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研究背景

全球氣候變化是21世紀人類面臨的最重大的環(huán)境問題和最復雜的挑戰(zhàn)之一。根據(jù)政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第六次評估報告，1850-1900年至2011-2020年間，全球地表溫度上升了1.09°C。由于溫室氣體（GHG）排放在長期內(nèi)是不可逆轉(zhuǎn)的，尤其是海洋、冰原和全球海平面的變化。國際社會已開展多輪氣候談判以應對氣候變化。隨著一系列國際條約的通過和簽署，包括《京都議定書》和《巴黎協(xié)定》，各國在減排承諾方面取得了出現(xiàn)實際進展。IPCC建議要達到1.5°C的目標需要全球在2050年實現(xiàn)零二氧化碳排放，這一目標通常被稱為“碳中和”。中國作為負責任的發(fā)展中國家，承諾將確保二氧化碳排放量在2030年達到峰值，并在2060年前實現(xiàn)碳中和。

總結(jié)當前關于雙碳目標的研究將有助于研究人員迅速理解相關研究的發(fā)展背景，確定關鍵點和研究障礙，并更有效、更有針對性和系統(tǒng)地開展后續(xù)研究，但目前缺乏系統(tǒng)綜述回歸此類研究的文獻。該研究本文目的在于對碳達峰與峰值和碳中和的研究結(jié)果進行廣泛回顧，提煉碳中和的重要科學關注點和戰(zhàn)略需求，并對未來的研究方向提供進一步思考。

作者意在解決以下兩個問題：關于碳達峰與和碳中和的研究現(xiàn)狀如何？未來哪些方向值得研究？為此，作者作者整理調(diào)查了1105份已發(fā)表的關于碳達峰與和碳中和的研究報告，從時間和空間兩個角度追蹤研究熱點的轉(zhuǎn)移和變化、以及研究趨勢和研究原理原則，并從行業(yè)角度確定雙碳目標的實施路徑和優(yōu)先事項。最后，就雙碳目標的優(yōu)先任務和政策含義提出了相應的理論與應用對策。

研究概覽

文獻計量分析框架

該分析的第一步步是從Web of Science (WoS)數(shù)據(jù)庫收集文獻：使用關鍵詞字搜索策略來提取有關評論主題的文獻。第二步是對收集的文獻進行篩選凈化，只保留WoS定義的能源、資源、政策、經(jīng)濟和環(huán)境研究領域和類別的文獻。第三步是通過查看摘要和內(nèi)容來再次檢查剩余的文獻。最后，保留187篇關于碳達峰的文章和918篇關于碳中和的文章。再根據(jù)研究對象范圍、地理位置、相關部門、關鍵時間點，使用類型分析對其余文章進行手動編碼。

圖1 研究方法的具體框架

文獻趨勢

就時間趨勢而言，1995年Schlamadinger等人發(fā)表了碳中和領域的第一項研究，開發(fā)出碳中和的評估指數(shù)以檢查可用于替代化石燃料的生物質(zhì)能是否實際上是碳中和的。相反，關于碳達峰峰值的研究起步較晚，第一篇文章發(fā)表于2000年：De Vries等人利用綜合模型評估全球環(huán)境的綜合模型（IMAGE）去估計全球碳排放峰值在2040年為12.8 Gt C·a−1。根據(jù)他們的研究調(diào)查結(jié)果，到2100年，全球氣溫預計僅上升1.4°C。然而，碳排放量的實際增長與他們最初的預測預期大不相同。

圖2 關于碳達峰與碳中和出版物的時間趨勢

在空間分布方面，碳達峰研究主要集中在國家層面，尤其是中國，占所有研究的66%。主要關注中國的能源密集型產(chǎn)業(yè)、低碳試點城市和城市群如何實現(xiàn)碳達峰。由于大多數(shù)發(fā)達國家已達到排放峰值，碳達峰研究主要集中在排放仍在增長的發(fā)展中國家。相比之下，以歐盟成員國為代表的發(fā)達國家已成為碳中和研究的重點研究對象。

圖3 按空間位置劃分碳達峰與碳中和的研究

碳達峰與和碳中和研究在不同部門的關注點和發(fā)展趨勢有所不同：早期的碳達峰研究主要集中在運輸部門，近期電力部門、住宅行業(yè)、水泥行業(yè)的碳達峰研究已成為新的熱門話題。關于碳中和研究，電力和運輸部門實現(xiàn)碳中和的可行技術和廣泛影響正在得到更多關注。尤其是農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)和化學工業(yè)，已成為新的焦點。這是因為電力（44.3%）、工業(yè)（22.4%）和地面運輸（20.6%）是全球二氧化碳排放的主要貢獻部門。

圖4 行業(yè)角度的研究熱點

圖5 歷年相關研究中不同部門關注的比例

碳達峰研究的四大類支持措施：零碳技術突破、減排市場機制、能源市場改革和能源系統(tǒng)優(yōu)化。其中，能源系統(tǒng)優(yōu)化是實現(xiàn)碳達峰峰值的最重要戰(zhàn)略。越來越明顯的是，除了技術解決方案外，還需要基于市場的工具來實現(xiàn)碳達峰峰值目標。對于碳中和的措施分為12類：行為改變；零碳廢物處理；零碳工藝船；零碳材料；碳中和示范性演示；生物質(zhì)能；生物量碳捕獲、利用和儲存（CCUS）；生態(tài)系統(tǒng)碳匯；具有碳捕獲和儲存功能的生物能源（BECCS）；其他負排放技術（NET）；人工光合作用；以及能源系統(tǒng)優(yōu)化。

圖6 目前文獻中針對碳達峰與碳中和的支撐措施

結(jié)論和建議

碳中和目標實現(xiàn)是涉及多地區(qū)多行業(yè)多主體的協(xié)同治理問題。生態(tài)文明建設對碳中和提出了更高的要求。有必要將碳中和納入生態(tài)文明建設的總體框架，深入研究這一概念的理論內(nèi)涵，并在生態(tài)文明框架內(nèi)構(gòu)建碳中和管理理論和方法體系。可打造集生產(chǎn)、教育和研究于一體的智庫平臺，組織跨學科（經(jīng)濟、社會、能源、地理、氣象、生態(tài)、環(huán)境健康和醫(yī)療保健）技術創(chuàng)新團隊。

以下優(yōu)先研究方向特別值得特別關注：

①研究計算約束性指標的方法，包括碳排放總量和增長率，幫助制定碳達峰峰值與和碳中和目標的行動計劃；

②模擬行業(yè)層面的達峰峰值排放路徑，支撐支持行業(yè)碳達峰峰值計劃的設計；

③開展碳稅和碳排放交易系統(tǒng)的研究，提高基于市場的工具的有效性；

④探索產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化對碳排放的影響機制，促進產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型；

⑤量化碳捕獲、利用和儲存（CCUS）CCU對碳中和的潛力和貢獻，從而支撐支持重大項目的開發(fā)。

編輯：花嶼晨

內(nèi)容：趙叢雨

審核：邢嘉豪