【摘要】实现碳达峰碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，需要提高战略思维能力，科学把控工作节奏，突出整体性、关联性和协同性。要立足我国能源资源禀赋实际情况，把握好能源的安全、经济和绿色之间的辩证关系，以关键技术的重大突破来支撑和实现“双碳”目标。要提升经济发展质量和效益，以产业结构优化升级为手段来实现经济发展与碳排放脱钩；打造清洁低碳安全高效的能源体系；加快构建新能源占比逐渐提高的新型电力系统，安全稳妥实现电力行业净零排放；以电气化和深度脱碳技术为支撑，推动工业部门碳排放有序达峰和渐进中和；通过高比例电气化实现交通工具低碳转型，推动交通部门实现碳达峰碳中和；以突破绿色建筑关键技术为重点，实现建筑用电用热零碳排放；强化实现碳中和“最后一公里”的碳移除托底技术保障；加快构建减污降碳一体谋划、一体部署、一体推进、一体考核机制，建立健全减污降碳协同推进的战略、规划、政策和行动体系。
【关键词】碳达峰 碳中和 能源革命 技术创新 可持续发展
【中图分类号】 F426.2/X321 【文献标识码】A
【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2025.02.002
【作者简介】杜祥琬，中国工程院院士，中国工程院原副院长，中国工程物理研究院高级科学顾问，国家气候变化专家委员会名誉主任，俄罗斯国家工程院外籍院士，获国家科技进步特等奖。研究方向为应用核物理、强激光技术和能源战略。主要著作有《中国能源战略研究》《激光物理与技术研究》《低碳发展总论》《核物理与核军控研究》等。
引言
2020年9月22日，习近平主席在第75届联合国大会一般性辩论上宣布中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和，向世界宣告了中国经济社会发展全面绿色转型的决心和雄心，也标志着工业革命以来形成的发展模式在中国开始落幕。新的发展范式将会展现蓬勃生机和强劲活力，为中国和世界经济社会发展带来可持续的绿色繁荣。
党的二十大报告提出，“立足我国能源资源禀赋，坚持先立后破，有计划分步骤实施碳达峰行动”，“积极参与应对气候变化全球治理”，为推进碳达峰碳中和工作提供了根本遵循。“立足我国能源资源禀赋，坚持先立后破”，即立足基本国情，在确保能源安全、工业稳定的前提下，有力有序有效推进“双碳”目标。其中的重点工作是认识和研判我国能源资源禀赋中可“立”的内容。
近百年来，受人类活动和自然因素的共同影响，世界正经历着以全球变暖为显著特征的气候变化。国际社会已日益认识到气候变暖对人类当下及未来生存与发展造成的严重威胁和挑战，采取积极措施应对气候变化已成为全球共识。截至2024年5月，全球已有148个国家明确提出碳中和承诺，《联合国气候变化框架公约》的所有198个缔约方均已出台了应对气候变化的相关法律。
实现“双碳”目标，是顺应时代潮流，推动经济社会高质量发展、可持续发展的必由之路。习近平总书记深刻指出：“实现‘双碳’目标，不是别人让我们做，而是我们自己必须要做。”我国已进入新发展阶段，以碳达峰碳中和来驱动国家技术创新和发展转型，是破解资源环境约束突出问题、实现可持续发展的内在要求，是顺应新技术革命和产业变革的必然选择，是主动担当大国责任、推动构建人类命运共同体的迫切需要，同时也是缩小我国与主要发达国家发展水平差距的历史机遇。作为世界上最大的发展中国家，我国实施积极的应对气候变化国家战略和积极稳妥推进碳达峰碳中和，将对保护人类的地球家园、以高水平保护支撑高质量发展作出重要贡献。所以，我们对于实现碳达峰碳中和目标要坚定信心、保持战略定力。
我国低碳转型面临的困难和挑战
2020年，我国温室气体排放为139亿吨二氧化碳当量，约占全球温室气体排放总量的27%。其中，二氧化碳排放总量为116亿吨，其中能源活动排放量为101亿吨，占全球能源活动排放量的30%左右。同年，我国人均温室气体排放量大于10吨，是全球平均水平的1.5倍，其中人均排放二氧化碳大于7吨，是全球平均水平的1.7倍。
