碳中和目标下绿色低碳技术驱动经济社会深刻变革，形**业态和新模式，支撑全社会降碳增效，为构建新型电力系统、保障环境和能源安全提供支撑。《碳中和目标下科技发展与电力系统低碳转型》立足碳中和目标下“人-物质-环境”生产系统协同的视角，论证碳中和实现的关系解构和关键要素支撑机理；从绿色低碳科技发展和新型电力系统实际出发，重点围绕国内外绿色低碳科学研究发展态势、绿色低碳技术发展格局以及竞争能力、我国绿色科技推动碳减排的作用机理和效能、中国五大发电集团的绿色低碳技术储备能力等展开理论结合实际数据的实证研究，发现替代能源生产、节能和废物管理以及高压电网技术等支撑我国碳中和目标实现的实力及其需要突破的关键技术。同时，利用系统观念分析构建新型电力系统面临的机遇和挑战、实现碳中和必须解决的实际问题、提供技术支撑的策略保障。

**篇中国实现碳中和的机理与驱动因素分析
　　第1章 中国实现碳中和面临的挑战和支撑策略
　　地球的大气层能让太阳辐射中的可见光部分透过到达地球表面，地球表面在吸收太阳热量后会向外辐射热量，其中一部分是以红外线的形式向外散发，而大气中的二氧化碳、甲烷、****等温室气体能够吸收这些红外线辐射，阻止热量向外太空散失，从而使地球表面温度升高。这一过程揭示了温室效应，解释了碳排放过多与气候变化的关系。工业革命以来，人类燃烧化石燃料会释放出二氧化碳，导致大气二氧化碳浓度不断增加，地球吸收和保留的热量随之增多。世界气象组织发布的《2019年全球气候状况声明》显示，2019年全球平均气温较工业化前水平已经上升了约1.1℃，揭示碳排放过多是导致气候升温变化的驱动因素，给人类社会造成了经济、生态和社会的巨大负面影响。
　　在经济方面，极端天气事件频繁，不仅会破坏能源基础设施(石油管道、供电网路、发电厂等)，导致能源供应中断，使工业生产领域能源供应不稳定以及生产成本提升，而且还会破坏自然景观和文化遗产，使全球旅游业受损。此外，极端天气导致自然灾害发生频率上升，使得保险行业需要担负更高的赔付成本。英国2024年第二季度，极端天气对家庭和企业造成的损失急剧增加，相关天气影响的索赔金额达到1.44亿英镑，各类保险总赔付金额环比增长5%，达到14亿英镑。《自然》杂志2024年发表的研究表明，到2049年全球经济收入或由于之前的排放减少19%，这些估算损失将超过按《巴黎协定》限制变暖的相应成本的6倍。
　　在生态系统层面，二氧化碳浓度不断增加、气温升高和栖息地破坏使许多物种面临生存危机，加快了物种灭绝的速度。气候变化导致亚马孙雨林干旱以及森林火灾频发，不仅烧毁了大量树木，还释放了大量二氧化碳，使森林从碳汇变为碳源；对森林植被的破坏影响了其涵养水源的功能，导致水土流失、河流泥沙含量增加；生态系统的自我调节和平衡能力被打破，其功能变得更紊乱、更难治理。
　　在社会层面，气候变化引发海平面上升，干旱和洪水等灾害导致许多人被迫离开家园，引发社会矛盾和冲突。气候变化增加了传染病传播的风险，不仅对患者个人的健康造成严重损害，还加重了当地公共卫生系统的负担，导致医疗资源紧张，社会福利支出增加。气候变化对粮食安全也造成威胁，如2024年菲律宾受厄尔尼诺现象影响，农业损失达59亿比索，折合人民币约7.4亿元。
