“碳达峰”和“碳中和”里的碳是指二氧化碳。过去的200年里，人类向大气层排放了数万亿吨二氧化碳，如同给地球穿了个“棉袄”，让地球无法散热，温度持续升高。

　　不少科学家认为，碳排放导致全球变暖，极端天气事件增加，对生命系统形成威胁。在这一背景下，世界各国以全球协议的方式减排温室气体，我国由此提出“碳达峰”和“碳中和”目标。

　　在经济结构、技术条件没有明显改善的情况下，温室气体减排等约束的强化将压缩我国的经济增长空间。要解决这一矛盾，就要处理好发展与减排、整体与局部、短期与中期长期的关系，要认真研究如何更好发挥科技在整个“碳达峰”“碳中和”中的战略支撑作用。

　　近日，召开的科技部碳达峰与碳中和科技工作领导小组会议，部署了三项工作：一是要抓紧研究形成《碳达峰碳中和科技创新行动方案》，统筹推进科技创新支撑引领碳达峰碳中和工作；二是要加快推进碳中和技术发展路线图的编制，提出我国碳中和技术选择、发展路径和有关部署建议；三是推动设立“碳中和关键技术研究与示范”重点专项。

　　实现碳达峰、碳中和有何路径？怎样用科技创新助力能源转型和革命？由中国科学院科技战略咨询研究院等机构联合组织的《新能源技术研究的机遇与挑战》报告在京发布。

　　报告对2000年至2019年全球太阳能、风能、生物质能、地热能、核能、氢能、储能、能源互联网等8个不同新能源技术领域整体及其20项代表性技术主题进行系统分析，为全球和中国新能源技术的研发和部署提供科学依据，为科学实现碳达峰、碳中和提供参考。

　　科学谋划“双碳”“施工图”

　　碳达峰、碳中和工作怎么干？近期中央明确了碳达峰、碳中和工作的定位，尤其为今后5年做好碳达峰工作谋划了清晰的“施工图”。

　　专家指出，作为实现碳达峰、碳中和的重要路径，新能源与可再生能源势必加快进入能源体系主流，促进基础理论、技术链条和产业形态等环节有所突破。

　　“当前，世界主要国家和地区高度重视新能源技术发展，不断加大投入力度。新能源技术创新与颠覆性能源技术突破已经成为持续改变世界能源格局、开启全球各国碳中和行动的关键手段。”中科院科技战略咨询研究院院长潘教峰说。

　　研究结果显示，全球新能源领域研究正进入加速发展期，太阳能、储能和氢能三个领域受到全球广泛关注，电池储能技术、太阳能光伏技术、太阳能燃料技术则是最具发展前景的技术主题。

　　跨过化石能源到清洁能源的“坎儿”

　　太阳能燃料技术的突破及成本的降低将有助于降低石油依赖。此次发布的报告指出，中国应继续加大太阳能燃料技术的研发力度，强化太阳能发电技术与建筑等基础设施一体化应用技术的研发和应用。

　　“最根本的减排方式就是发展可再生能源，实现规模化低碳乃至无碳能源应用，助力地球回归生态平衡。”中国科学院院士、中国科学院大连化学物理研究所研究员李灿表示，碳中和路径比较多样，包括植物自然光合作用、海洋吸收、节能减排、降低单位GDP能耗、提高非化石能源消费占比、大力发展可再生能源等。

　　“能源革命就是要跨越化石能源到清洁能源这样一个坎儿，能源转型必须发展突破性科学技术，发挥其关键作用。”李灿指出，我国能源供给已基本满足经济社会发展的需求，现在需要进一步拓展可再生能源的消费市场，特别是将可再生能源转化为液体燃料，像光合作用那样把水和二氧化碳转化成燃料来代替化石燃料。

　　在此背景下，“液态阳光”技术前景广阔。“液态阳光”是指利用太阳能、风能、水能等可再生能源分解水、制备绿氢，将二氧化碳加氢转化制成甲醇等液体燃料，这样便能把可再生能源转化、存储在液体燃料中。

　　“‘液态阳光’技术可助力实现规模化减排二氧化碳的目标。”李灿表示，绿色氢能及“液态阳光”作为一项新技术，具有重要战略意义。

　　优化偏重的产业结构

　　我国工业规模巨大，虽然近年来工业增加值占比持续下降，但仍是最大的能源消费领域。从排放量上看，工业直接排放占全国30%，加上工业使用的电和热，占比达60%~70%。因此，优化偏重的产业结构是实现碳达峰、碳中和目标的重要抓手。