当前，我国尚未实现碳达峰，且还会有一定的温室气体排放增量。对我国来说，如期实现“双碳”目标绝非易事，面临温室气体减排幅度大、转型任务重、时间窗口紧等诸多困难与挑战。第一，产业结构偏重。当前，我国第二产业对GDP的贡献约为40%，第二产业的能源消费占比约为68%。第二，能源结构偏煤。以2023年为例，我国煤炭消费占能源消费总量的55.3%。第三，综合效率偏低。我国能源强度约为全球平均水平的1.5倍，是经济合作与发展组织（OECD）国家平均水平的2.7倍。所以，我国亟须推动经济社会发展和能源系统全面绿色低碳转型。更为不易的是，我国从碳达峰到碳中和的过渡期仅有30年，远远短于发达国家所用时间（约50年～70年），所以我国经济社会发展转型和能源转型要有更快的“加速度”，同时也面临着更加严峻的挑战。需要看到，无论是与全球平均水平相比，还是与发达国家水平相比，我国的碳强度和能源强度均明显偏高。要控制温室气体排放并实现“双碳”目标，必须实现碳强度和能源强度的下降。
实现碳达峰碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，需要提高战略思维能力，把系统观念贯穿“双碳”工作全过程，科学把控工作节奏，突出整体性、关联性和协同性。要坚持行业和地区梯次有序的碳达峰原则，鼓励已经达峰的地区碳排放不再增长，推动排放处于平台期和可再生能源丰富的地区尽早达峰，钢铁、水泥等工业领域的高碳行业要加快工业绿色低碳技术变革，力争率先达峰；与此同时，继续采取降碳脱碳和碳移除措施。2060年，我国温室气体排放有望降至26亿吨二氧化碳当量，其中二氧化碳排放可以控制在大约20亿吨。届时，我国碳移除能力（主要是森林碳汇）约可达到26亿吨二氧化碳当量，基本上可以实现碳中和的目标。
重新审视我国的能源资源禀赋
我国的能源资源禀赋常常被概括为“富煤、缺油、少气”六个字。事实上，这只是针对化石能源而言的。迄今为止，在全球的一次能源消费结构当中，化石能源仍然占据主导地位。尽管如此，“富煤、缺油、少气”已经不能准确描述我国的能源资源分布状况了。丰富的可再生能源资源是我国能源资源的重要组成部分，对于应对气候变化和全球变暖至关重要。可再生能源（例如太阳能、风能、生物质等）的使用起源于人类早期历史，且更具有可持续发展的潜力。目前，我国已经开发的可再生能源不到技术可开发资源量的十分之一，随着技术开发能力的提升，可再生能源转化的量级也会随之增加，具有广阔的发展前景。我们需要根据最新实践和研究数据，重新认识和完整准确地把握我国的能源资源禀赋，从而为我国能源转型奠定准确的基础性认知。
正确认识“富煤”。事实上，我国人均煤炭资源占有量仅是世界平均水平的一半，也就是说，我国并非真正“富煤”，而是相对而言的。虽然我国煤炭资源储藏量很大，但是可供技术开发的资源并不充裕。我国现有煤炭科学产能可供开发资源量约为3258亿吨，其中在产煤矿可供开发资源量（技术可开发）约为1710亿吨。这就意味着按照现在每年40多亿吨的开采水平推算，我国煤炭可开采年限已不足40年。煤是不可再生资源，关于这一点，已经形成了广泛共识。未来，要推动煤炭清洁高效利用，促进煤炭消费转型升级。
“缺油少气”是事实。石油和天然气产业是我国能源产业的重要组成部分，是工业经济运行的“血脉”。2023年，我国原油年产量2.08亿吨，天然气产量达2300亿立方米，国内油气产量当量超过3.9亿吨，年均增幅达1170万吨油当量。同时也要看到，我国的石油和天然气对外依存度仍然较高，且油气田储量相对有限。据测算，我国石油资源还可以开采约18年，天然气资源还可以开采约30年。未来，要推动单一油气业务向多元供能转型升级，力求打造多能互补、保障有力、高效灵活、经济适用的综合性能源供应服务体系。
可再生能源资源丰富。近年来，我国能源绿色低碳转型不断取得新突破。截至2024年9月底，全国可再生能源装机达到17.3亿千瓦，同比增长25%，约占我国总装机的54.7%。其中，风电光伏发电合计装机（11.8亿千瓦）已超过煤电装机（11.7亿千瓦），我国新能源发电装机规模首次超过煤电，电力生产供应绿色化深入推进。
