2020年，中国提出了力争在2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”的可持续发展目标。
作为我国的重大战略决策，“双碳”目标的实现不仅是中国为应对气候变化责任，对国际社会做出的承诺，也是国家推动经济绿色转型，推进社会全面发展的内在要求。
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近年来，各种碳中和技术手段层出不穷，从具体实现路径来看，主要可分为碳替代、碳减排、碳封存、碳循环四种，其中碳替代是碳中和的中坚力量。
下面就让我们一起来看看“双碳”领域四种路径的发展现状如何，有哪些新的突破和进展吧。
碳替代
碳替代即利用清洁能源（太阳能、风能、核能等）来替代传统的化石能源，从而摆脱对化石能源的依赖，从源头上消除碳排放。碳替代可以说是实现“双碳”目标最重要的途径，预计碳替代到2050年将贡献47%的二氧化碳减排量。
下面我们具体看看，清洁能源都有怎样的特点呢？
1、核能
核能是我国构建清洁低碳、安全高效能源体系的重要组成部分，在降低煤炭消费、有效减少温室气体排放、缓解能源输送压力等方面具有独特的优势和发展潜力。
核能在供应电力时更加可靠，与间断性的可再生能源（如风能或太阳能）相比，核能发电波动性较低，可调度性更强，在没有风和阳光时，能形成很好的电力补充和支撑。
核能作为近零排放的清洁能源，在“双碳”背景下保持较快的发展态势，从核电装机容量来看，近年来呈现向好的趋势，核能发电量持续上涨，预计未来发展空间更加广阔。
2023年1-6月，全国累计发电量为41679.6亿千瓦时，运行核电机组累计发电量为2118.84亿千瓦时，占全国累计发电量的5.08%，比2022年同期上升了7.01%。
与燃煤发电相比，2023年核能发电相当于减少燃烧标准煤5963.73万吨，减少排放二氧化碳15624.96万吨、二氧化硫50.69万吨、氮氧化物44.13万吨。
2022年1月至2023年6月全国运行核电机组发电量趋势
（数据来源：中国核能行业协会）
2、氢能
氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，具有零排放、热值高、灵活变电、易获取等优点，正逐步成为能源转型发展的重要载体之一。
现阶段，氢能主要有氢交通、氢储能和氢工业三大应用场景。
氢能的主要应用场景（数据来源：《中国氢能产业展望2023》）
交通是氢能最为重要的应用领域之一。
以氢燃料电池汽车为代表的公路运输对氢能的需求量巨大，也是氢能在交通领域最主要的应用。
2022年，我国氢燃料电池的产量为3626辆，同比增长104.55%；销量为3367辆，同比增长112.30%。
根据我国《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》，预计到2025年氢能燃料电池车辆保有量将达5万辆，能够实现二氧化碳减排100-200万吨/年。
氢能以能源载体形式用于储能和发电，当前来看是最具前景的应用领域。氢能储存系统具有大容量、长周期、清洁高效等优势，能有效突破地理因素限制，同时氢能的跨区域运输比较容易，可以很好地适应可再生能源发电的波动性要求。
此外，氢在工业领域的应用也非常广泛，目前,我国有超过60%的氢气用于化工、炼油等工业领域。
碳减排
碳减排指的是对于尚未实现碳替代的某些领域，采取措施从源头上减少排放、节约能源、降低能耗。交通和建筑领域一直是全球碳排放的“两座大山”。
1、绿色建筑
建筑领域是碳排放的主要来源之一。2021年，我国房屋建筑全过程碳排放总量为40.7亿吨CO2，占全国能源相关碳排放的比重为38.2%。
2021年我国房屋建筑全过程碳排放（数据来源：国际能源署IEA）
目前，低碳、绿色建筑已逐渐成为建筑行业转型升级的重要方向。我国通过完善建筑节能标准，积极推进既有建筑和新建建筑的节能改造。截止至2022年底，我国已累计完成既有建筑节能改造约303亿平方米。
到2023年，我国新建绿色建筑面积占新建建筑的比例已经超过90%，全国新建绿色建筑面积已经由400万平方米增长至100多亿平方米，预计到2025年，装配式建筑相较于现浇建筑可减少碳排放2663万吨。
2、绿色交通
据相关数据显示，交通行业二氧化碳排放量约占全国总碳排放量的10%左右，其中，公路运输碳排放量占交通领域碳排放总量的87%，且仍处于快速发展阶段。
针对交通运输领域的碳排放特点，我国从推动运输工具装备低碳转型、构建绿色高效交通运输体系和加快绿色交通基础设施建设三个方面入手，积极开展交通运输低碳绿色转型行动，在城市公交、出租、物流及党政机关大力推广新能源交通工具。
