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中國網/中國發展門戶網訊 人類活動已造成全球氣溫較工業化前水平升高約1℃。按照這一趨勢，2030—2052年升溫幅度將達到1.5℃，自然和人類系統將面臨更高的氣候風險。2015年，195個國家達成《巴黎協定》，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。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）。
碳中和內涵與發展
“碳中和”（carbon neutrality）一詞最早出現在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策劃概念提出，主要從能源技術角度關注實現碳中和的路徑。
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）制定發布《碳中和承諾規范》，從產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。
2018年，聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）給出了福斯零件涉及“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”的內涵一致，是指在規定時期內全球人為二氧化碳去除量抵消人為二氧化碳排放量，實現二氧化碳凈零排放；“凈零排放”是指規定時期內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；“氣候中汽車機油芯和”是指人類活動對氣候系統沒有產生凈影響，這是從對氣候系統的影響角度出發來定義的，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的所有溫室氣體；部分國家出于產業結構的考慮，明確提出藍寶堅尼零件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（圖1）。一方面，需要能源、工業、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系統等碳匯能力，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革命以來由化石能源驅動的經濟社會體系帶來巨大沖擊，并必將推進全維度社會系統的轉型升級，世界各國和科技界均對此給予了高度的重視。
國際碳中和戰略行動布局
當前，主要國際組織積極協調行動，推動人類社會向碳中和轉型。例如，聯合國環境規劃署發布推動能源、工業、建筑和城市、交通、農業和食品、森林和土地利用六大重點行業向碳中和轉型的舉措；國際能源署深入分析2050年全球能源行業實現凈零排放的路徑，呼吁各國政府加快清潔能源創新；國際可再生能源機構呼吁全球加快構建以可再生能源、綠色氫能和現代生物質能為主的能源體系；聯合國全球契約組織提出全球企業實現碳中和的方案。汽車空氣芯圍繞碳循環、數字技術、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等領域的科技部署對實現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，將碳中和作為發展目標的以發達國家為主，而發展中國家數量較少。本文梳理了主要發達國家/地區近期的相關戰略行動（圖2），從中可以發現：Benz零件逐漸采取立法形式確定碳中和目標，并加強相關工作的監管與推進，但法律實施力度尚不明確；密集發布清潔能源相關戰略，加快推進氫能等新興產業發展（表1），同時對氫能在制備、儲運和應用方面的發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濟低碳轉型發展等。
歐盟：構建頂層設計較完善的碳中和政策體系，將能源系統轉型作為經濟脫碳的戰略重點
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濟體，歐盟設置了階段性減排規劃。2018年11月，歐盟首次提出2050年氣候中和愿景 。2019年12月Audi零件，歐盟發布《歐洲綠色協議》，提出到2030年實現溫室奧迪零件氣體排放比1990年水平減少50%—55%，到2050年實現氣候中和的目標，并制定了能源、工業、建筑、交通、農業、生態和環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，歐盟還發布了《能源系統一體化戰略》《歐洲氫能戰略》《綜合能源系統2020—2030年研發路線圖》《歐洲新工業戰略》《循環經濟行動計劃》《2030年生物多樣性戰略》《森林戰略》等領域戰略規劃，通過減少排放、投資綠色技術和保護自然環境等路徑實現溫室氣體凈零排放。
推動能源系統轉型被視為歐盟實現氣候中和目標的關鍵驅動因素。歐盟將在提高能源效率，發展可再生能源，發展可持續和智能交通，發展競爭性產業和循環經濟，推動基礎設施建設和互聯互通，發展生物經濟和天然碳匯，發展 CCUS等領域開展聯合行動 。歐盟以可再生能源為核心替代化石能源，不斷提高電VW零件氣化，將發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BMW零件碳交易系統，主要對能源、工業和航空行業碳排放進行約束。歐盟未來將對交通和建筑行業進一步約束，并收緊碳交易系統。歐盟還將于2026年Bentley零件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：圍繞多行業布局具體脫碳戰略，重點資汽車材料報價助優勢低碳技術的研發
