【摘要】實現碳達峰碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革，需要提高戰略思維能力，科學把控工作節奏，突出整體性、關聯性和協同性。要立足我國能源資源稟賦實際情況，把握好能源的安全、經濟和綠色之間的辯證關系，以關鍵技術的重大突破來支撐和實現“雙碳”目標。要提升經濟發展質量和效益，以產業結構優化升級為手段來實現經濟發展與碳排放脫鉤；打造清潔低碳安全高效的能源體系；加快構建新能源占比逐漸提高的新型電力系統，安全穩妥實現電力行業凈零排放；以電氣化和深度脫碳技術為支撐，推動工業部門碳排放有序達峰和漸進中和；通過高比例電氣化實現交通工具低碳轉型，推動交通部門實現碳達峰碳中和；以突破綠色建筑關鍵技術為重點，實現建筑用電用熱零碳排放；強化實現碳中和“最后一公里”的碳移除托底技術保障；加快構建減污降碳一體謀劃、一體部署、一體推進、一體考核機制，建立健全減污降碳協同推進的戰略、規劃、政策和行動體系。
【關鍵詞】碳達峰 碳中和 能源革命 技術創新 可持續發展
【中圖分類號】 F426.2/X321 【文獻標識碼】A
【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2025.02.002
【作者簡介】杜祥琬，中國工程院院士，中國工程院原副院長，中國工程物理研究院高級科學顧問，國家氣候變化專家委員會名譽主任，俄羅斯國家工程院外籍院士，獲國家科技進步特等獎。研究方向為應用核物理、強激光技術和能源戰略。主要著作有《中國能源戰略研究》《激光物理與技術研究》《低碳發展總論》《核物理與核軍控研究》等。
引言
2020年9月22日，習近平主席在第75屆聯合國大會一般性辯論上宣布中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和，向世界宣告了中國經濟社會發展全面綠色轉型的決心和雄心，也標志著工業革命以來形成的發展模式在中國開始落幕。新的發展范式將會展現蓬勃生機和強勁活力，為中國和世界經濟社會發展帶來可持續的綠色繁榮。
黨的二十大報告提出，“立足我國能源資源稟賦，堅持先立后破，有計劃分步驟實施碳達峰行動”，“積極參與應對氣候變化全球治理”，為推進碳達峰碳中和工作提供了根本遵循。“立足我國能源資源稟賦，堅持先立后破”，即立足基本國情，在確保能源安全、工業穩定的前提下，有力有序有效推進“雙碳”目標。其中的重點工作是認識和研判我國能源資源稟賦中可“立”的內容。
近百年來，受人類活動和自然因素的共同影響，世界正經歷著以全球變暖為顯著特征的氣候變化。國際社會已日益認識到氣候變暖對人類當下及未來生存與發展造成的嚴重威脅和挑戰，采取積極措施應對氣候變化已成為全球共識。截至2024年5月，全球已有148個國家明確提出碳中和承諾，《聯合國氣候變化框架公約》的所有198個締約方均已出臺了應對氣候變化的相關法律。
實現“雙碳”目標，是順應時代潮流，推動經濟社會高質量發展、可持續發展的必由之路。習近平總書記深刻指出：“實現‘雙碳’目標，不是別人讓我們做，而是我們自己必須要做。”我國已進入新發展階段，以碳達峰碳中和來驅動國家技術創新和發展轉型，是破解資源環境約束突出問題、實現可持續發展的內在要求，是順應新技術革命和產業變革的必然選擇，是主動擔當大國責任、推動構建人類命運共同體的迫切需要，同時也是縮小我國與主要發達國家發展水平差距的歷史機遇。作為世界上最大的發展中國家，我國實施積極的應對氣候變化國家戰略和積極穩妥推進碳達峰碳中和，將對保護人類的地球家園、以高水平保護支撐高質量發展作出重要貢獻。所以，我們對于實現碳達峰碳中和目標要堅定信心、保持戰略定力。
我國低碳轉型面臨的困難和挑戰
2020年，我國溫室氣體排放為139億噸二氧化碳當量，約占全球溫室氣體排放總量的27%。其中，二氧化碳排放總量為116億噸，其中能源活動排放量為101億噸，占全球能源活動排放量的30%左右。同年，我國人均溫室氣體排放量大于10噸，是全球平均水平的1.5倍，其中人均排放二氧化碳大于7噸，是全球平均水平的1.7倍。
