这本书立足行业，从宏观到微观，从技术到政策，从国际到国内，系统探讨了中国能源体系实现碳中和的目标与路径，对碳中和背景下中国能源转型的战略意义、关键领域、行业部门、技术需要、研发创新、政策考量等方面进行了阐述。 这本书基于中国“双碳”目标，构建了能源行业实现碳中和的两条路径：一是“承诺目标情景”（APS）路径，反映了中国在2020年宣布的强化目标；二是实现更快转型的“加速转型情景”（ATS）路径，研究了能源领域转型将为中国发展带来的技术挑战、经济社会效益、新机遇，特别是在电气化，碳捕集、利用与封存，低碳氢及氢基燃料，可持续生物能源等领域加速技术创新。

中国的能源体系体现了几十年来在追求能源政策目标的同时，为使数亿人脱贫所做的努力。自2005年以来，中国的能源消耗翻了一番，但同期GDP（国内生产总值）能源强度大幅下降。燃煤发电约占中国发电总量的60%，且还在继续建设新的燃煤电厂，但新增太阳能光伏发电装机总量已超过世界上其他**。中国是全球第二大石油消费国，但也拥有占全球70%的电动汽车电池产能，仅江苏省的产能就占到全国的1/3。中国对低碳技术的贡献，尤其是在太阳能光伏领域，主要由《中华人民共和国国民经济和社会发展五年规划纲要》（以下简称五年规划）所推动。其带来的成本下降，改变了世界对清洁能源未来的看法。如果全世界要实现气候目标，就需在清洁能源领域取得更大规模的进步，就需要几乎所有行业部门的共同��力。例如，中国的钢铁和水泥产量超过世界的一半，2020年仅河北省的钢铁产量就占全球钢铁产量的13%。中国的钢铁、水泥和化工行业的二氧化碳排放量比欧盟及英国的二氧化碳排放总量还要高。
中国的二氧化碳排放量仍在上升，但在2030年之前达峰是可行的。排放峰值越早到来，中国按时实现碳中和的机会就越大。排放的主要来源是电力行业（48%的二氧化碳排放来自能源和工业生产过程）、工业行业（36%）、交通行业（8%）和建筑行业（5%）。在碳减排方面，“十四五”规划具体目标包括：2021—2025年将二氧化碳排放强度降低18%，单位GDP能耗降低13.5%；还有一个不具约束力的指标，即到2025年将非化石能源占能源消费总量的比重提高至20%（2020年约为16%）。国际能源署（IEA）预估，如果中国实现了这些短期政策目标，其燃料燃烧排放的二氧化碳就将在21世纪20年代中期达峰并趋于平稳，然后在2030年前略有下降。国际能源署也注意到，中国在2021年9月的联合国大会上承诺“不再新建境外煤电项目”，并加大了对清洁能源的支持。
实现碳中和要求能源体系快速、深度转型
要在2030年前实现二氧化碳排放达峰，有赖于三个关键方面的进展：提高能效、发展可再生能源和减少煤炭使用。在承诺目标情景中，到2030年中国的一次能源需求增长速度将远低于整体经济的增长速度。这主要是能效提高和产业转型脱离重工业的结果。能源体系的转型可使空气质量迅速改善。到2045年前后，太阳能将成为*主要的一次能源。到2060年，煤炭需求将下降80%以上，石油需求将下降约60%，天然气需求将下降45%以上。到2060年，近1/5的电力将被用来制氢。
中国为实现目标所需的投资水平完全在其财力范围之内。虽然能源体系投资的**值大幅攀升，但其在整个经济活动中的比重却在下降。年投资总额在2030年将达到6400亿美元（约4万亿元），在2060年将达到近9000亿美元（约6万亿元）。年度能源投资占GDP的比重，2016—2020年平均为2.5%，到2060年将下降到只有1.1%。
每个行业部门都有可行的路径来实现深度减排
以可再生能源为主导的电力部门为中国的清洁能源转型奠定了基础。在承诺目标情景中，中国电力部门将在2055年前实现二氧化碳净零排放。基于可再生能源（主要是风能和太阳能）的发电量，2020—2060年将增加6倍，届时将占发电总量的约80%。相比之下，煤电的份额将从60%以上下降到仅有5%，而未采用减排技术的燃煤发电将于2050年被淘汰。到2060年，所有地区的可再生能源装机容量至少增加2倍。其中，中国西北和北方地区的增长幅度*大，因为当地太阳能和陆上风能资源潜力巨大，且有充足的土地可供利用。然而在中国沿海省份，为提高电力系统可靠性和稳定性而进行的低碳灵活性资源的投资是*高的。