截至2022年底，我国新能源汽车保有量达到1310万辆，超全球保有量一半；新能源公交车达到54.26万辆，占比达到77.2%；新能源出租车接近30万辆，占比达22%。绿色交通的推广与发展，可以在显著降低碳排放的同时，提高运输效率，降低物流成本。
碳封存
碳捕集、利用与封存（Carbon Capture, Utilization and Storage，简称 CCUS）是指将CO2从工业过程、能源利用或大气中分离出来，直接加以利用或注入地层以实现CO2永久减排的过程。
近年来，中国CCUS各环节技术取得显著进展，具备了CO2大规模捕集、管道输送、利用与封存系统设计的能力和实现规模化应用的基础。
碳中和目标提出以来，我国投运和规划建设中的CCUS示范项目的数量和规模明显扩大。
截至2022年底，示范项目数量已接近百个，其中已投运项目超过半数，具备CO2捕集能力约400万吨/年，注入能力约200万吨/年，较2021年分别提升33%和65%左右。从行业分布来看，CCUS示范项目的CO2捕集源涵盖电力、油气、化工、水泥、钢铁等多个行业。
其中，电力行业示范项目超过20个。目前，亚洲最大的煤电厂CCUS项目是由国家能源集团建成并投运的泰州电厂CCUS项目，项目正式投产后每年可捕集50万吨CO2。2022年以来，除电力行业外，石油化工、水泥与钢铁等难减排行业的CCUS示范项目数量也明显增多。
中国主要CCUS示范项目规模与行业分布
（数据来源：中国二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）年度报告（2023））
碳循环
碳循环是利用化学和生物手段实现大气中的二氧化碳吸收，并让这部分二氧化碳产生实际效用的过程。碳循环的途径主要包括人工碳转化和森林碳汇。
1、人工碳转化
人工碳转化是指利用化学或生物手段将二氧化碳转化为有用的化学品或燃料。CO2在化学转化领域应用广泛，不仅可以借助CO2催化加氢等技术生产甲醇、烯烃等基础化工产品，还可以通过生物工程技术，以CO2为原料合成聚合物（如乙烯）等终端产品。
这一领域最受瞩目的成果莫过于2021年中国科学院天津工业生物技术研究所研究员马延团队，采用一种类似“搭积木”的方式，在实验室中首次实现从二氧化碳到淀粉分子的全合成。
这一人工途径的淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍。按照目前技术参数推算，如果全国的淀粉都由人工二氧化碳合成，将会节省90%的耕地面积以及淡水资源，避免农药、化肥等对环境的负面影响，提高人类粮食安全水平。
人工淀粉合成代谢途径
2、森林碳汇
森林碳汇是指植物通过光合作用将大气中的二氧化碳吸收并固定在植被与土壤中，减少大气中二氧化碳浓度。
森林作为重要的经济资产和环境资产，在吸碳固碳中发挥着不可代替的作用。联合国政府间气候变化专门委员会在第四次报告中指出，预计到2030年，全球碳汇能力将达到27.5亿吨二氧化碳/年。
此外，根据《全球森林资源评估2020》显示，2010至2020年间中国的森林年均净增长量达到190万公顷，森林面积年均净增长已跃居全球第一。
在中国，首个可进入碳市场交易的中国林业温室气体自愿减排（CCER）项目-广东长隆碳汇造林项目，在2014年7月成功获得注册(项目备案)和减排量签发(CCER 备案)。该项目造林规模为13,000亩，造林密度每亩74株，在20年计入期内，预计产生34.7万吨减排量，年均减排量为1.74万吨。
整个项目将获得694.6万元的碳汇交易收入和约7000万元的木材纯收入，生态效益价值将达到13亿元。
在“双碳”目标引领下，我国在节能减排、降碳增效方面取得了阶段性进展，但仍面临诸多挑战。
碳替代领域，氢能、核能的发展前景广阔，但还存在成本偏高、安全风险偏大等问题；
碳减排领域，装配式建筑与新能源汽车的推广加快了建筑、交通等重点领域绿色转型的步伐，但转型过程中在能耗控制、能效提升、能源维护管理等方面还需要进一步优化；
碳封存领域，经济成本依旧是制约CCUS技术快速发展的重要因素，亟需通过完善市场化激励机制、优化投融资环境等措施推动其商业化运营；
碳循环领域，当前人工碳转化成果大都依靠实验室完成，离工业化量产仍有很长距离，森林碳汇项目周期长、进展缓慢等问题也限制着碳循环产业的发展。
“双碳”目标的达成不是一蹴而就的，需要一个漫长的过程，要将可持续发展理念融入到各行各业发展中，将技术应用到生产经营实践中，才能持续推进我国绿色低碳高质量发展。
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