英國是全球最早以法律形式確立減排目標的國家，并圍繞重點行業制定了詳細的減排戰略。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、綠色金融與創新10個方面部署了英國加速實現溫室氣體凈零排放的整體路徑。能源、工業、交通、基礎設施、建筑等領域減排是英國實現凈零排放目標的關鍵，英國為此制定專門脫碳戰略，提出了各行業的針對性目標，包括：《國家基礎設施戰略》《能源白皮書：推動零碳未來》《工業脫碳戰略》《交通脫碳計劃》《英國氫能戰略》等。
英國高度重視其最具優勢的低碳技術汽車零件報價研發。英國在溫室氣體去除、CCUS、可再生能源、建筑和工業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10億英鎊的凈零臺北汽車零件創新投資組合計劃⑧，用于開發關鍵的低碳技術，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、工業燃料轉臺北汽車材料換、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新發展
2021年，美國總統拜登宣布重返《巴黎協定》，提出2035年實現無碳電力、2050年實現碳中和的最新目標，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氣候政策辦公室、成立國家氣候特別工作組、制定聯邦清潔電力和汽車采購戰略、油氣分離器改良版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新技術的發展，確保2050年實現100%的清潔能源經濟。通過相繼發布《美國能源創新法案》《建設現代化、可持續的基礎設施與公平清潔能源未來計劃》《清潔能源革命與環境正義計劃》《儲能大挑戰路線圖》 《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新，支持清潔能源經濟轉型。
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展低碳循環產業
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，發布《2050年綠色增長戰略》，針對能源、交通、制造業、建筑等14個產業，提出了到2050年實現碳中和的發展目標和重點任務，以推進產業電氣化發展及循環經濟轉型，推動電力部門深度脫碳，加快發展碳循環和資源化利用。2021年6月，更新《2050年碳中和綠色增長戰略》，將海上風電產業納入新賓士零件一代可再生能源產業體系，合并氨燃料和氫能產業，并新增了新一代熱能產業。
韓國。2020年12月，發布《2050年碳中和戰略》 ，提出經濟結構低碳化、構建低碳產業生態圈、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年實現碳中和。“綠色新政”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、綠色產業和 CCUS等綠色技術的發展。同時，《碳中和科技創新推進戰略》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、工業流程改進、運輸能效、建筑能效和數字化等10項實現碳中和的關鍵核心綠色技術。
各國碳中和戰略的科技布局共性特點分析
通過梳理發達國家和地區碳中和戰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略布局的核心。重點是大力發展可再生能源，逐步減少煤炭等化石燃料使用，推動能源終端消費電氣化。促進產業低碳轉型是各國建立綠色經濟的著力點。大力推動高能耗、高排放工業部門低碳和零碳轉型，重點建立低碳產業示范集群，加速建筑節能改造和綠色轉型，推進交通電氣化、綠色化。保賓利零件護并增強陸地和海洋生態系統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。
實現碳中和目標是一項艱巨的挑戰，要求各國清潔能源技術創新發生質的飛躍。根據國際能源署的統計，全球電氣化、氫能、生物能源及 CCUS等關鍵技術領域的創新投入僅為成熟低碳發電技術和能效技術公共研發資金的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階段的技術。當前各國的研究部署與實現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、建筑等系列產業，與國家能源結構和產業結構息息相關。要實現人為碳源排放降低與人為碳匯的增強，涉及能源、資源、生態、大氣、海洋、工程、技術、管理等諸多學科及其綜合研究，同時這一延續數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、接續發展。通過綜合分析國際碳中和戰略行動布局及碳中和的科技內涵，本文研究團隊開展專家調查法（德爾菲法）和文獻調研，編制形成了技術清單；針對實現碳中和所需的“減排”和“增匯”兩條根本Skoda零件路徑，圍繞“構建零碳能源體系”“再造低碳產業流程”“生態固碳增匯/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，激發后續研究不斷完善。
全面革新工業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”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。能源和工業結構中大規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，發展碳基能源高效催化轉化、新型熱力循環與高效熱功轉換系統、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，化石能源發展重點將由碳燃料向碳材料轉變，以實現寶貴碳資源高附加水箱水值利用。
