第1章绪论
1.1研究背景与意义
1.1.1研究背景
温室气体大量排放引起的气候变化已成为广泛关注的全球性问题，为应对气候变化，各国提出相应的低碳行动计划，法国、美国、新西兰等国家提出2050年实现碳中和目标，以低能耗、低污染、低排放为特征的低碳发展模式已成为世界各国经济发展的趋势。中国也提出了“双碳”目标，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》（简称“十四五”规划）指出要加快促进绿色低碳发展，深入实施创新驱动发展战略，完善国家创新体系，坚持创新在现代化建设全局中的核心地位。2022年科学技术部、国家发展和改革委员会等9部门印发《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022—2030年）》，凸显技术创新对实现“双碳”目标的重要作用。“双碳”目标的提出为社会经济高质量发展指明了方向，为温室气体减排注入了全新动能，以技术创新为支撑，推动从末端治理向源头治理转变，进而从根本上解决环境污染问题，推动经济高质量发展。
（1）应对气候变化及其影响是《2030年可持续发展议程》的重要内容
气候变化是全球面临的*严峻的挑战之一。在经济发展过程中，人类经济活动、交通活动和基础设施建设排放了大量二氧化碳等温室气体，导致全球气候变暖，进而产生一系列的气候变化和气候异常问题，给生态安全、粮食安全、水资源安全等造成了巨大压力，已成为广泛关注的全球性问题。1990年，联合国政府间气候变化专门委员（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）颁布的**次评估报告提出全球气候变暖导致的危害以及气候问题的理论基础。2007年IPCC发表的第四次评估报告认为全球升温很有可能（可能性达到90%）是人为排放的温室气体浓度增加导致的。在此基础上，2014年IPCC发表的第五次评估报告指出1951～2010年的全球平均地表温度上升（95%可能性）是由人为温室气体浓度上升引起的，并指出人类活动对气候的影响愈演愈烈，面临的风险也不断加剧。2022年IPCC发布的第六次评估报告指出了气候变化的严峻性和紧迫性，人类活动产生的温室气体排放导致全球地表平均温度比工业化前升高约1.1℃，全球变暖仍将持续（谭显春等，2022）。国际能源机构（International Energy Agency，IEA）发布的《全球能源回顾：2021年碳排放》（Global Energy Review:CO2 Emissions in 2021）报告显示，2021年全球能源领域二氧化碳排放量达363亿t，同比上涨6%，碳排放增加主要来源于电力和供热行业，增加了9亿t，占全球碳排放增量的46%，表明世界范围内的碳减排形势依然严峻（图1-1）。
图1-1部分国家和地区碳排放量变化趋势
数据来源：World Bank Open Data
气候变化是典型的全球性问题，事关人类生存环境和各国发展前途，需要国际社会携手合作。1992年联合国大会通过《联合国气候变化框架公约》(United Nations Framework Convention on Climate Change)，这是世界上**个全面控制温室气体排放以应对全球变暖给人类社会和自然社会带来不利影响的国际公约。1997年第3次缔约方大会通过《京都议定书》（Kyoto Protocol），规定了主要发达国家2012年前的减排目标，温室气体减排成为法律义务（UNFCCC，1998）。2015年9月，联合国193个会员国在历史性*脑会议上一致通过采取紧急行动应对气候变化及其影响成为可持续发展目标之一。2016年《巴黎协定》(The Paris Agreement)正式生效，其主要目标是努力将21世纪全球平均气温上升幅度限制在1.5℃以内。2020年12月，联合国开发计划署（United Nations Development Programme，UNDP）发布《2020年人类发展报告》(2020 Human Development Report)，*次将二氧化碳排放纳入人类发展指数，并呼吁所有国家重新设计发展道路（Liu et al.，2013）。
实现“双碳”目标是实现绿色低碳发展的必由之路，也是促进人与自然和谐共生的必然选择，以低能耗、低污染、低排放为特征的低碳发展模式已成为世界各国经济发展的趋势。《博鳌亚洲论坛可持续发展的亚洲与世界2022年度报告》显示，截至2021年12月底，全球已有136个国家和235个城市制定了碳中和目标，覆盖了全球88%的温室气体排放（表1-1）。表1-1世界部分国家和地区“零碳”或“碳中和”目标承诺进展情况国家和地区（承诺年）已实现苏里南、不丹已立法瑞典（2045）、英国（2050）、法国（2050）、丹麦（2050）、新西兰（2050）、匈牙利（2050）立法中欧盟（2050）、西班牙（2050）、智利（2050）、斐济（2050）政策宣示芬兰（2035）、奥地利（2040）、冰岛（2040）、德国（2050）、瑞士（2050）、挪威（2050）、爱尔兰（2050）、葡萄牙（2050）、马绍尔群岛（2050）、哥斯达黎加（2050）、南非（2050）、斯洛文尼亚（2050）数据来源：Energy & Climate Intelligence Unit。
（2）碳达峰碳中和目标是推进中国生态文明建设的重要体现