　　为应对全球气候变化严峻的现实，国际社会达成多项协定，众多国家和地区承诺了实现碳中和的时间并形成了全球共识。“双碳”目标，是中国积极应对全球气候变化的新举措，彰显了中国引领人类命运共同体高质量发展的决心，为中国绿色低碳发展提供机遇的同时，也面临着诸多复杂挑战(董丝雨和王云杉，2024)。本章面向碳中和经济社会深刻变革的复杂系统特征，基于马克思生产理论拓展环境维度，从“人-物质-环境”生产系统协同的视角，论证碳中和实现的关系解构和关键要素支撑机理，尝试利用系统观念，给出经济社会环境协调实现碳中和的架构方案，重点聚焦于为实现碳中和目标提供技术层面的支撑与保障策略。
　　1.1 中国实现碳中和面临的挑战
　　目前，我国经济正处于以能源快速消耗为主要特征的城镇化和工业化深入推进时期，国民经济的能源密集化趋势十分明显，同时存在产业结构偏重及能源结构偏煤的问题，能源开发利用较发达国家面临更为突出的结构性矛盾。在推进“双碳”目标的过程中，受国家能耗双控政策考核周期与煤炭价格大幅上涨等因素影响，部分地区曾采取“拉闸限电”的强硬措施应对电力供需矛盾，严重威胁了能源供给安全和市场平稳发展，凸显了中国电力供给结构对火电的高依赖程度，暴露出光伏、风电等可再生能源发电技术在面临极端天气多发情况下的风险，揭示中国实现碳中和是一项复杂的系统工程，需要系统观念和方法指导现实统筹各项工作。实现碳中和作为广泛深刻的经济社会系统性变革，*为突出的挑战是经济社会系统如何实现“发展和减排”“整体和局部”“短期和中长期”等诸多矛盾关系的和谐共生。
　　绿色转型发展面临诸多矛盾挑战。中国在现有经济结构的基础上取得了巨大的发展，传统高污染、高排放、低质量的产业密集区域逐渐接近增长的极限，面临更高质量、绿色转型升级的严峻考验，压力集中体现在发展和减排绿色转型关系命题的使命责任担当与具体执行上。发展是减排的本质要求和*终目的，减排是发展的必要条件和阶段目标，关键冲突聚焦于“短期经济增长”与“硬性减排指标”等诸多矛盾。为贯彻发展与减排的相互促进，保障碳中和目标的实现，在思想意识、政策法规、评价方法上应逐渐从“量的大小”向“质的高低”转变，不仅需要关注生产总值，还应科学评判资源禀赋、所处的发展阶段以及转型的成效质量，使碳排放强度从总量、总量强度双控制向强度控制转变。必须防范绿色转型异化为“发展还是减排”的选择题，防止碳排放强度“不降反增”、经济发展“因噎废食”的情况继续发生。
　　资源禀赋、效率公平面临差异特色挑战。碳中和是由各地区、行业、企业等子系统协同实现的系统工程，资源禀赋、效率和公平事关碳中和实现的速度与质量，实现“充分”和“均衡”是碳中和追求的目标。自然资源禀赋差异导致中国西部省区长期承担国家能源供给任务，在实现碳中和过程中同能源消费省区相比，势必面临更艰难的被动局面，如何协调和合理补偿是关乎碳中和实现过程中区域发展公平性的重要问题。要解决区域补偿方案，涉及碳中和全国和各省等上下级区域之间指标确立的公平，各行业在经济系统中的定位及其助力支撑的效率等诸多具体现实问题，需要理顺整体和局部的关系。党中央多次强调，碳中和是总体中和，坚持“全国一盘棋”是做好碳中和工作的重点，也是正确处理整体和局部关系的方法。“全国一盘棋”的要点*先是整体性，所有的“棋子”应服务全局，局部服从整体；其次是全局运筹帷幄，通过科学的顶层设计为局部找准定位，明确配合机制；*后是局部各司其职，坚决执行碳中和相关任务，保障经济的安全、稳定、高效运行。