提高能效和当今的市场化技术只能使工业部门部分实现净零排放。在承诺目标情景中，到2060年，工业二氧化碳排放量将下降近95%，未采用减排技术的煤炭使用量将降低90%，剩余的排放量将为电力和燃料转化行业的负排放所抵消。能效提高和电气化在短期内推动了大部分工业减排，而新兴的创新技术，如氢能和碳捕集、利用与封存（CCUS）将在2030年后取而代之。
电气化是交通和建筑部门去碳化的关键。城市中对地铁、轻轨和电动公共汽车的新投资，以及对城市之间高速铁路的投资，降低了乘客出行的能源强度。提高燃料效率和使用低碳燃料实现了公路货运、航运和航空业的减排。到2060年，通过采用电气化、清洁的区域供热和提高能效等措施，建筑部门的直接二氧化碳排放量将下降95%以上。
在2030年前加快进程不仅可行而且有益
尽早加大力度采取行动可以减少2030年后面临的减排负担。碳达峰的时机和水平，以及达峰后的减排速度，对于中国实现碳中和的长期目标至关重要。在技术能力、经济手段和政策经验的加持下，中国有望比承诺目标情景更快地完成2030年的清洁能源转型目标。中国近年来推出的碳排放交易市场和电力市场改革就是两个明显的例子。在加速转型情景中，政策进程加快，带来电力和工业中的煤炭用量更快下降，现有的低碳技术得到更有力的普及和更快的能效提升。到2030年，在加速转型情景中，能源体系的二氧化碳排放量比现有水平低了20多亿吨，减少了近20%。投资需求不是一个主要障碍：加速转型情景所需的累计投资与承诺目标情景所需的相似。
在2030年之前加快进程所带来的社会效益和经济效益不**于应对气候变化，还包括以下方面：为尚未充分受益于中国经济发展的地区带来更大的繁荣，中国在全球清洁能源技术价值链中发挥核心作用，并逐渐成为清洁能源创新的**。到2030年，加快国内行动将使中国清洁能源供应领域的就业人数增加360万，而在化石燃料供应和化石燃料电厂减少的就业岗位为230万个。在加速转型情景中，净增长就业岗位比承诺目标情景多出近100万个。如果其他**志向更高远，对清洁能源技术需求更多，而中国能抓住这种机会，还会增加更多就业岗位。
将中国的碳中和目标范围扩大至所有的温室气体，将凸显二氧化碳排放早日达峰的好处。这样的雄心壮志可能要求能源体系在2060年前就达到二氧化碳净零排放，以弥补更难消除的非能源部门的排放。这将使得在2030年之前加快二氧化碳减排进度变得至关重要。转型带来的长期挑战是深重的，例如，如果要在2050年就实现二氧化碳净零排放，那么新增太阳能光伏和风能装机容量将达到约1.4万亿瓦，比2050年承诺目标情景高约20%。

前言 **章 中国的碳中和愿景 经济社会背景004 能源的使用和排放趋势009 能源和气候政策023 第二章 能源体系的转型 能源体系实现碳中和的路径046 二氧化碳排放049 能源需求趋势056 环境效益065 能源投资072 第三章 能源各部门的转型路径 发电和供热080 低排放燃料的供给093 工业106 交通运输124 建筑144 第四章 能源转型的技术需求 电气化165 碳捕集、利用与封存181 氢能199 生物能源216 第五章 加快能源转型的路径 抓住机遇，加速2030年之前的转型230 加速转型情景231 加速转型的好处247 第六章 能源转型的创新路径 中国的清洁能源创新264 中国的能源创新方法272 加速创新的机遇298 第七章 能源转型的政策路径 建构全面的政策框架308 政策方法和优先事项310 减少现有资产排放316 发展清洁技术市场323 建设清洁能源基础设施329 促进清洁能源技术创新335 加强清洁能源国际合作339 致谢343 参考资料349