碳中和的概念等同于“净零排放”，而不是二氧化碳“零排放”。净零排放的概念就是人类可以排放一定数量的二氧化碳，但这个排放量中的一部分被自然过程吸收而固定，余下部分则通过人为努力而固定（比如通过生态系统建设吸收二氧化碳，或把二氧化碳收集后转为工业品或封存于地下），排放量与固碳量相等，则为碳中和。评价一个国家、一个地区甚至一家企业碳中和与否或碳中和程度，看的就是其排放量和固碳量之比。

根据国际上过去几十年来的观测统计，人类排放的所有二氧化碳中有54%被自然过程吸收（其中陆地吸收31%，海洋吸收23%），另外的46%留在大气中，成为大气二氧化碳浓度升高的主要贡献者。海洋吸收主要通过无机过程形成碳酸钙沉积和微体生物合成碳酸钙，陆地吸收则主要通过生态系统固存有机碳和土壤/地下水吸收形成无机碳酸盐，以及在河道、河口中沉积埋藏有机碳。尽管陆地吸收总量是已知的，但到目前为止，各种陆地吸收过程的相对比例并不清楚。根据中国科学院“碳收支”专项研究成果，我国通过自然保护和生态工程建设等，2010—2020年间的陆地生态系统净固碳能力为每年10亿—13亿吨二氧化碳。

根据前面介绍的排放来源和吸收过程的数据，我们可以得出结论：碳中和是一个“三端共同发力”的体系，即“发电端”用风、光、水、核等非碳能源替代煤、油、气，“能源消费端”通过工艺流程再造，用绿电、绿氢、地热等替代煤、油、气，“固碳端”用生态建设、碳捕捉—利用—封存（CCUS）等碳固存技术，将碳人为地固定在地表、产品或地层中。这就是碳中和的基本逻辑。

一国无论是技术原因，还是市场原因，其“不得不排放”的二氧化碳总量等同于自然吸收量与人为固碳量之和，即可视为“净零排放”，实现了该国的碳中和。由此可见，有先进并廉价的技术可供这“三端”所用，是实现碳中和的前提条件。也就是说，“技术为王”将在碳中和过程中得以充分体现。下面，我们来对这“三端”体系分别作简单介绍。

（一）“发电端”之要在构建新型电力系统

我国目前的发电装机容量约为22亿千瓦，未来假定：（1）能源消费端要实现电力替代、氢能替代（氢气也主要产自电力）；（2）为实现人均GDP从1万美元增到3万—4万美元，所需的能源明显增长；（3）风、光发电利用小时数难以明显提高，那么估计我国实现碳中和之时，总的电力装机容量会在60亿—80亿千瓦之间。因此，未来新型电力系统的第一个特点是电力装机容量巨大。

第二个特点是我国十分丰富的风、光资源将逐步转变为主力发电和供能资源，这既包括西部的风、光资源，也包括沿海大陆架风力资源，更包括各地分散式（尤其是农村）的光热等资源（如屋顶和零星空地）。

第三个特点是“稳定电源”应从目前火电为主逐步转化为以核电、水电和综合互补的清洁能源为主。

第四个特点是必须利用能量的存储、转化及调节等技术，克服风、光资源波动性大的天然缺陷。

第五个特点是火电（为减少二氧化碳排放，应逐步用天然气取代煤炭发电）只作为应急电源或一部分调节电源。

第六个特点是在现有基础上，成倍扩大输电基础设施，平衡区域资源差异；并加强配电基础建设，增强对分布式资源的消纳能力。

为实现碳中和，我国拟以装机总量60亿—80亿千瓦，风力发电、光伏发电共占比70%，“稳定电源”占比30%为目标，规划新型电力系统。在40年内，大致以每十年为一期，顺次走控碳电力、降碳电力、低碳电力最后到近无碳电力之路，并完成超大规模的输变电基础设施建设。

要建立这样的新型电力系统，无论是发电，还是储能、转化、消纳、输出等，技术上都有大量需要攻克的关键环节，这将成为实现碳中和目标工作的重中之重。

（二）“能源消费端”之要在电力替代、氢能替代以及工艺重构

用非碳能源发电、制氢，再用电力、氢能替代煤、油、气用于工业、交通、建筑等领域，从而实现消费端的低碳化甚至非碳化，这是实现碳中和的核心内容。在电力供应充足和廉价的前提下，消费端的低碳化主要通过各种生产工艺流程的再造来完成。

消费端的排放大户是工业、交通、建筑三个领域，工业领域的排放大户是钢铁、建材、化工、有色四个产业。

从现有技术分析，交通的低碳化甚至非碳化较易实现，即轨道交通和私家车可用电力替代，船舶、卡车、航空可部分用氢能替代。这里关键处是建设私家车的充电体系，建设从制氢到输运再到加氢站的完整体系，当然还有如何保证经济、安全运行等问题。

建筑领域的低碳化技术亦基本具备，大致可考虑以下途径：城市以全面电气化为主，加上条件具备的小区以电动热泵（地源热泵、空气源或者长程余热）为补充，少部分情况特殊者可部分利用天然气；农村则以屋顶光伏＋电动热泵＋天然气＋生物沼气＋输入电力的适当组合为主。

以上两大领域去碳化的关键是政府与市场做好协调，并以合适节奏推广之。

目前，工业领域的钢铁、建材、化工、有色产业还没有用电力、氢能替代化石能源的成熟技术，虽然从理论上讲是可以实现的，但仍需技术层面变革性的突破和行业间的协调。事实上，国内外一些企业与研发单位在氢能＋电力＋煤炭的“混合型”炼铁（如氢冶金）上已有较为成功的先例。从工艺流程再造看，不同工业过程既可考虑先走低碳化的“混合型”再到无碳化的“清洁型”，也可考虑一步取代到位。

由此可见，能源消费端的“替代路线”亦需研发大量新技术并布局大量新产业。

需要说明的是，水泥一般用石灰石做原料，煅烧过程中不可能不产生二氧化碳，这部分如得不到捕集利用，当在“不得不排放”的二氧化碳之列。此外，煤、油、气作为资源来生产基础化学品、高端材料、航油等，其开采—加工—产品使用的全生命周期中也存在“不得不排放”的二氧化碳。

从以上两部分的分析看，无论是发电端还是能源消费端，到2060年都会有相当数量的碳排放存在，需要其他技术予以中和。

（三）“固碳端”之要在生态建设

学术界对固碳方式已有过很多研究，主要分六大类。第一类是通过对退化生态系统的修复、保育等措施，增强光合作用并将更多碳以有机物的形式固定在植物（尤其是森林）和土壤之中。这是最重要的固碳过程。2010—2020年间，我国陆地生态系统的净固碳能力约为每年10亿—13亿吨二氧化碳。第二类是从烟道中收集二氧化碳，制成各类化学品和燃料，或者用于藻类养殖，形成生物制品。第三类是收集二氧化碳气体，用于油田驱油、驱气过程。第四类是收集二氧化碳，制成碳化水泥。第五类是收集二氧化碳后，封存于地层之中。第六类是生物质燃料利用、采伐树木及秸秆等闷烧还田等。

由于生态建设是“国之大者”，而后面五类“碳固存技术”的应用均需额外耗能，且未必经济合算，因此，固碳端的工作当首先聚焦于生态建设。在2060年之前，对非生态碳固存技术先做深入研究和技术储备，力争掌握知识产权和工程技术，大幅度降低成本；临近2060年时，根据我国“不得不排放”的二氧化碳量和生态固碳贡献状况，再相机推动这些技术的应用。