當前，我國尚未實現碳達峰，且還會有一定的溫室氣體排放增量。對我國來說，如期實現“雙碳”目標絕非易事，面臨溫室氣體減排幅度大、轉型任務重、時間窗口緊等諸多困難與挑戰。第一，產業結構偏重。當前，我國第二產業對GDP的貢獻約為40%，第二產業的能源消費占比約為68%。第二，能源結構偏煤。以2023年為例，我國煤炭消費占能源消費總量的55.3%。第三，綜合效率偏低。我國能源強度約為全球平均水平的1.5倍，是經濟合作與發展組織（OECD）國家平均水平的2.7倍。所以，我國亟須推動經濟社會發展和能源系統全面綠色低碳轉型。更為不易的是，我國從碳達峰到碳中和的過渡期僅有30年，遠遠短于發達國家所用時間（約50年～70年），所以我國經濟社會發展轉型和能源轉型要有更快的“加速度”，同時也面臨著更加嚴峻的挑戰。需要看到，無論是與全球平均水平相比，還是與發達國家水平相比，我國的碳強度和能源強度均明顯偏高。要控制溫室氣體排放并實現“雙碳”目標，必須實現碳強度和能源強度的下降。
實現碳達峰碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革，需要提高戰略思維能力，把系統觀念貫穿“雙碳”工作全過程，科學把控工作節奏，突出整體性、關聯性和協同性。要堅持行業和地區梯次有序的碳達峰原則，鼓勵已經達峰的地區碳排放不再增長，推動排放處于平臺期和可再生能源豐富的地區盡早達峰，鋼鐵、水泥等工業領域的高碳行業要加快工業綠色低碳技術變革，力爭率先達峰；與此同時，繼續采取降碳脫碳和碳移除措施。2060年，我國溫室氣體排放有望降至26億噸二氧化碳當量，其中二氧化碳排放可以控制在大約20億噸。屆時，我國碳移除能力（主要是森林碳匯）約可達到26億噸二氧化碳當量，基本上可以實現碳中和的目標。
重新審視我國的能源資源稟賦
我國的能源資源稟賦常常被概括為“富煤、缺油、少氣”六個字。事實上，這只是針對化石能源而言的。迄今為止，在全球的一次能源消費結構當中，化石能源仍然占據主導地位。盡管如此，“富煤、缺油、少氣”已經不能準確描述我國的能源資源分布狀況了。豐富的可再生能源資源是我國能源資源的重要組成部分，對于應對氣候變化和全球變暖至關重要?？稍偕茉矗ɡ缣柲堋L能、生物質等）的使用起源于人類早期歷史，且更具有可持續發展的潛力。目前，我國已經開發的可再生能源不到技術可開發資源量的十分之一，隨著技術開發能力的提升，可再生能源轉化的量級也會隨之增加，具有廣闊的發展前景。我們需要根據最新實踐和研究數據，重新認識和完整準確地把握我國的能源資源稟賦，從而為我國能源轉型奠定準確的基礎性認知。
正確認識“富煤”。事實上，我國人均煤炭資源占有量僅是世界平均水平的一半，也就是說，我國并非真正“富煤”，而是相對而言的。雖然我國煤炭資源儲藏量很大，但是可供技術開發的資源并不充裕。我國現有煤炭科學產能可供開發資源量約為3258億噸，其中在產煤礦可供開發資源量（技術可開發）約為1710億噸。這就意味著按照現在每年40多億噸的開采水平推算，我國煤炭可開采年限已不足40年。煤是不可再生資源，關于這一點，已經形成了廣泛共識。未來，要推動煤炭清潔高效利用，促進煤炭消費轉型升級。
“缺油少氣”是事實。石油和天然氣產業是我國能源產業的重要組成部分，是工業經濟運行的“血脈”。2023年，我國原油年產量2.08億噸，天然氣產量達2300億立方米，國內油氣產量當量超過3.9億噸，年均增幅達1170萬噸油當量。同時也要看到，我國的石油和天然氣對外依存度仍然較高，且油氣田儲量相對有限。據測算，我國石油資源還可以開采約18年，天然氣資源還可以開采約30年。未來，要推動單一油氣業務向多元供能轉型升級，力求打造多能互補、保障有力、高效靈活、經濟適用的綜合性能源供應服務體系。
可再生能源資源豐富。近年來，我國能源綠色低碳轉型不斷取得新突破。截至2024年9月底，全國可再生能源裝機達到17.3億千瓦，同比增長25%，約占我國總裝機的54.7%。其中，風電光伏發電合計裝機（11.8億千瓦）已超過煤電裝機（11.7億千瓦），我國新能源發電裝機規模首次超過煤電，電力生產供應綠色化深入推進。
