)能。我國需要提前部署碳中和實(shí)施路徑和技術(shù)研發(fā)，以緩解未來的減排壓力，在加快推廣成熟技術(shù)以支撐高質(zhì)量達(dá)峰的同時(shí)，提前部署深度減排需要的各項(xiàng)技術(shù)以匹配快速減排需求。

2.3 現(xiàn)有減排技術(shù)供給不足，難以支撐我國實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)

我國一直積極推動(dòng)節(jié)能減排和綠色低碳發(fā)展技術(shù)，近年來通過加大科技投入、出臺(tái)激勵(lì)政策及規(guī)劃、部署科技計(jì)劃項(xiàng)目和開展國際合作等措施，大力推動(dòng)了相關(guān)技術(shù)進(jìn)步，在關(guān)鍵技術(shù)突破、先進(jìn)技術(shù)示范、顛覆性技術(shù)超前理論研究等方面取得了快速發(fā)展。但是如果僅延續(xù)當(dāng)前政策、投資和碳減排目標(biāo)等，現(xiàn)有低碳、零碳和負(fù)排放技術(shù)難以支撐我國到2060 年實(shí)現(xiàn)碳中和[17]。文獻(xiàn)計(jì)量分析顯示，在零碳及負(fù)排放關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，我國發(fā)文量位于全球第二，但篇均被引頻次在全球發(fā)文量前十的國家中是最低的，約為美國的三分之一，且從關(guān)鍵詞看，國際研究對于負(fù)排放技術(shù)的研究熱度高于我國[22]。針對脫碳、零碳、負(fù)排放技術(shù)供給不足的現(xiàn)狀，需要提前做好技術(shù)研發(fā)供給側(cè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，進(jìn)一步明確碳中和技術(shù)需求，優(yōu)化應(yīng)對氣候變化技術(shù)研發(fā)布局。

3 我國碳中和技術(shù)發(fā)展總體目標(biāo)路徑

3.1 碳中和技術(shù)發(fā)展總體目標(biāo)

為保障我國碳排放高質(zhì)量達(dá)峰和實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)提供技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)可承受的科技支撐，是我國碳中和技術(shù)發(fā)展的總體目標(biāo)。根據(jù)我國力爭實(shí)現(xiàn)2030 年前二氧化碳排放達(dá)峰和2060 年前碳中和愿景，以及2035 年前碳排放穩(wěn)中有降的有關(guān)規(guī)劃，我國碳排放趨勢可分為達(dá)峰期、平臺(tái)期、下降期以及中和期四個(gè)階段[23]。在不同發(fā)展階段，需要根據(jù)碳排放特征、減排需求，針對性地部署符合該階段目標(biāo)需求的減排技術(shù)。

在達(dá)峰期，高質(zhì)量達(dá)峰需要兼顧經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。減排手段主要集中在節(jié)能減排技術(shù)廣泛推廣、可再生能源技術(shù)應(yīng)用占比提升、能效技術(shù)潛力進(jìn)一步釋放等，新興技術(shù)如碳捕集利用與封存（CCUS）技術(shù)、生物質(zhì)利用與CCUS 技術(shù)結(jié)合（BECCS）等需提前有序部署以減輕未來壓力，從而實(shí)現(xiàn)我國預(yù)期的達(dá)峰目標(biāo)。

在平臺(tái)期與下降期，需實(shí)現(xiàn)國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與碳排放完全脫鉤，碳排放顯著下降，核心的碳中和技術(shù)取得較大突破，大部分技術(shù)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；茝V，能源系統(tǒng)逐步實(shí)現(xiàn)近零排放。這一階段能效提升技術(shù)的貢獻(xiàn)逐漸變小，主要減排手段集中在脫碳零碳技術(shù)規(guī)?；茝V與商業(yè)化應(yīng)用，脫碳燃料、原料和工藝全面替代，負(fù)排放技術(shù)廣泛示范等。

進(jìn)入中和期，我國將要或者已經(jīng)全面建成社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展綠色低碳/脫碳轉(zhuǎn)型已經(jīng)完成，碳中和技術(shù)發(fā)展處于全球引領(lǐng)位置，脫碳、零碳和負(fù)排放技術(shù)進(jìn)一步推廣，全面支撐碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

3.2 碳中和目標(biāo)下主要行業(yè)技術(shù)發(fā)展需求

電力、工業(yè)、建筑和交通等社會(huì)經(jīng)濟(jì)部門的排放是我國碳排放的主要來源，需結(jié)合各部門自身排放結(jié)構(gòu)和發(fā)展的異質(zhì)性，明確推廣需要的碳中和技術(shù)，同時(shí)考慮非二氣體排放的削減，以實(shí)現(xiàn)全社會(huì)的零碳發(fā)展。