　　短长期路径规划面临持续发展挑战。碳中和规划时间跨度较长，其对社会经济发展的影响深远，因此不求毕其功于一役，路径规划应具有充分的可持续性，为中国未来发展积聚新动能。碳中和可持续发展源于以科学务实的原则处理短期和中长期关系，动态调整碳达峰、碳中和的年度结构指标与中长期指标间的联系。需要注意的是，短期碳达峰目标值定位越高，越有助于实现碳达峰，但不利于实现碳中和，“冲高峰”的行为无异于饮鸩止渴；如果短期碳达峰目标设定过于严苛，鉴于技术进步速度等因素，将提高碳中和全过程的全社会成本，甚至损伤中长期可持续发展。短期和中长期是不可分割的，短期的任何变化都会影响中长期目标。因此，科学设定长远规划和短期目标是关键。
　　内部和外部风险面临交织突变挑战。立足碳中和的起步阶段和复杂的国际环境，实现碳中和目标同时面临来自内外部交织的各类风险。中国在推进碳中和的进程中，必须避免过于激进或消极的行动，以防给经济社会系统带来极大危害。其中，对于运动式减排的不可持续风险、能源系统的安全风险、经济系统的遇冷风险等，需要进行预判并给出应对预案。中国面临着碳排放总量大、强度高，碳中和实现周期短、难度大等压力(张贤等，2021)，同发达国家碳排放随产业结构升级的自然下降相比，要实现碳中和，在社会治理、经济转型等方面的挑战更加突出。同时，在错综复杂的国际环境下，不稳定性和不确定性明显增加，百年未有之大变局加速演进，重塑全球产业链和供应链面临巨大挑战。
　　1.2 中国实现碳中和目标的关系解构
　　面对碳中和多重现实问题，诸多研究聚焦实现碳中和的路径规划、政策和技术，同时从理论视角关注生态与经济协调、绿色和技术经济发展等问题。马克思始终追求解决人和自然、人和人之间的矛盾(马克思和恩格斯，1979)，其生态思想及其发展对碳中和相关研究的价值逐渐凸显。张盾(2018)从政治哲学角度分析了马克思生态思想，认为解决生态问题要追溯到“自然”“科学”“需要”的原初本质。黄建洪(2021)论证了绿色发展理念继承和发展了马克思主义生态思想，是融合了自然发展、社会发展、人自身发展的发展观，绿色发展是实现碳中和目标新时代国家治理的新范式。
　　继承和发展马克思生产理论，是厘清生态问题根本矛盾的一种有效方式。马克思面向人类历史发展动力问题提出“两种生产理论”概念，恩格斯对其进行了系统阐释，认为“直接生活的生产和再生产”(马克思和恩格斯，2009)是历史发展的决定性因素，生产本身分为食物、衣服、住房以及为此所必需的物质工具的生产，以及人类自身种族的繁衍生产。随着对马克思生产理论理解的深入，隽鸿飞(2004)认为，“人类自身的生产”内涵不仅是单纯物种的繁衍，还包括通过消费物质维持生命以及构建社会关系，这两种生产是不可分割的。俞吾金(2003)从哲学意义上的广义生产理论视角，在两种生产基础上联系“精神生产”“社会关系的生产”，提出马克思“全面生产”的理论阐释。马克思两种生产理论的基本假设是自然环境可以无限供应资源和消纳废物，但伴随自然资源环境问题的凸显，叶文虎和陈国谦(1997)认识到这种假设的局限性，提出了三种生产理论，其基本假设是自然界资源和消纳能力有限，对于直接生活生产和再生产来说，为它们供给资源与消纳废物的环境生产是关键。追求碳中和的发展进程，正是使人类历史发展动力由“人类自身的生产”“物质资料生产”向“环境生产”转型的深化。
　　“环境生产”追求自然解放，面对人和物质生产对自然环境资源的依赖，随着生产方式和生产力的进步，环境问题成为人和物质生产的桎梏，如何在构建人与自然命运共同体中实现“和谐共生”，是实现人和物质生产解放必须回答的问题。试图封闭社会系统、经济系统，断绝与生态系统的联系是不符合生产现实、违背基本物理规律的。因此，要在保持生态系统开放性的情况下，追求环境碳中和以抵消人类活动对生态系统碳循环造成的影响。全球气候变化的根本原因是人和物质生产对自然界资源的过度索取和过度污染排放，导致迄今为止以“碳”为代表的生态与生产之间的矛盾日益突出，追求碳中和的实质是努力摆脱以“碳”为代表的化石资源对人类发展的“资源环境约束”，是对自然解放的追求。
