气候变化是人类面临的最严峻挑战，共同应对气候变化是全人类共同的责任。为积极应对气候变化，世界主要国家纷纷结合自身发展现状，提出碳达峰和碳中和（简称“双碳”）战略目标并制定路线图。“双碳”行动有助于推动形成节约资源和保护环境的产业结构、生产方式、生活方式、空间格局，是助推经济社会绿色转型和系统性深刻变革的重要途径。初步统计，截至2020年底，全球已有120多个国家提出了“双碳”目标。苏里南和不丹已经实现碳中和，率先进入负排放时代。
1发达国家构建适应碳中和政策体系和发展方式
目前，欧美主要发达国家已实现碳达峰并正在推进实现碳中和（表1）。其中，大部分国家计划在2050年实现碳中和，包括欧盟、美国、英国、德国、法国、加拿大、新西兰、南非、智利、丹麦等；部分国家计划更早实现“双碳”目标，如乌拉圭2030年、芬兰2035年、冰岛和奥地利2040年、瑞典2045年。
2021年5月，欧洲议会环境委员会投票通过《欧洲气候法》草案。该草案提出，欧盟到2030年温室气体排放量至少减少55%（与1990年水平相比），采用2030—2050年欧盟范围内的温室气体减排轨迹来衡量碳中和进展情况；从2023年9月开始，每5年评估欧盟和各成员国采取的措施是否与气候中性目标和2030—2050年行动路线保持一致。草案要求欧盟各成员国制定和实施适应战略，增强气候防御能力，降低气候变化带来的影响。《欧洲气候法》草案正式生效后将具备法律效力，确保欧洲2050年实现碳中和。在这项工作中，欧洲议会制定和推动了草案的主要内容落地，成为首个推进碳中和的欧盟机构。
英国2008年正式颁布《气候变化法》，成为世界上首个以法律形式明确中长期减排目标的国家。英国也是世界上最早开始碳中和实践的国家，世界上第一个碳中和规范是英国标准局（BSI）2010年发布的。2019年6月，英国新修订的《气候变化法》生效，正式确立到2050年实现温室气体“净零排放”，即实现碳中和的目标。2020年11月18日，英国政府宣布一项涵盖10个方面的“绿色工业革命”计划，包括大力发展海上风能、推进新一代核能研发和加速推广电动车等。英国政府表示，这项计划将带动120亿英镑（约合160亿美元）的政府投资，并有望到2030年创造并支撑多达25万个就业岗位。
日本经济产业省于2020年12月发布《绿色增长战略》，明确2050年实现碳中和目标，针对包括海上风电、电动汽车、氢能等在内的14个产业提出了具体目标和重点任务，并提出构建“零碳社会”。预计到2050年，该战略将为日本创造每年近2万亿美元的经济增长。在该战略引导下，日本政府安排专门资金，鼓励包括海上风电、氢氨燃料、核能、汽车、海运、农业等14个行业的技术创新发展。2021年7月，日本将上述战略更新为《2050碳中和绿色增长战略》，将原本的海上风电产业扩展为海上风电、太阳能、地热产业，将氨燃料产业和氢能产业合并，增加了新一代热能产业。战略更新进一步凸显日本2050年实现碳中和的雄心。
1.2发展循环经济，推动工业和民用领域废品回收再生利用
循环经济也称为资源循环型经济，以资源节约和循环利用为特征，通过技术进步和商业模式创新来实现资源投入、废弃物产生和排放的减量化。发达国家从20世纪六七十年代开始探索循环经济，经过几十年的发展，国际上大体形成了4种模式：（1）美国杜邦模式，为企业内部自循环；（2）丹麦生态工业园区模式，为园区内自循环；（3）德国包装物双元回收体系（DSD）模式，为回收再利用体系；（4）日本循环型社会模式，是以法律制定、技术创新、观念改变为核心的全社会循环模式。4种模式各具特点和应用场景。实践证明，循环经济是实现能源资源节约和减少碳排放的有效途径，是实现碳中和的系统性解决方案。