電力部門是實(shí)現(xiàn)2060 碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵所在。能效進(jìn)步、可再生能源占比提升是達(dá)峰期的主要減排手段，高比例非化石能源電力系統(tǒng)的安全性和靈活性將成為重大難點(diǎn)，電力系統(tǒng)集成優(yōu)化減排技術(shù)與各類需求側(cè)響應(yīng)技術(shù)需開始部署。隨著電力系統(tǒng)逐步實(shí)現(xiàn)零碳排放，提高能源生產(chǎn)及利用效率技術(shù)的貢獻(xiàn)將下降，可再生能源及核能發(fā)電技術(shù)的推廣、CCUS 技術(shù)和BECCS 等負(fù)排放技術(shù)開始進(jìn)入商業(yè)推廣階段并成為電力部門減排的主要貢獻(xiàn)技術(shù)。電力系統(tǒng)集成優(yōu)化減排技術(shù)需要在全國范圍普及應(yīng)用。到電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)負(fù)排放，化石能源發(fā)電將全部采用CCUS 技術(shù)，并通過BECCS 等實(shí)現(xiàn)負(fù)排放。

工業(yè)部門是中國的能耗和碳排放大戶，是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的重點(diǎn)領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)工業(yè)部門的高質(zhì)量達(dá)峰，主要依靠工業(yè)生產(chǎn)節(jié)能、減少工業(yè)產(chǎn)品需求量以及提升產(chǎn)品利用率的節(jié)材技術(shù)。工業(yè)原料替代、工藝革新與CCUS 技術(shù)大都還在研發(fā)階段，達(dá)峰期貢獻(xiàn)較少。隨著相關(guān)技術(shù)潛力和技術(shù)成熟度的改變，各類技術(shù)的貢獻(xiàn)占比也將發(fā)生較大變化：節(jié)能技術(shù)的潛力相對下降，節(jié)材技術(shù)、工業(yè)原料替代、工藝革新與CCUS 技術(shù)將隨著有關(guān)技術(shù)的成熟，貢獻(xiàn)不斷增加，成為工業(yè)部門碳中和的主要貢獻(xiàn)技術(shù)。

建筑部門的碳排放已開始進(jìn)入平臺(tái)期，總體來說各項(xiàng)需求都存在零碳解決方案，應(yīng)率先進(jìn)入去峰期并盡早實(shí)現(xiàn)近零排放。服務(wù)需求減量技術(shù)以及效率提升技術(shù)為2030 年之前的主要減排手段；調(diào)整能源結(jié)構(gòu)與可再生能源利用技術(shù)，包括建筑電氣化、光伏建筑一體化等在此階段需積極部署。對于建筑部門實(shí)現(xiàn)近零排放，能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化是主要途徑，包括電氣化的顯著提升、零碳熱力的推廣等。建筑負(fù)荷柔性化技術(shù)通過調(diào)節(jié)建筑負(fù)荷曲線實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)友好，是未來高比例可再生電力發(fā)展的重要支撐，應(yīng)加快技術(shù)攻關(guān)，在2035 年以前具備在全國范圍推廣的能力并在之后持續(xù)推廣。

交通部門碳減排潛力大、難度高。國際經(jīng)驗(yàn)表明，發(fā)達(dá)國家在交通運(yùn)輸規(guī)模基本穩(wěn)定的情況下，實(shí)現(xiàn)碳中和亦非常困難。發(fā)展公共交通、優(yōu)化運(yùn)輸結(jié)構(gòu)等需求減量技術(shù)和提高能源利用效率技術(shù)是盡早達(dá)峰的主要減排手段。電動(dòng)貨車、生物柴油燃料技術(shù)等燃料替代技術(shù)對實(shí)現(xiàn)交通部門快速深度減排將起到關(guān)鍵作用，需積極研發(fā)部署。同時(shí)，交通用能供需匹配技術(shù)應(yīng)在全國普及和應(yīng)用，以減輕交通部門的供需矛盾。預(yù)計(jì)航空與遠(yuǎn)洋航海到中和期還可能有部分排放難以削減，需要顛覆性技術(shù)。