当前，大力发展可再生能源已经成为全球能源转型和应对气候变化的重大战略方向。“双碳”目标作为可持续发展的内在要求，为可再生能源的快速增长提供了强大动能。2024年10月，国际能源署（IEA）发布的《2024年可再生能源报告：到2030年的分析与预测》（Renewables 2024: Analysis and forecasts to 2030）指出，2030年全球可再生能源将大幅度增长，中国将进一步巩固全球可再生能源发展的领导者地位，成为推动全球可再生能源装机增长的主要“驱动力”。相信在不久的将来，凭借丰富的资源储量，再辅以技术进步以及由此带来的成本下降，我国可再生能源将逐渐实现从“微不足道”到“举足轻重”再到“担当大任”的转变。
可再生能源可持续性以及资源可再生性的量值大小与技术开发能力密切相关。例如，过去只能利用70米～80米高的风能，如今随着百米以上风能利用技术的突破，风能资源储备将更加丰足。根据国家气候中心的评估数据，我国100米高度陆上风能资源技术可开发量为86.94亿千瓦，140米高度可达101.79亿千瓦。由此可见，更高的塔架、更先进的技术，意味着可利用更多风能资源，开辟更为广阔的市场。
加快发展可再生能源是加强生态文明建设、推动经济社会绿色低碳发展、积极稳妥推进“双碳”目标的必然要求，是发展绿色生产力的必由之路。现阶段，我国已开发的可再生能源还不到技术可开发资源量的十分之一，由此可见，我国能源低碳转型的资源基础是丰厚的。
东部地区应成为可再生能源发展的重点区域。长期以来，我国能源供应和能源需求呈逆向分布，不可避免造成能源的大容量、远距离输送，如西电东送、西气东输等，不仅需要投入大量资金，也在一定程度上造成了能源浪费和环境污染。过去人们提到能源一般只会想到煤炭、石油、天然气，由于对能源资源禀赋认知的局限性，东部一些电力负荷中心认为自身资源匮乏、能源自给率低，这虽是客观现实，但同时也是由于其尚未认识到区域内可再生能源的开发潜力，因而形成了对外来煤、电等资源的依赖。这是一个影响能源政策和能源战略的实际问题。
事实上，中国东部具备较高比例的能源自给能力，可以成为能源的“产消者（prosumer）”。所谓“产消者”，即自身不仅使用和消费能源，同时还能生产能源。例如BIPV（光伏建筑一体化），其兼具发电功能与建筑构件、建筑材料的功能，是光伏与建筑的深度结合，能够实现自发自用、寓电于民，还可以与集中式电网互动，在安全性、便捷性、后续维护方面都具备一定优势。未来应继续大力推进新能源的分散式开发，将开发重点由西北部地区向消纳较好的中东部地区转移，实现就近开发、就地利用，保障中东部地区能源供应，进一步提高经济和社会整体效益。
未来，应积极推进东部地区能源转型，加大本地能源供应力度，进一步提高东部地区能源自给率。来自天津大学、华北电力大学的两个专家团队的研究结果显示，东部地区1千瓦时的自发电成本，低于特高压西电东送1千瓦时的电力成本。因此，中东部地区的能源结构要从现在的“外供为主、煤电为主”逐步转变为“高比例自给、多元并举”，把“西电东送”这种“远方来”模式和自发自用的“身边来”模式相结合。
深刻把握低碳转型的战略路径
基于上述认识和判断，实现“双碳”目标的战略路径主要有以下八个方面。
第一，提升经济发展质量和效益，以产业结构优化升级为手段来实现经济发展与碳排放脱钩。实现经济发展和碳排放脱钩，首先要培育壮大战略性新兴产业，实现第二产业比重逐步下降后趋稳，并推动内部结构优化升级，严控“两高”行业产能，推动制造业向产业链、价值链高端迈进。其次要推动数字化、绿色化协同发展，赋能各行业节能降耗、提质增效，构建绿色低碳新产业、新业态。最后要优化产业空间布局，推动产业集聚发展，因地制宜进行空间上的合理布局和统筹安排，例如“东数西算”工程。
碳达峰是二氧化碳排放量由增转降的历史拐点，标志着碳排放与经济发展实现脱钩。在发展初期，无论是美国还是欧洲，其人均GDP和人均二氧化碳排放量都是呈正相关的；随着经济发展达到一定水平后，人均GDP继续增加，人均二氧化碳排放量却不再增加，二者失去正相关性，即实现“脱钩”，而这个脱钩的拐点就意味着实现了碳达峰。究其原因，主要是产业结构的变化以及能源效率的提高。当前，我国正在迈向碳达峰的路上，且已经接近欧盟人均二氧化碳排放量的上限，即将到达经济继续增长而碳排放不再增长的阶段，实现碳达峰。