德国是世界上最早发展循环经济的国家，也是循环经济发展水平最高的国家之一。在德国，垃圾再利用行业每年创造的价值已超过410亿欧元，生产行业的垃圾被重新利用的比例平均达50%。德国最早在1972年就制定了废弃物处理法，1996年又提出新的《循环经济与废弃物管理法》。目前，德国循环经济已由垃圾处理向生产和消费领域扩展和转变，发展历程大概分为两个阶段：1972—1996年，从强调废弃物的末端处理到正式确认循环经济发展模式；1996年至今，循环经济在全社会大规模开展并不断完善。
日本建立了完善的循环经济法律体系，于2000年前后制定了基本法、综合法和专项法3个层级的法律，包括《促进容器与包装分类回收法》《家用电器回收法》《建筑及材料回收法》《食品回收法》及《绿色采购法》等，为日本建立循环经济型社会搭建了稳固的法律框架。另外，日本各级政府和城市也不遗余力推进循环经济，建立废品回收情报网络，制定回收奖励政策，设立废物回收点，组织旧货调剂交易会，发起公共垃圾收集活动，积极开展循环经济的宣传教育等。
1.3健全和完善碳交易市场，推进碳金融产品创新
2005年2月开始生效的《京都议定书》建立了3种基于市场机制的国际合作减排机制：排放贸易（EF）、联合履约（JI）和清洁发展机制（CDM）。这3种“灵活机制”产生的温室气体贸易市场占全球碳交易市场的绝大部分，称为京都市场。京都机制外的自愿或强制的碳交易在全球碳交易市场中仅占很小一部分。3种机制使不同发展程度国家之间都可以进行碳排放权交易，有利于开展减缓气候变化的国际合作，有利于推动各国在全球气候变化问题上更加有效地分配资源，使交易双方达到双赢。
欧盟碳排放交易体系（EUETS）自2005年启动以来，已成为世界上最大、最活跃的碳排放交易体系，覆盖28个欧盟成员国、冰岛及列支敦士登约1.1万个发电站、制造工厂及航空公司约45%的温室气体排放量，贡献了全球约80%的交易额。EUETS经过长期运行，推进减排效果显著，欧盟的二氧化碳排放量和温室气体排放量均显著减少，对推动欧盟国家碳减排起到了积极作用。
美国早期推行以自愿减排为主的温室气体控制政策。1989年，美国AES电力公司承诺，在中美洲国家危地马拉投资200万美元种植5000万棵树，以抵消其在美国境内新建煤电厂的温室气体排放量，被认为是美国最早的碳交易。近年来，随着公众对气候变化问题日趋重视，对碳抵消这种行之有效的减排措施逐渐认可，美国碳交易市场得以飞速发展。例如，负责配额拍卖的区域温室气体减排行动（RGGI）、负责碳足迹业务的碳注册机构（美国气候注册办，TCR）、负责碳抵消的气候行动储备金（CAR）、负责碳登记的机构（美国碳注册处，ACR），以及核证标准协会（VCSA）、绿色交易所（GreenX）、芝加哥气候交易所（CCX）等。
2发达国家主要领域碳中和主要行动和经验
发达国家碳中和行动主要体现在电力、交通、建筑及工业等重点领域的行业和企业，并取得了一些有益的经验。
2.1电力领域
随着全球电气化进程不断发展，电力需求不断攀升，电力领域的碳排放占比还将不断上升，推动加速电力部门脱碳，是发达国家实现碳中和目标的重要手段。
一是把化石能源退出和加快可再生能源发展作为电力结构转型的主要方向
二是积极推进绿色可再生能源系统关键技术发展
德国、美国、日本等国电力部门都在积极探索高比例可再生能源大规模并网、大规模储能及系统稳定运行技术，以及大规模海上风电、高效太阳能发电、高性能燃料电池、混合供电、分布式电源等新能源关键技术。