現(xiàn)階段非二氣體的管控與減排相關(guān)技術(shù)還較為薄弱，亟需科技相關(guān)部署與支撐。要實(shí)現(xiàn)非二氣體盡快進(jìn)入減排期，完全消減需求和替代原有需求為主要減排手段。煤層氣回收、工業(yè)部門尾氣排放催化分解處理等末端回收和處置技術(shù)多還處于研究階段，貢獻(xiàn)占比目前相對較小，但伴隨技術(shù)進(jìn)步將逐漸增加。預(yù)計(jì)到2060 年仍有部分非二氣體難以減排，剩余的排放量需要顛覆性技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用。

3.3 亟須優(yōu)先部署的技術(shù)突破方向

“十四五”是碳達(dá)峰與碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵時(shí)期，應(yīng)全面加強(qiáng)相關(guān)脫碳、零碳技術(shù)發(fā)展的全局性部署，加快開展以實(shí)現(xiàn)碳中和為目標(biāo)的零碳、負(fù)排放技術(shù)研發(fā)與示范。

一是重點(diǎn)突破零碳電力技術(shù)。圍繞能源生產(chǎn)消費(fèi)方式深度脫碳轉(zhuǎn)型需求，以一次能源結(jié)構(gòu)非化石化為主線，研發(fā)推廣大規(guī)模低成本儲(chǔ)能、智能電網(wǎng)、虛擬電廠等技術(shù)，構(gòu)建水、風(fēng)、光等資源利用—可再生發(fā)電—終端用能優(yōu)化匹配技術(shù)體系，發(fā)展支撐實(shí)現(xiàn)高比例可再生能源電網(wǎng)靈活穩(wěn)定運(yùn)行的相關(guān)技術(shù)，推動(dòng)工業(yè)、交通、建筑電氣化進(jìn)程。

二是加快推進(jìn)零碳非電能源技術(shù)的研發(fā)與商業(yè)化進(jìn)程。加快化石能源制氫+CCUS 等“藍(lán)氫”技術(shù)部署，積極推動(dòng)可再生能源發(fā)電制氫規(guī)?；取熬G氫”技術(shù)研發(fā)，超前儲(chǔ)備其他氫能制備技術(shù)，推動(dòng)生物質(zhì)能、氨能等其他零碳非電能源技術(shù)發(fā)展，探索以上能源形式與工業(yè)、交通、建筑等深度融合發(fā)展的新模式。

三是繼續(xù)發(fā)展節(jié)能節(jié)材技術(shù)與資源產(chǎn)品循環(huán)利用技術(shù)。利用新材料、新技術(shù)升級現(xiàn)有節(jié)能技術(shù)和設(shè)備，持續(xù)挖掘節(jié)能潛力提升能效，提高能源精細(xì)化管理水平。推動(dòng)鋼鐵、水泥等基礎(chǔ)材料的高性能化、減量化和綠色化轉(zhuǎn)型，減少鋼鐵、水泥、化工等產(chǎn)品的需求量與提高材料利用效率。重點(diǎn)推進(jìn)電能替代、氫基工業(yè)、生物燃料等工藝革新技術(shù)并推廣應(yīng)用，包括氫能煉鋼、電爐煉鋼、生物化工制品工藝等，強(qiáng)化和加速推進(jìn)以CO2為原料的化學(xué)品合成技術(shù)研發(fā)。

四是超前部署增匯技術(shù)和負(fù)排放技術(shù)。發(fā)展CCUS 關(guān)鍵技術(shù)及其與工業(yè)、電力等領(lǐng)域的集成技術(shù)，重點(diǎn)部署B(yǎng)ECCS 以及直接空氣捕集（DAC）技術(shù)，探索太陽輻射管理等地球工程技術(shù)并開展綜合影響評估，發(fā)展農(nóng)業(yè)、林業(yè)草原減排增匯技術(shù)，研究海洋、土壤等碳儲(chǔ)技術(shù)，發(fā)展以紅樹林、海草床、鹽藻為代表的海洋藍(lán)碳等技術(shù)。

五是推動(dòng)耦合集成與優(yōu)化技術(shù)發(fā)展并開展工程示范。聚焦能源體系零碳轉(zhuǎn)型升級、工業(yè)產(chǎn)品綠色低碳發(fā)展、各終端消費(fèi)部門近零排放等，及時(shí)評估相應(yīng)脫碳、零碳和負(fù)排放技術(shù)發(fā)展進(jìn)程，促進(jìn)不同技術(shù)單元集成耦合，最大限度地挖掘相應(yīng)技術(shù)的減排潛力，協(xié)同溫室氣體與污染物減排，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)各部分全鏈條低碳/脫碳綠色轉(zhuǎn)型。融合人工智能、互聯(lián)網(wǎng)、信息通訊等系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)，開展技術(shù)融合優(yōu)化的工程示范。