第二，打造清洁低碳安全高效的能源体系是实现碳达峰碳中和的关键和基础。实现“双碳”目标要靠能源转型，打造现代能源体系是中国能源转型发展的必然要求，是实现“双碳”目标的重中之重。要坚持节能与提效“双轮驱动”，供给与消费“两端发力”，继续推动单位GDP能耗和碳排放的下降；要逐步地、平稳地、安全地推动能源结构从化石能源为主转向非化石能源为主。未来我国非化石能源占比将逐步提高，预计2035、2050、2060年将分别达到32%、64%、80%。
第三，加快构建新能源占比逐渐提高的新型电力系统，安全稳妥实现电力行业净零排放。首先，稳妥推进煤电减量，在提升煤电效能和灵活性标准、支持可再生能源更好发展的同时，实现存量煤电安全有序清洁利用，并逐步过渡到存量替代。其次，要发展储能来促进新能源消纳，近期要着力抽水蓄能，保证电力平衡和系统惯量，中远期要大力发展新型储能和制氢。最后，要发挥市场作用消纳新能源，建立完善容量补偿机制及电力辅助服务市场价格机制，完善电力预警机制，利用需求侧响应、虚拟电厂等技术辅助新能源消纳。对于进一步解决新能源的间歇性、波动性问题，要构建新能源占比逐渐提高的新型电力系统，做到横向多能互补和纵向源、网、荷、储、发、输、配、用协调规划，调动包括商业储能在内的各种灵活性资源对系统进行调节，构建安全可靠的新型电力系统。
第四，以电气化和深度脱碳技术为支撑，推动工业部门碳排放有序达峰和渐进中和。工业部门专家分析认为，通过采取产能控制、工艺升级、能效提升、能源替代等措施，工业部门在2025年左右整体上可以实现碳达峰，钢铁、水泥等行业在“十四五”时期可以实现碳达峰。通过工业替代升级、电气化改造和深度减排，2060年工业部门直接碳排放可降至5亿吨，届时再适当应用CCUS（碳捕集与封存）、BECCS（生物质能碳捕集与封存）等技术就可以实现碳中和。
第五，通过高比例电气化实现交通工具低碳转型，推动交通部门实现碳达峰碳中和。交通部门要通过燃料替代、能效提升、结构优化三方面举措实现碳减排。相关分析指出，预计交通部门2030年～2035年可以实现碳达峰，2060年约85%的交通能源能够通过清洁能源进行供给，碳排放可以控制在5亿吨以内。具体来看，首先要实施能源替代和燃料替代，提高运输工具电气化水平，即2030年电动乘用车销量占比达到40%以上，2050年基本实现电动化；2030年电动商用车销量占比达到10%，2060年实现载重汽车电动化。其次要推动铁路电动化，推动内河航运船舶电气化替代。最后要推动可持续航空燃料和氢燃料电池等航空燃料替代，进一步减少燃油燃烧产生的碳排放，助力未来航空业的低碳发展。
第六，以突破绿色建筑关键技术为重点，实现建筑用电用热零碳排放。建筑的节能改造潜力很大，要加强新建建筑节能和既有建筑节能改造与延寿，倡导节约优先，避免大拆大建，同时要突破和应用新技术。推进建筑电气化，要重点发展“光储直柔”新型建筑配电系统、以屋顶光伏为基础的农村新型能源系统以及电动车智能充放电系统；要发展清洁供暖、供冷技术，继续在多地探索推行核能供暖，逐步普及跨季节储热和电热泵等技术，确保于2030年前完成散烧煤替代。在以上基础上，建筑领域可于2030年前实现碳达峰，2060年实现碳中和。
第七，强化实现碳中和“最后一公里”的碳移除托底技术保障。少量的碳排放是不可避免的，预计到2060年全国仍需排放26亿吨二氧化碳当量的温室气体，对于这部分温室气体排放，相关企业可通过林业碳汇、CCUS以及二氧化碳驱油等技术加以移除，在此基础上实现碳中和。同时，要加快制定碳移除行动方案，加大碳移除技术攻关和产业培育力度，推进林业碳汇和CCS/CCUS集成示范工程，健全相关政策和制度体系。
第八，加快构建减污降碳一体谋划、一体部署、一体推进、一体考核机制，建立健全减污降碳协同推进的战略、规划、政策和行动体系。完善碳交易制度，促进低碳产品价值转化和碳资产价值实现；不断扩大绿色低碳产品供给和消费等激励机制；培育全社会绿色低碳的生活方式和消费方式。