三是积极推动绿色电力市场建设
美国、英国、欧洲、日本都在不断完善电力市场机制设计，保障电力系统平稳运行、高效配置。欧美借助绿色电力采购机制保证可再生能源稳定健康发展，并从需求侧推动降低系统规划与运行成本。欧盟正在推动统一能源市场建设。
2.2交通领域
一是构建可持续发展的智能交通运输体系
欧盟《可持续与智能交通战略》提出了包括加速汽车电动化进程、增加高速铁路的交通运载量、大规模推广自动化交通装备、推动零排放船舶进入市场、部署更多的共享自行车基础设施等举措，最终要构建一个清洁的多式联运网络体系。
二是推进清洁交通技术设施的开发和建设
包括大力推进零排放机场和港口建设、加快安装汽车公共充电站和加氢站、开发自行车基础设施、推动高速铁路网络及运输量比例扩大等。同时大力推进人工智能、大数据等技术在智能交通领域的运用。
四是加快商用车的电动化和清洁化
近年来，美国和欧洲在商用车（如中、重型卡车）的清洁化方面逐渐发力。2020年7月14日，美国15个州和哥伦比亚特区宣布了《多州中、重型零排放汽车谅解备忘录》，提出2030年实现零排放汽车（ZEV）销售量达到30%，确保2050年达到100%。欧洲制定了针对车辆生产商、车辆用户的激励政策及其辅助性政策，促进卡车的电气化和清洁化。例如，通过零排放卡车销售奖励制度和CO2排放总量控制，促进清洁中重卡车研发和应用。
2.3建筑领域
一是发展“零能耗”建筑
所谓零能耗，是在近零能耗建筑基础上，通过充分利用可再生能源，实现建筑用能与可再生能源产能的平衡。许多欧洲国家，如瑞士、加拿大、德国，从20世纪末就开始发展“零能耗”建筑。日本2009年4月提出加速发展“零耗能”建筑，日本内阁的《能源基本计划》提出，2020年新建公共建筑实现“零能耗”，2030年全部建筑实现平均“零能耗”。目前，推广“零能耗”建筑已成为发达国家及部分发展中国家和地区的热点。
二是加速建筑领域的电气化进程
特别是在供暖需求比较大、天然气成本相对较低的国家和地区，建筑供暖的电气化还处在技术推广、商业模式探索、政策规划制定等早期阶段。但越来越多的国家意识到，降低建筑碳排放最终要实现电气化的供暖替代。美国加利福尼亚州、英国和欧盟等多地均在考虑采取天然气或其他可再生能源为建筑供能的问题。
2.4工业领域
工业领域碳排放主要来自钢铁、建材、化工、有色金属等重工业，约占全球总碳排放的10%~20%，工业领域碳减排对实现“碳中和”目标具有重要影响。发达国家主要从生产和消费两侧入手，为实现重工业领域“碳中和”创造政策、市场和技术环境。
一是从生产侧推进重工业全流程脱碳
发达国家按照行业制定顶层设计方案，英国制定了“绿色工业革命”的十点计划，德国出台了“钢铁行动概念”，明确推动钢铁“碳中和”的核心准则。发达国家大力扶持重工业脱碳示范项目：英国政府确认将1.71亿英镑资金分配给9个工业脱碳的绿氢或碳捕集项目；日本政府为绿色钢铁技术开发、项目试点提供资金支持；欧盟清洁钢铁计划将为绿氢试点提供50%的项目拨款；美国和欧盟制定了严格标准，缓解建材行业CO2排放量持续增长，现行ASTM标准允许一定条件下在水泥中掺加部分混合材料，加利福尼亚州空气资源委员会（CARB）提出了本地区低碳水泥标准。
二是从消费侧推动低碳原材料工业产品的绿色采购
目前，全球有30多个国家开展了不同产品范围的绿色采购，有的涉及钢铁、水泥、玻璃等重工业产品。例如，美国加利福尼亚州通过《加利福尼亚州清洁采购法案》，要求州财政支持的基础设施项目在采购钢铁、玻璃等工业产品时考虑碳排放因素。