當前，大力發展可再生能源已經成為全球能源轉型和應對氣候變化的重大戰略方向。“雙碳”目標作為可持續發展的內在要求，為可再生能源的快速增長提供了強大動能。2024年10月，國際能源署（IEA）發布的《2024年可再生能源報告：到2030年的分析與預測》（Renewables 2024: Analysis and forecasts to 2030）指出，2030年全球可再生能源將大幅度增長，中國將進一步鞏固全球可再生能源發展的領導者地位，成為推動全球可再生能源裝機增長的主要“驅動力”。相信在不久的將來，憑借豐富的資源儲量，再輔以技術進步以及由此帶來的成本下降，我國可再生能源將逐漸實現從“微不足道”到“舉足輕重”再到“擔當大任”的轉變。
可再生能源可持續性以及資源可再生性的量值大小與技術開發能力密切相關。例如，過去只能利用70米～80米高的風能，如今隨著百米以上風能利用技術的突破，風能資源儲備將更加豐足。根據國家氣候中心的評估數據，我國100米高度陸上風能資源技術可開發量為86.94億千瓦，140米高度可達101.79億千瓦。由此可見，更高的塔架、更先進的技術，意味著可利用更多風能資源，開辟更為廣闊的市場。
加快發展可再生能源是加強生態文明建設、推動經濟社會綠色低碳發展、積極穩妥推進“雙碳”目標的必然要求，是發展綠色生產力的必由之路?，F階段，我國已開發的可再生能源還不到技術可開發資源量的十分之一，由此可見，我國能源低碳轉型的資源基礎是豐厚的。
東部地區應成為可再生能源發展的重點區域。長期以來，我國能源供應和能源需求呈逆向分布，不可避免造成能源的大容量、遠距離輸送，如西電東送、西氣東輸等，不僅需要投入大量資金，也在一定程度上造成了能源浪費和環境污染。過去人們提到能源一般只會想到煤炭、石油、天然氣，由于對能源資源稟賦認知的局限性，東部一些電力負荷中心認為自身資源匱乏、能源自給率低，這雖是客觀現實，但同時也是由于其尚未認識到區域內可再生能源的開發潛力，因而形成了對外來煤、電等資源的依賴。這是一個影響能源政策和能源戰略的實際問題。
事實上，中國東部具備較高比例的能源自給能力，可以成為能源的“產消者（prosumer）”。所謂“產消者”，即自身不僅使用和消費能源，同時還能生產能源。例如BIPV（光伏建筑一體化），其兼具發電功能與建筑構件、建筑材料的功能，是光伏與建筑的深度結合，能夠實現自發自用、寓電于民，還可以與集中式電網互動，在安全性、便捷性、后續維護方面都具備一定優勢。未來應繼續大力推進新能源的分散式開發，將開發重點由西北部地區向消納較好的中東部地區轉移，實現就近開發、就地利用，保障中東部地區能源供應，進一步提高經濟和社會整體效益。
未來，應積極推進東部地區能源轉型，加大本地能源供應力度，進一步提高東部地區能源自給率。來自天津大學、華北電力大學的兩個專家團隊的研究結果顯示，東部地區1千瓦時的自發電成本，低于特高壓西電東送1千瓦時的電力成本。因此，中東部地區的能源結構要從現在的“外供為主、煤電為主”逐步轉變為“高比例自給、多元并舉”，把“西電東送”這種“遠方來”模式和自發自用的“身邊來”模式相結合。
深刻把握低碳轉型的戰略路徑
基于上述認識和判斷，實現“雙碳”目標的戰略路徑主要有以下八個方面。
第一，提升經濟發展質量和效益，以產業結構優化升級為手段來實現經濟發展與碳排放脫鉤。實現經濟發展和碳排放脫鉤，首先要培育壯大戰略性新興產業，實現第二產業比重逐步下降后趨穩，并推動內部結構優化升級，嚴控“兩高”行業產能，推動制造業向產業鏈、價值鏈高端邁進。其次要推動數字化、綠色化協同發展，賦能各行業節能降耗、提質增效，構建綠色低碳新產業、新業態。最后要優化產業空間布局，推動產業集聚發展，因地制宜進行空間上的合理布局和統籌安排，例如“東數西算”工程。
碳達峰是二氧化碳排放量由增轉降的歷史拐點，標志著碳排放與經濟發展實現脫鉤。在發展初期，無論是美國還是歐洲，其人均GDP和人均二氧化碳排放量都是呈正相關的；隨著經濟發展達到一定水平后，人均GDP繼續增加，人均二氧化碳排放量卻不再增加，二者失去正相關性，即實現“脫鉤”，而這個脫鉤的拐點就意味著實現了碳達峰。究其原因，主要是產業結構的變化以及能源效率的提高。當前，我國正在邁向碳達峰的路上，且已經接近歐盟人均二氧化碳排放量的上限，即將到達經濟繼續增長而碳排放不再增長的階段，實現碳達峰。
第二，打造清潔低碳安全高效的能源體系是實現碳達峰碳中和的關鍵和基礎。實現“雙碳”目標要靠能源轉型，打造現代能源體系是中國能源轉型發展的必然要求，是實現“雙碳”目標的重中之重。要堅持節能與提效“雙輪驅動”，供給與消費“兩端發力”，繼續推動單位GDP能耗和碳排放的下降；要逐步地、平穩地、安全地推動能源結構從化石能源為主轉向非化石能源為主。未來我國非化石能源占比將逐步提高，預計2035、2050、2060年將分別達到32%、64%、80%。