不同于发达国家先解决环境污染、再应对气候变化的路径，我国既要减污，实现生态环境质量根本好转，同时又要有效控制碳排放，为实现碳达峰碳中和目标筑牢基础。减污和降碳虽然是两个概念，但在目标等方面存在诸多一致性，都需要依靠碳交易制度限制碳的排放。因此，要从生态系统整体性出发，更加注重综合治理、系统治理、源头治理，加快构建减污降碳一体谋划、一体部署、一体推进、一体考核的制度机制，实现减污降碳协同增效。
能源的安全、经济和绿色缺一不可
能源安全是关系国家经济社会发展的全局性、战略性问题。过去有观点认为，能源体系的经济可行、安全可靠、绿色低碳是不可兼得的，即所谓的“不可能三角”。但是，实现经济高质量发展需要高质量的能源作为保障，三个角哪一个都不能放弃——安全可靠是对能源系统的基本要求；经济可行的能源才会被社会接受和认可；绿色低碳是能源可持续发展的必然要求。所以，推进“双碳”战略，需要新型能源系统逐步满足这三个目标，使之成为一个“可能三角”，这才是高质量的能源系统。
其实，这个“可能三角”是完全可以实现的。例如能源在绿色低碳转型和安全可靠供应方面便是并行不悖的。我国的能源低碳转型坚持“先立后破”原则，即在“后破”传统能源的前提下，“先立”可再生能源，对于非化石能源而言，这样的低碳转型是在做“加法”。由此看来，低碳转型和能源安全不但不会产生冲突，而且会使能源系统更趋安全稳定。这一系统的安全性还体现在，可再生能源资源是我们自己能够掌控的，不像油气资源较高依赖国际市场，深受国际地缘政治局势的影响。因此，低碳转型和能源安全并行不悖，开发可再生能源有利于保障我国能源体系的独立性和安全性。
当前，我国的化石能源占比还很大，仍然是经济发展的“压舱石”。未来，化石能源和非化石能源要协调互补，坚持“先立后破”，构建更具韧性的能源体系，推动新能源高质量发展，统筹好新能源发展和国家能源安全。
必须靠科技创新支撑低碳转型
需要特别注意的是，如期实现碳达峰碳中和，仅靠现有技术是不够的，必须依靠科技创新，特别是做好自主创新。我国碳排放基数较大，从碳达峰到碳中和历时短，所以必须以关键技术的重大突破来支撑和实现高质量可持续发展下的碳中和。具体来看，主要有以下四个方面的关键技术。
在能源领域，主要有煤炭方面的煤炭绿色智能高效开发利用、煤气化的利用、煤粉预热燃烧技术、循环流化床高温后燃等技术；核能方面的可控核聚变、加速器驱动次临界洁净核能系统（ADS）、固有安全核电、钍基熔盐堆等技术；此外，还有绿氢、高效太阳能电池、海上风电固定式和漂浮式以及全直流技术、新型储能、可再生合成燃料、液体阳光、绿甲醇、新能源发电支撑、超导电缆、“光储柔直”建筑、多能转换与综合利用、智能电网运行调度、农村光伏能源系统、新能源为主体的新型电力系统，等等。在工业领域，主要有工业数字化、氢冶金、全废钢电炉流程、二氧化碳化工利用、氢能煅烧水泥熟料、关键金属矿物质开发循环利用等技术。在交通领域，主要有可持续航空燃料、新能源汽车与电网互动、氢燃料电池电堆、船舶电动化、氢燃料航空发动机、生物乙醇等技术。在规模化碳移除领域，主要有生物质能结合、直接空气碳捕集与封存、深水水下采油树等技术。另外，还要健全绿色低碳科技创新体系，如建立科技创新联合体，鼓励产学研用联合攻关，健全低碳技术标准体系，建设推进低碳能源数字化发展的数据中心，等等。
实现“双碳”目标是一个复杂的系统工程，是一个长达几十年的科学转型过程，需要深度的管理创新、科技创新、金融支持和企业参与。落实“双碳”行动具有较强的政策性，需要把握好节奏、积极而稳妥地推进。一方面要防止一刀切、简单化，同时又要防止因转型不力而导致的技术落后和无效投资。总之，要做到“先立后破”，把好事办好，推动经济社会变革和进步，让人民群众在绿水青山中共享自然之美、生命之美、生活之美。
2060年前实现碳中和是一个重要的里程碑，但也只是一个里程碑，并不是终点。人类社会还要继续进步和发展，未来社会要靠未来能源的支撑。从未来能源的角度，可以更好地理解实现“双碳”目标的重要意义和历史地位。
参考文献
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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
责 编∕张 贝 美 编∕周群英