3发达国家碳中和行动的重点技术和产业方向
随着新一轮科技革命和产业变革加速，面向碳中和的新兴技术和产业加速发展，总体上可归纳为传统化石能源高效利用和推进新能源的部署与利用两方面。主要技术方向包括：碳基能源高效催化转化、新型热力循环与高效热功转换、高效低成本光伏发电、大规模海上风电机组、氢燃料电池应用、碳捕集利用和封存（CCUS）、高品位生物质能转化等。其中，氢能、CCUS和生物质能发展十分迅速。
3.1积极开展氢能技术研发，大力发展氢能经济
用氢能进行原料替代和绿色供能，可以在钢铁、化工等重工业实现原料和能源的碳中和。氢燃料电池技术被广泛认为是汽车、船舶、航空等交通工具的理想燃料。氢能作为一种储能手段，还能够为可再生能源并网进行调峰。在碳中和目标的驱动下，发达国家着力发展氢能技术和产业。
一是制定氢能发展战略
澳大利亚、日本、欧盟等已相继出台了氢能发展战略。
二是明确绿氢装机、消费和应用规模目标
英国、智利、欧盟等明确了2025年、2030年的绿氢装机量目标，保障绿氢生产和供应。日本、韩国、德国等提出了燃料电池汽车、加氢站的未来目标规模。
三是致力于关键技术和产业化突破
欧盟建立欧洲清洁氢气联盟，制定投资计划支持扩大整个欧洲的氢价值链，预计到2030年，投资额将达到4300亿欧元。
四是建设氢能供给基础系统
德国与摩洛哥建立新的可再生能源伙伴关系，计划从摩洛哥进口绿色氢能，并计划建立输氢管网或对天然气管道进行改造，保证氢气储运。
各国普遍把发展氢能经济作为新经济增长点予以扶持。据预测，韩国通过发展氢能经济，到2040年每年可减排2373tCO2，提供42万个就业岗位，同时创造出43万亿韩元（约合2592亿元人民币）的经济附加值。欧盟预计，到2050年，氢能经济将带来每年8200亿欧元的产值和540万个就业机会。德国在氢能战略中专门提到，要通过发展氢能技术和应用及人才培养，加强德国工业在国际市场中的竞争力，并努力进行国际合作，提供国际市场机会。
3.2推广和应用碳捕集、利用和封存技术
CCUS被认为是能够实现化石能源大规模直接减排和低碳利用的技术。政府间气候变化专门委员会（IPCC）评估报告认为，如果没有CCUS，绝大多数气候模式都不能实现深度碳减排目标，且减排成本增加幅度将高达138%。在碳中和目标下，各国纷纷加快CCUS技术的布局和应用，主要表现在以下几个方面：
一是不断更新和细化CCUS技术推广应用的发展规划
例如，在美国、英国、澳大利亚、欧盟等颁布的CCUS发展路线图和战略规划中，均明确了短期、中期、远期示范项目的支持政策、技术方向和研发重点等内容。
二是注重支持CCUS在各类场景下的应用
例如，英国通过政策层面的强制性措施，推动CCUS的规模化。2009年，根据欧盟提出的“碳捕获便利”（CCR）原则，英国政府规定，任何新建发电能力达300MW的化石能源发电厂，都必须为将来进行CCUS技术改造预留空间；计划到2025年关闭所有未配备CCUS技术的燃煤电厂。
三是持续和系统性地支持CCUS研发和试验示范
例如，美国加强了区域性碳封存合作倡议，包括43个州及加拿大4个省共300多个组织联合进行的CCUS示范研发项目。
例如，过去10年，美国国家碳捕集技术中心（全球首个开放式碳捕集技术测试平台）已累计测试40种不同的CO2捕集技术，每种技术的测试报告都公开。澳大利亚、加拿大、日本、挪威等也有类似的研究和实践。
3.3因地制宜开发和利用生物质能源
