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研究背景

全球气候变化是21世纪人类面临的最重大的环境问题和最复杂的挑战之一。根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告，1850-1900年至2011-2020年间，全球地表温度上升了1.09°C。由于温室气体（GHG）排放在长期内是不可逆转的，尤其是海洋、冰原和全球海平面的变化。国际社会已开展多轮气候谈判以应对气候变化。随着一系列国际条约的通过和签署，包括《京都议定书》和《巴黎协定》，各国在减排承诺方面取得了出现实际进展。IPCC建议要达到1.5°C的目标需要全球在2050年实现零二氧化碳排放，这一目标通常被称为“碳中和”。中国作为负责任的发展中国家，承诺将确保二氧化碳排放量在2030年达到峰值，并在2060年前实现碳中和。

总结当前关于双碳目标的研究将有助于研究人员迅速理解相关研究的发展背景，确定关键点和研究障碍，并更有效、更有针对性和系统地开展后续研究，但目前缺乏系统综述回归此类研究的文献。该研究本文目的在于对碳达峰与峰值和碳中和的研究结果进行广泛回顾，提炼碳中和的重要科学关注点和战略需求，并对未来的研究方向提供进一步思考。

作者意在解决以下两个问题：关于碳达峰与和碳中和的研究现状如何？未来哪些方向值得研究？为此，作者作者整理调查了1105份已发表的关于碳达峰与和碳中和的研究报告，从时间和空间两个角度追踪研究热点的转移和变化、以及研究趋势和研究原理原则，并从行业角度确定双碳目标的实施路径和优先事项。最后，就双碳目标的优先任务和政策含义提出了相应的理论与应用对策。

研究概览

文献计量分析框架

该分析的第一步步是从Web of Science (WoS)数据库收集文献：使用关键词字搜索策略来提取有关评论主题的文献。第二步是对收集的文献进行筛选净化，只保留WoS定义的能源、资源、政策、经济和环境研究领域和类别的文献。第三步是通过查看摘要和内容来再次检查剩余的文献。最后，保留187篇关于碳达峰的文章和918篇关于碳中和的文章。再根据研究对象范围、地理位置、相关部门、关键时间点，使用类型分析对其余文章进行手动编码。

图1 研究方法的具体框架

文献趋势

就时间趋势而言，1995年Schlamadinger等人发表了碳中和领域的第一项研究，开发出碳中和的评估指数以检查可用于替代化石燃料的生物质能是否实际上是碳中和的。相反，关于碳达峰峰值的研究起步较晚，第一篇文章发表于2000年：De Vries等人利用综合模型评估全球环境的综合模型（IMAGE）去估计全球碳排放峰值在2040年为12.8 Gt C·a−1。根据他们的研究调查结果，到2100年，全球气温预计仅上升1.4°C。然而，碳排放量的实际增长与他们最初的预测预期大不相同。

图2 关于碳达峰与碳中和出版物的时间趋势

在空间分布方面，碳达峰研究主要集中在国家层面，尤其是中国，占所有研究的66%。主要关注中国的能源密集型产业、低碳试点城市和城市群如何实现碳达峰。由于大多数发达国家已达到排放峰值，碳达峰研究主要集中在排放仍在增长的发展中国家。相比之下，以欧盟成员国为代表的发达国家已成为碳中和研究的重点研究对象。

图3 按空间位置划分碳达峰与碳中和的研究

碳达峰与和碳中和研究在不同部门的关注点和发展趋势有所不同：早期的碳达峰研究主要集中在运输部门，近期电力部门、住宅行业、水泥行业的碳达峰研究已成为新的热门话题。关于碳中和研究，电力和运输部门实现碳中和的可行技术和广泛影响正在得到更多关注。尤其是农业、建筑业和化学工业，已成为新的焦点。这是因为电力（44.3%）、工业（22.4%）和地面运输（20.6%）是全球二氧化碳排放的主要贡献部门。

图4 行业角度的研究热点

图5 历年相关研究中不同部门关注的比例

碳达峰研究的四大类支持措施：零碳技术突破、减排市场机制、能源市场改革和能源系统优化。其中，能源系统优化是实现碳达峰峰值的最重要战略。越来越明显的是，除了技术解决方案外，还需要基于市场的工具来实现碳达峰峰值目标。对于碳中和的措施分为12类：行为改变；零碳废物处理；零碳工艺船；零碳材料；碳中和示范性演示；生物质能；生物量碳捕获、利用和储存（CCUS）；生态系统碳汇；具有碳捕获和储存功能的生物能源（BECCS）；其他负排放技术（NET）；人工光合作用；以及能源系统优化。

图6 目前文献中针对碳达峰与碳中和的支撑措施

结论和建议

碳中和目标实现是涉及多地区多行业多主体的协同治理问题。生态文明建设对碳中和提出了更高的要求。有必要将碳中和纳入生态文明建设的总体框架，深入研究这一概念的理论内涵，并在生态文明框架内构建碳中和管理理论和方法体系。可打造集生产、教育和研究于一体的智库平台，组织跨学科（经济、社会、能源、地理、气象、生态、环境健康和医疗保健）技术创新团队。

以下优先研究方向特别值得特别关注：

①研究计算约束性指标的方法，包括碳排放总量和增长率，帮助制定碳达峰峰值与和碳中和目标的行动计划；

②模拟行业层面的达峰峰值排放路径，支撑支持行业碳达峰峰值计划的设计；

③开展碳税和碳排放交易系统的研究，提高基于市场的工具的有效性；

④探索产业结构优化对碳排放的影响机制，促进产业转型；

⑤量化碳捕获、利用和储存（CCUS）CCU对碳中和的潜力和贡献，从而支撑支持重大项目的开发。

编辑：花屿晨

内容：赵丛雨

审核：邢嘉豪