第三，加快構建新能源占比逐漸提高的新型電力系統，安全穩妥實現電力行業凈零排放。首先，穩妥推進煤電減量，在提升煤電效能和靈活性標準、支持可再生能源更好發展的同時，實現存量煤電安全有序清潔利用，并逐步過渡到存量替代。其次，要發展儲能來促進新能源消納，近期要著力抽水蓄能，保證電力平衡和系統慣量，中遠期要大力發展新型儲能和制氫。最后，要發揮市場作用消納新能源，建立完善容量補償機制及電力輔助服務市場價格機制，完善電力預警機制，利用需求側響應、虛擬電廠等技術輔助新能源消納。對于進一步解決新能源的間歇性、波動性問題，要構建新能源占比逐漸提高的新型電力系統，做到橫向多能互補和縱向源、網、荷、儲、發、輸、配、用協調規劃，調動包括商業儲能在內的各種靈活性資源對系統進行調節，構建安全可靠的新型電力系統。
第四，以電氣化和深度脫碳技術為支撐，推動工業部門碳排放有序達峰和漸進中和。工業部門專家分析認為，通過采取產能控制、工藝升級、能效提升、能源替代等措施，工業部門在2025年左右整體上可以實現碳達峰，鋼鐵、水泥等行業在“十四五”時期可以實現碳達峰。通過工業替代升級、電氣化改造和深度減排，2060年工業部門直接碳排放可降至5億噸，屆時再適當應用CCUS（碳捕集與封存）、BECCS（生物質能碳捕集與封存）等技術就可以實現碳中和。
第五，通過高比例電氣化實現交通工具低碳轉型，推動交通部門實現碳達峰碳中和。交通部門要通過燃料替代、能效提升、結構優化三方面舉措實現碳減排。相關分析指出，預計交通部門2030年～2035年可以實現碳達峰，2060年約85%的交通能源能夠通過清潔能源進行供給，碳排放可以控制在5億噸以內。具體來看，首先要實施能源替代和燃料替代，提高運輸工具電氣化水平，即2030年電動乘用車銷量占比達到40%以上，2050年基本實現電動化；2030年電動商用車銷量占比達到10%，2060年實現載重汽車電動化。其次要推動鐵路電動化，推動內河航運船舶電氣化替代。最后要推動可持續航空燃料和氫燃料電池等航空燃料替代，進一步減少燃油燃燒產生的碳排放，助力未來航空業的低碳發展。
第六，以突破綠色建筑關鍵技術為重點，實現建筑用電用熱零碳排放。建筑的節能改造潛力很大，要加強新建建筑節能和既有建筑節能改造與延壽，倡導節約優先，避免大拆大建，同時要突破和應用新技術。推進建筑電氣化，要重點發展“光儲直柔”新型建筑配電系統、以屋頂光伏為基礎的農村新型能源系統以及電動車智能充放電系統；要發展清潔供暖、供冷技術，繼續在多地探索推行核能供暖，逐步普及跨季節儲熱和電熱泵等技術，確保于2030年前完成散燒煤替代。在以上基礎上，建筑領域可于2030年前實現碳達峰，2060年實現碳中和。
第七，強化實現碳中和“最后一公里”的碳移除托底技術保障。少量的碳排放是不可避免的，預計到2060年全國仍需排放26億噸二氧化碳當量的溫室氣體，對于這部分溫室氣體排放，相關企業可通過林業碳匯、CCUS以及二氧化碳驅油等技術加以移除，在此基礎上實現碳中和。同時，要加快制定碳移除行動方案，加大碳移除技術攻關和產業培育力度，推進林業碳匯和CCS/CCUS集成示范工程，健全相關政策和制度體系。
第八，加快構建減污降碳一體謀劃、一體部署、一體推進、一體考核機制，建立健全減污降碳協同推進的戰略、規劃、政策和行動體系。完善碳交易制度，促進低碳產品價值轉化和碳資產價值實現；不斷擴大綠色低碳產品供給和消費等激勵機制；培育全社會綠色低碳的生活方式和消費方式。
不同于發達國家先解決環境污染、再應對氣候變化的路徑，我國既要減污，實現生態環境質量根本好轉，同時又要有效控制碳排放，為實現碳達峰碳中和目標筑牢基礎。減污和降碳雖然是兩個概念，但在目標等方面存在諸多一致性，都需要依靠碳交易制度限制碳的排放。因此，要從生態系統整體性出發，更加注重綜合治理、系統治理、源頭治理，加快構建減污降碳一體謀劃、一體部署、一體推進、一體考核的制度機制，實現減污降碳協同增效。
能源的安全、經濟和綠色缺一不可