中国积极承担减排责任，碳排放强度逐年下降。《中国气候变化蓝皮书（2022）》指出，中国升温速率高于同期全球平均水平，是治理气候变化的重点区域，中国面临着紧迫的减碳压力和挑战。2016年《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》（简称《“十三五”规划》）提出单位国内生产总值（gross domestic product，GDP）能源消耗和二氧化碳排放分别降低13.2%和18.8%的约束性目标。2014年《中美气候变化联合声明》（China-US Joint Announcement on Climate Change）宣布两国将采取重大气候行动，并认识到能源结构调整和低碳经济转型是经济社会发展的重要趋势。2020年我国提出“双碳”目标，2021年全国两会通过了“十四五”规划，指出要加快促进绿色低碳发展，降低碳排放强度，支持有条件的地区率先达到碳排放峰值。“十四五”时期，在非化石能源占能源消费总量比例达到20%左右的情况下，为实现单位GDP二氧化碳排放下降18%的约束性目标，要求单位GDP能源消耗降低13%～14%，综合考虑经济发展水平、能源结构、产业结构及环境容量等因素，全国目标被分解到各地区。2021年出台《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》和《2030年前碳达峰行动方案》，指出实现碳达峰、碳中和是着力解决资源环境约束突出问题、实现中华民族永续发展的必然选择。
在碳减排治理方面，通过调整能源结构、推广清洁能源、优化产业结构、增加碳汇等治理措施，在减少碳排放的同时促进绿色低碳经济发展。在适应方面，中国在农业、水资源、海岸带、生态系统等方面积极采取行动，提升生态系统碳汇能力，并提高气候变化对生态环境脆弱区影响的监测能力，提升应对气候变化能力，减缓气候变化对生产活动、生活方式和社会经济的不利影响。为推动绿色低碳发展，国家发展和改革委员会于2010年、2012年和2017年组织开展了三批低碳省市试点工作，涵盖6个省份和81个城市，旨在探索不同地区实现碳中和目标的低碳发展模式和路径（马点圆和孙慧，2023）。中国积极完善碳排放权交易市场，全国统一碳排放权交易市场于2021年正式启动上线交易（包存宽，2021）。在治理体系方面，中国积极完善低碳发展的法律和政策保障，强化应对气候变化的技术创新支撑，稳步推进统计调查制度、评价管理制度、监测监管体系、督察考核制度等制度体系建设。充分发挥碳达峰和碳中和目标对绿色低碳发展的驱动作用，大力发展生态环保产业，促进资源能源清洁高效利用，有助于加快生态文明建设，推动我国经济由高速增长阶段向高质量发展阶段转型，推动经济社会发展全面绿色转型。
（3）技术创新是实现低碳发展的重要路径
技术创新是应对气候变化、推动绿色发展、促进人与自然和谐共生的重要支撑，世界主要经济体在重点行业碳减排和技术创新等方面建立了差异化的碳减排政策体系，以推动经济低碳转型（表1-2）。表1-2世界主要经济体技术创新战略或政策规划国家/地区科技创新战略/规划主要内容英国《英国创新战略》构建企业、人才、区域和政府四大战略支柱创新体系美国《2021年美国创新和竞争法案》升级国家研究设施，包括清洁能源、人工智能﹑生物医药、计算机和超5G通信等领域日本《2021科技创新白皮书》加强超级计算机、人工智能、量子技术等基础技术研发，推动全社会的数字化、无碳化，促进人文社会科学和自然科学的融合德国《高科技战略2025》聚焦于可持续发展、气候保护和能源、交通工具、城市和乡村、安全保障及经济与工作4.0六大领域韩国《碳中和科技创新战略路线图》设立二氧化碳储存库，加大氢能供给并扩大零排放燃料的使用占比，加强碳捕集、利用与封存（carbon capture，utillization and storage，CCUS）和氢能生产与供给的技术研发俄罗斯《俄罗斯联邦科技发展战略》开发大数据、机器学习及人工智能系统；推广环保型清洁能源和节约型能源，提高碳氢化合物开采和深加工效率，开发新能源等法国“法国2030”规划包括核电、氢能、工业脱碳、电动和混合动力汽车、农业机器人化和数字化、低碳飞机、医药研发、文创产业、太空探索等十个优先领域中国《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022—2030年）》加强科技支撑碳达峰碳中和涉及的基础研究、技术研发、应用示范、成果推广、人才培养、国际合作等方面
我国作为世界第二大经济体，仍处在城市化、工业化的推进过程中，工业活动、交通运输、基础设施建设消耗大量能源，能源需求不断增加，经济发展迫切需要低碳转型，而城市作为各类资源要素和经济活动的集聚地，中国70%以上的碳排放来源于城市，其减排目标的实践成果关系到全国绿色低碳发展的成效（Cai et al.，2019）。2017年党的十九大提到中国未来的发展要靠创新驱动，构建市场导向的绿色技术创新(green technology innovation，GTI)体系，运用绿色信贷、绿色基金等金融工具，促进基础设施绿色升级产业、清洁生产产业、节能环保产业发展。2021年“十四五”规划指出要深入实施创新驱动发展战略，进一步提升创新效率和创新能力，继续强调构建市场导向的绿色技术创新体系，提出了若干绿色技术创新的重点领域，如清洁生产、清洁能源和节能环保等。2021年发布《2030年前碳达峰行动方案》，提出大力推进绿色低碳技术创新，深化能源和相关领域改革，形成有效激励约束机制。2022年科学技术部、国家发展和改革委员会等9部门印发《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022—2030年）》，凸显技术创新是实现“双碳”目标的关键路径。当前，碳达峰碳中和技术主要集中在可再生能源利用与技术研发，清洁高效利用技术，低碳利用及能效提升技术，碳捕集、利用与封存等重点领域。
技术创新是实现经济社会发展和碳达峰碳中和目标的关键，对区域低碳转型以及生态文明建设具有重要现实意义（杜德斌等，2019）：一方面，技术创新可以突破若干支撑碳达峰碳中和的关键技术研发，探索支撑碳达峰碳中和的颠覆性、变革性技术，有利于促进相关行业、领域、地方和企业开展碳达峰碳中和技术创新工作，促进资源整合和优化配置，企业通过技术创新提高生产效率和降低成本，增强竞争力，进而促进绿色低碳发展；另一方面，技术创新通过提升资源利用效率、研发清洁生产技术和污染处理技术、开发潜在可利用资源、促进产业结构和能源结构优化升级、增强环保意识和能力等方面减少对环
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