　　碳中和不同于简单的减污降碳行动，并非单纯的生态命题，而是社会、经济、生态系统的有机协调，是人、物质、环境三种生产的协同演进。本书将基于拓展环境维度的马克思生产理论，从三种生产理论—人(社会系统)、物质(经济系统)、环境(自然系统)的系统观念角度分析生产活动，作为碳中和这一涉及多系统协同、多主体交互的复杂问题分析框架。以“三种生产的本质关系，三种生产对碳中和实现的支撑作用，碳中和实现对三种生产的积极影响”逻辑，解构“人-物质-环境”生产驱动“双碳”目标的复杂关系(图1-1)。

目录
**篇 中国实现碳中和的机理与驱动因素分析
第1章 中国实现碳中和面临的挑战和支撑策略 3
1.1 中国实现碳中和面临的挑战 4
1.2 中国实现碳中和目标的关系解构 5
1.3 “人-物质-环境”生产系统驱动碳中和实现的支撑机理 9
1.4 中国实现碳中和的支撑策略 13
第2章 技术创新驱动我国减排的效应分解 18
2.1 中国工业碳排放的驱动因素特色 18
2.2 技术创新等因素对碳排放的驱动效应 23
第二篇 碳中和目标下绿色科技发展态势
第3章 绿色低碳科学研究发展态势 33
3.1 碳排放与经济增长关系密切，驱动机理复杂 33
3.2 碳中和目标下环境规制研究日益凸显快速增长 38
3.3 碳中和的相关主题爆发式增长 42
第4章 全球绿色低碳技术的发展态势 49
4.1 全球绿色低碳技术井喷式增长 49
4.2 主要碳达峰国家绿色低碳技术发展特色 52
第5章 全球七大绿色低碳技术研发竞争格局 69
5.1 替代能源生产领域：光伏发电等相关技术主导 69
5.2 交通运输领域：聚焦车辆供电系统研发 73
5.3 节能领域：飞速发展形成美国合作网络中心 77
5.4 废物管理领域：波动增长，形成美日专利质量引领 80
5.5 农林业领域：总量先增后减，聚焦农药替代品研发 84
5.6 核能领域：聚焦技术装置改进及核反应安全防范 88
5.7 行政监管设计领域：中美领先，美日为国际合作中心 93
第6章 中国绿色低碳技术发展格局特色 97
6.1 绿色低碳技术迅猛发展形成国家电网合作中心 97
6.2 五大发电集团绿色低碳技术合作形成趋势 99
6.3 中国绿色低碳技术走向主导的实现策略 106
第三篇 碳中和目标下我国电力系统低碳发展
第7章 新型电力系统支撑碳中和面临的机遇与挑战 111
7.1 碳中和目标下电力系统低碳转型迎来的机遇 111
7.2 碳中和目标下电力系统低碳转型遭遇的挑战 124
第8章 我国电力系统低碳转型亟须解决的现实问题 128
8.1 电力系统低碳转型的风险特征识别和系统评估 128
8.2 多能融合优化应对电力系统低碳转型风险的成本效益 132
8.3 强化储能投资应对电力系统低碳转型风险的成本效益 135
8.4 电力市场改革下微观主体储能创新投资与政策激励研究 139
第9章 新型电力系统支撑我国碳中和的实现策略 143
9.1 发展清洁能源发电技术实现源头去碳 143
9.2 提高化石燃料利用效率推动过程减碳 145
9.3 加快CCUS研发示范促进捕碳固碳 147
9.4 引导新型储能技术创新维护系统安全 150
9.5 推动氢能产业技术发展助力能源转型 152
参考文献 157