　　一方面，要推动产业结构向中高端迈进，大力发展战略性新兴产业，加快推动现代服务业、高新技术产业和先进制造业发展；另一方面，要重点关注高耗能高排放产业，严格控制钢铁、化工、水泥、有色金属等行业新增产能，提升产业集中度。此外，还要关注5G、大数据中心等新兴服务领域的高能耗现象。

　　相关数据显示，目前全国有15万个数据中心，年耗电量超过1600亿千瓦时，相当于上海地区全年的耗电量，已成为耗电“大老虎”，且这些数据中心电力供应70%来自煤电。因此，要针对性的对这些高耗能新兴服务业进行能量系统优化、节能技术改造，探索通过构建全国一体化大数据中心体系，实施智能调度，提升综合能效。而且，要发挥新兴科技公司的先进绿色发展理念等优势，鼓励其参与碳市场自愿交易，带动产业链上下游共同参与碳达峰、碳中和。

　　推动实现关键技术突破和创新

　　未来推动碳中和必需依靠技术创新和重大技术突破。

　　实现碳中和的关键技术可分为三个层次:首先是电气化技术，电气化是终端能源消费的重要方向，因此要加强适应高比例可再生能源的智能电网、储能等技术的攻关力度，大力发展电动汽车等产业;其次是在无法电气化的领域通过新型燃料替代实现深度脱碳，其中绿色氢能、生物质能、氨能将在工业、交通、建筑等难以脱碳的领域实现对化石能源的替代;再次是负碳技术，包括碳捕集利用与封存(CCUS)、生物质能碳捕集与封存(BECCS)等，最终实现碳中和。具体到“十四五”，要通过加强体制机制改革和创新，发挥新型举国体制优势，为绿色低碳技术的蓬勃发展和新型业态的持续涌现创造有利的制度环境。

　　“双碳”给环境技术带来哪些挑战

　　“十四五”期间，生态文明建设以降碳为重点战略方向，推动减污降碳协同增效，将迎来生态环境质量改善从量变到质变。碳达峰碳中和目标在推进生态文明建设方面有很大的驱动作用。

　　在资源增效减碳方面，应思考城市发展如何引导合理需求，提升用能效率，优化用能结构，降低用能负荷。比如，“无废城市”建设不仅要考虑固废，实际上废水、废气、废热，都是和无废社会相关联的，也都是和碳有关联的。未来的“无废城市”要实现“四废”打通、废碳打通。用好物质循环利用的关联，需要大量的理论、技术去支撑。

　　又如循环经济。根据国际上的分析，45%的温室气体来自日常生活用品的生产，比如汽车、衣服、食品。如果循环经济策略在钢铁、水泥、塑料、铝、食品等方面加以应用，可以消除这45%中20%以上的二氧化碳排放，这将是巨大的贡献。能源结构的调整产生很强的产业碰撞，但是循环经济、资源增效是协同的，各方相对容易达成共识，应该充分发挥作用。

　　大数据、人工智能等很多新基建也可以实现资源增效。一方面，这些领域用电量极高，需要节能，现在就应当对未来用电量有预判，提升用电的有效性。另一方面，互联网技术的应用会促进车联网、物联网、能源互联网的应用，大大提高增效潜力。新基建在本身实现节能的同时，要为系统节能更好地发挥作用，实现“环境+”。

　　在能源结构减碳方面，生态环境技术也面临很多挑战。风、光资源不稳定，大气成分和物理参数会大大影响风、光效果。所以，大气环境领域可以加强与气象领域的合作。

　　在可再生能源方面，比如光伏发电会用到镍等稀有金属，还有一些稀土元素，如果全世界大幅使用“风光”，矿产资源是不够的。

　　在矿产资源开发和回利用方面，要加强对关键金属资源的循环利用及其承载率的研究，将其价值与碳达峰碳中和关联起来。生态环境工程恢复湿地及其生态功能，实际上是在增加碳汇。由于氮磷元素不足的时候会显著降低二氧化碳施肥的效果，未来还应思考解决，在削减氮氧化物，涉及到氮限制的情况下，未来的人为排放循环如何与碳达峰碳中和关联起来，如何在全球和区域范围内增加碳汇，实现良性循环。