可再生能源高效轉化利用變革性原理和低成本規模化儲能新方法。在可再生能源高效轉化利用方面，優先推進構建高比例可再生能源系統替代化石能源。近期：重點研發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、海洋能規模化高效利用、分布式多能互補與供需互動、靈活友好并網等關鍵核心技術；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和消費中的比重，并逐步成為主體能源。在低成本規模化儲能方面，開發超越傳統體系的儲能新材料與系統，研究電/熱/機械能與化學能之間相互轉化規律。近期：加快推進大規模長壽命物理儲能技術應用；中遠期：發展新型電化學能量儲存與轉化機制，以變革傳統鋰離子電池為代表的儲能體系，實現長壽命、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。發展安全、高效、經濟、可持續的先進核能系統。近中期：攻克先進核裂變能燃料循環、裂變燃料增殖與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世紀中葉實現聚變商用，充分發揮核能戰略性能源作用。
新能源化學體系構建。推動氫/氨等新能源化學體系的建立，解決新能源開發與轉化過程中的重大科學問題。近期：加快發展低碳高效的綠氫/氨制備、儲運技術；中遠期：開發不同場景下基于氫/氨的新汽車零件進口商型系統概念，以氫/氨作為關鍵能源載體實現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部門的脫碳。
新型電力系統多時空耦合與系統形態演化。構建新型電力系統，實現高比例的新能源廣泛接入、高彈性電網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：研究提升電力系統的靈活調節能力，加強新能源消納和存儲，并推動源網荷儲的互動融合，提升系統運行效率，實現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、大數據、物聯網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權的新型電力系統關鍵技術體系。
能勢匹配和多能互補綜合利用。未來能源體系將發展為多能融合綜合系統，需攻克能源生產、輸配、存儲、消費等環節的多能耦合和優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，開發多能系統規劃設計及運行管理技術；中遠期：能源體系發展為多能融合綜合系統，深度融合新一代信息技術形成智慧能源新產業，保障能源利用與生態文明同步協調發展。
推動鋼鐵、水泥、化工、有色冶金等高碳工業生產流程的低碳再造，促進交通和建筑行業電氣化和燃料替代
聚焦工業原料/燃料替代、過程工藝革新、能量梯級回收和資源循環利用，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：大力推進鋼鐵業電氣化應用技術、節能增效技術、物質能量回收技術；中遠期：發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，同時在鋼鐵全產業鏈深度融合二氧化碳低成本捕集、合成化學品等減排技術，推進鋼化聯產融合發展。有色金屬冶煉領域。近期：發展有色金屬短流程制備技術，提高有色冶金業的電氣化水平；保時捷零件中期：發展生物質、氫燃料替代化石能源，推進有色金屬回收與循環利用；遠期：開發濕法冶金、生物冶金等顛覆性流程再造工藝。
可持續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變發展“分子煉煤”技術，在分子水水箱精平上認識化石資源組成及轉化規律實現煉化增效，結合能源結構的變革，實現化工轉化以油品為主向高附加值的化學品汽車冷氣芯、材料轉型；中遠期：研究發展綠色碳科學，重點研究可再生能源/氫與重要化工和化學品生產過程的深度耦合途徑，發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：重點發展低鈣熟料水泥、非碳酸鹽鈣質原料替代技術、節能增效技術；中遠期：發展過程電氣化，應用生物質、氫等清潔替代燃料，研發太陽能供熱窯爐系統等流程再造、非鈣體系膠凝材料等顛覆性技術重構水泥生產工藝，并在水泥行業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。
綠色節能與智能建筑設計理論與方法。近期：大幅提升建筑業的電氣化水平，推廣成熟的建筑節能技術；中期：推進零碳供熱制冷、低碳燃料、電力供需平衡優化；遠期：發展需求可調的零碳建筑設計與環境營造技術、建筑智能化技術等。
智能低碳交通系統。近中期：大幅提升交通業的電氣德系車零件化水平，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，發展基于先進信息技術的智能交通運輸系統。
保護并增強陸地和海洋生態系統的固碳能力，發展碳轉化利用等相關負排放科技
聚焦揭示生態系統碳匯格局、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。
碳收支監測與自然碳匯潛力。系統監測與評估生態系統碳循環過程及其固碳功能。開展碳循環過程多維觀測，構建天空地聯網綜合觀測體系和下一代地球系統模型，認識生態系統碳循環過程及其時空演變機制，量化陸地和海洋生態系統的碳匯容量與固碳速率。揭示生態系統碳匯功能穩定性、增匯效應穩定性和持續性的生態學機制，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系統的增匯潛力。
推行“基于自然的解決方案”。發揮、保護、可持續管理和修復生態系統帶來的增匯潛力。從氣候與生物多樣性協同的角度深入研發和推進“基于自然的解決方案”汽車零件相關工作，發展山水林田湖草沙生態一體化保護和 TC:osder9follow7
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