能源安全是關系國家經濟社會發展的全局性、戰略性問題。過去有觀點認為，能源體系的經濟可行、安全可靠、綠色低碳是不可兼得的，即所謂的“不可能三角”。但是，實現經濟高質量發展需要高質量的能源作為保障，三個角哪一個都不能放棄——安全可靠是對能源系統的基本要求；經濟可行的能源才會被社會接受和認可；綠色低碳是能源可持續發展的必然要求。所以，推進“雙碳”戰略，需要新型能源系統逐步滿足這三個目標，使之成為一個“可能三角”，這才是高質量的能源系統。
其實，這個“可能三角”是完全可以實現的。例如能源在綠色低碳轉型和安全可靠供應方面便是并行不悖的。我國的能源低碳轉型堅持“先立后破”原則，即在“后破”傳統能源的前提下，“先立”可再生能源，對于非化石能源而言，這樣的低碳轉型是在做“加法”。由此看來，低碳轉型和能源安全不但不會產生沖突，而且會使能源系統更趨安全穩定。這一系統的安全性還體現在，可再生能源資源是我們自己能夠掌控的，不像油氣資源較高依賴國際市場，深受國際地緣政治局勢的影響。因此，低碳轉型和能源安全并行不悖，開發可再生能源有利于保障我國能源體系的獨立性和安全性。
當前，我國的化石能源占比還很大，仍然是經濟發展的“壓艙石”。未來，化石能源和非化石能源要協調互補，堅持“先立后破”，構建更具韌性的能源體系，推動新能源高質量發展，統籌好新能源發展和國家能源安全。
必須靠科技創新支撐低碳轉型
需要特別注意的是，如期實現碳達峰碳中和，僅靠現有技術是不夠的，必須依靠科技創新，特別是做好自主創新。我國碳排放基數較大，從碳達峰到碳中和歷時短，所以必須以關鍵技術的重大突破來支撐和實現高質量可持續發展下的碳中和。具體來看，主要有以下四個方面的關鍵技術。
在能源領域，主要有煤炭方面的煤炭綠色智能高效開發利用、煤氣化的利用、煤粉預熱燃燒技術、循環流化床高溫后燃等技術；核能方面的可控核聚變、加速器驅動次臨界潔凈核能系統（ADS）、固有安全核電、釷基熔鹽堆等技術；此外，還有綠氫、高效太陽能電池、海上風電固定式和漂浮式以及全直流技術、新型儲能、可再生合成燃料、液體陽光、綠甲醇、新能源發電支撐、超導電纜、“光儲柔直”建筑、多能轉換與綜合利用、智能電網運行調度、農村光伏能源系統、新能源為主體的新型電力系統，等等。在工業領域，主要有工業數字化、氫冶金、全廢鋼電爐流程、二氧化碳化工利用、氫能煅燒水泥熟料、關鍵金屬礦物質開發循環利用等技術。在交通領域，主要有可持續航空燃料、新能源汽車與電網互動、氫燃料電池電堆、船舶電動化、氫燃料航空發動機、生物乙醇等技術。在規模化碳移除領域，主要有生物質能結合、直接空氣碳捕集與封存、深水水下采油樹等技術。另外，還要健全綠色低碳科技創新體系，如建立科技創新聯合體，鼓勵產學研用聯合攻關，健全低碳技術標準體系，建設推進低碳能源數字化發展的數據中心，等等。
實現“雙碳”目標是一個復雜的系統工程，是一個長達幾十年的科學轉型過程，需要深度的管理創新、科技創新、金融支持和企業參與。落實“雙碳”行動具有較強的政策性，需要把握好節奏、積極而穩妥地推進。一方面要防止一刀切、簡單化，同時又要防止因轉型不力而導致的技術落后和無效投資?？傊?，要做到“先立后破”，把好事辦好，推動經濟社會變革和進步，讓人民群眾在綠水青山中共享自然之美、生命之美、生活之美。
2060年前實現碳中和是一個重要的里程碑，但也只是一個里程碑，并不是終點。人類社會還要繼續進步和發展，未來社會要靠未來能源的支撐。從未來能源的角度，可以更好地理解實現“雙碳”目標的重要意義和歷史地位。
參考文獻
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The Realistic Challenge and Countermeasures
to Realize the "Dual Carbon" Goals in China
Du Xiangwan