4 碳中和愿景下科技發(fā)展的政策建議

4.1 強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)

一是建立跨部門協(xié)調(diào)機(jī)制，共同推動(dòng)支撐碳中和目標(biāo)下各領(lǐng)域科技創(chuàng)新及技術(shù)成果推廣應(yīng)用，推動(dòng)資源、環(huán)境、能源、工業(yè)、建筑、交通、材料、海洋、農(nóng)林等領(lǐng)域合作，發(fā)揮政策合力，以更大力度推進(jìn)減排，與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)境治理協(xié)同增效。二是研究制定碳中和科技創(chuàng)新頂層設(shè)計(jì)，推動(dòng)相關(guān)規(guī)劃編制。統(tǒng)籌考慮2030 年前二氧化碳達(dá)峰與2060 年前碳中和目標(biāo)，結(jié)合短期經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇、中期結(jié)構(gòu)調(diào)整、長期發(fā)展轉(zhuǎn)型需要，做好二氧化碳達(dá)峰增量控制、碳中和減排技術(shù)儲(chǔ)備“兩步走”頂層設(shè)計(jì)，布局近中遠(yuǎn)期關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，提升未來低碳/零碳產(chǎn)業(yè)競爭力。面向“十四五”，加快編制并發(fā)布相關(guān)規(guī)劃以推動(dòng)脫碳、零碳和負(fù)排放重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域和方向的研發(fā)及示范任務(wù)部署，強(qiáng)化統(tǒng)籌布局，加強(qiáng)變革性技術(shù)研發(fā)和戰(zhàn)略性技術(shù)儲(chǔ)備。

4.2 完善保障機(jī)制

一是制定脫碳、零碳和負(fù)排放技術(shù)發(fā)展路線圖，通過制定和更新綠色氫能、高比例可再生能源電網(wǎng)、CCUS 等關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展路線圖，明確技術(shù)發(fā)展路徑、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)及資金需求，調(diào)動(dòng)行業(yè)和市場力量，鼓勵(lì)產(chǎn)學(xué)研等各類創(chuàng)新主體加強(qiáng)協(xié)作，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)研發(fā)和示范應(yīng)用。二是加大對優(yōu)勢科研機(jī)構(gòu)和團(tuán)隊(duì)支持力度，建立穩(wěn)定支持機(jī)制，完善技術(shù)創(chuàng)新攻關(guān)主體布局，設(shè)立國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和技術(shù)創(chuàng)新中心，建設(shè)科技信息資源平臺(tái)。三是加強(qiáng)創(chuàng)新政策與金融市場工具的協(xié)同，結(jié)合國家碳市場建設(shè)、綠色金融體系構(gòu)建等工作，以良性機(jī)制實(shí)現(xiàn)碳減排交易和綠色減排技術(shù)應(yīng)用協(xié)同推進(jìn)，以市場化手段鼓勵(lì)節(jié)能和低碳創(chuàng)新型企業(yè)發(fā)展。四是推動(dòng)脫碳、零碳和負(fù)排放技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的建立與更新，關(guān)注與國際主流標(biāo)準(zhǔn)的對比、轉(zhuǎn)化與銜接，避免未來碳關(guān)稅的潛在負(fù)面影響，加強(qiáng)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化、應(yīng)用與推廣。

4.3 加強(qiáng)國際合作

一是加強(qiáng)與歐美等發(fā)達(dá)國家的技術(shù)交流與合作。碳中和作為全球可持續(xù)發(fā)展問題的最大共識，是維持和加強(qiáng)與發(fā)達(dá)國家科技合作的“利益交集”，應(yīng)充分利用綠色低碳/脫碳轉(zhuǎn)型契機(jī)，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)升級、能源轉(zhuǎn)型、氣候政策方面的合作。二是加強(qiáng)與發(fā)展中國家的技術(shù)轉(zhuǎn)移交流合作。借助“一帶一路”“南南合作”等平臺(tái)，推動(dòng)我國應(yīng)對氣候變化技術(shù)走出去，解決發(fā)展中國家綠色低碳/脫碳轉(zhuǎn)型的技術(shù)需求，積極樹立綠色“一帶一路”的國際形象。三是堅(jiān)持和促進(jìn)多邊主義合作，通過聯(lián)合國氣候變化框架公約（UNFCCC）、清潔能源部長級會(huì)議（CEM）、創(chuàng)新使命部長級會(huì)議（MI）等平臺(tái)，加強(qiáng)脫碳、零碳和負(fù)排放技術(shù)創(chuàng)新合作，探索建立碳中和技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)合研究和知識共享機(jī)制。