生物质能既可以作为能源载体进行发电和供热，又可以作为原料参与工业生产，在碳中和中将发挥重要作用。在发展生物质能源方面，发达国家主要采取以下做法：
一是进行配额补贴及税收优惠
美国为减少原油对外依赖度积极发展乙醇燃料，设立《可再生燃料标准》（RFS)，明确可再生燃料在交通燃料中的比例，提高生物燃料利用量；对掺有乙醇的汽油免征汽油消费税，并为使用乙醇设立税收抵免（VEETC）。瑞典、丹麦、德国等国从20世纪90年代开始对生物质发电的上网电价实施补贴，并给予多年保证期。
二是推进技术研发
英国商业、能源和工业战略部计划拨款9200万英镑，支持推动包括储能、海上风电和生物质能发电等下一代绿色技术。
三是推进商业应用
4对我国的启示
4.1积极构建适应我国碳中和的政策体系与发展方式
（1）加快制定碳中和政策体系
（2）加快发展循环经济
因地制宜地选用国际循环经济4种模式，建立健全循环经济法律政策环境，强化政府、企业、民众合作，积极通过教育、培训、宣传等方式开展循环经济知识普及等。发展循环经济对我国来说尤为重要，根据美国落基山研究所（RMI）测算，到2050年，中国在钢铁、水泥、铝和塑料4个关键领域的资源回收将创造4300亿美元的市场，可实现400×108t碳减排。
（3）建设和完善全国统一的碳交易市场
合理设定碳排放总量目标并分配配额，建立科学的数据统计和核算规则，健全市场调控和监管机制等。建议加快开展区域（例如京、沪）或行业（例如新能源汽车）试点，逐步推进各区域和行业市场之间的整合，形成全国统一的碳交易市场。同时加强国际合作，积极参与国际碳定价规则制定等。
4.2分类施策，加快推进主要领域碳中和行动
（1）加快电力领域绿色低碳转型
加速建设新型电力系统，控制化石能源总量并着力提高其利用效能，加快推进电力生产侧的“退煤”进程，因地制宜选择清洁供暖（例如地热、工业余热等）方式替代散烧煤，通过电气化实现农村地区的清洁用能等。部署开展水、风、光伏、地热等新能源关键核心技术研发，加快产业化应用步伐，逐步完善政策体系和市场机制，为电力需求侧资源有效利用提供合理的激励措施等。
（2）加快推进交通领域结构性减排
（3）发展“零能耗”建筑，推动建筑用能电气化
借鉴发达国家经验，加强新建建筑节能和既有建筑改造，积极探索我国发展“零能耗”建筑的路径。制定目标与分阶段推进计划，加速推进建筑用能电气化，因地制宜制定建筑节能方案，积极应用清洁低碳新技术。例如，探索应用基于核电余热的水热联产；农村地区建设以屋顶光伏为基础的新型能源系统；减少对天然气的依赖和基础设施投资，直接进入电气化供暖（例如使用空气源热泵等）。
（4）从生产和消费两侧发力，推进工业领域节能降耗
建议进一步加强对重工业领域和主要细分行业的碳减排顶层设计。一方面对钢铁、建材、化工、水泥等生产端采取针对性的碳减排措施，推进重点领域的绿色技术创新、试验示范、制定标准；另一方面在消费端通过绿色政府采购、购置税优惠以及宣传引导、创新商业模式等多种手段，推进工业产品消费端脱碳。
4.3积极跟进碳中和新兴技术与产业方向
（1）积极推进氢能技术和产业发展
（2）积极引导CCUS技术和产业发展
（3）因地制宜发展生物质能
目前，我国生物质能的可用资源有限，建议对生物质资源进行宏观统筹规划，在具有前景和可行性的区域和领域，探索生物质能源的规模化应用。通过高效能的垃圾焚烧和沼气发电等手段，为新型电力系统提供灵活支撑。
作者：乔英俊1、黄海霞2、姜玲玲1
1中国工程院战略咨询中心
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