Abstract: To achieve the goals of carbon peak and carbon neutrality is a broad and profound economic and social systemic change. It is necessary to improve the ability of strategic thinking, maintain the pace of work in a scientific manner, and highlight the integrity, correlation and synergy of the "dual carbon" work. Based on the actual situation of China's energy resource endowment, it is also necessary to grasp the dialectical relationship between energy security, economy and green development, and use major breakthroughs in key technologies to support and achieve the "dual carbon" goal. It is important to improve the quality and efficiency of economic development so as to optimize and upgrade the industrial structure as a means to decouple economic development from carbon emissions; build a clean, low-carbon, secure and efficient energy system; accelerate the construction of a new power system with a gradually increasing proportion of new energy, and safely and steadily achieve net zero emissions in the power sector; promote orderly peaking and gradual neutralization of carbon emissions in the industrial sector, supported by electrification and deep decarbonization technologies; promote the transport sector to achieve carbon peak and carbon neutrality goals with low-carbon transformation of transport vehicles through high proportion of electrification; focus on making breakthroughs in the key technologies of green buildings to achieve zero carbon emissions of buildings for their heating systems and electricity consumption; strengthen the technical support for carbon removal to achieve carbon neutrality's "last mile"; accelerate the establishment of a mechanism for integrated planning, deployment, promotion and assessment of carbon reduction; and establish a sound strategy, planning, policy and action system for integrated pollution reduction and carbon reductio.
Keywords: carbon peak, carbon neutrality, energy revolution, technological innovation, sustainable development
責 編∕張 貝 美 編∕周群英
