2020年9月，国家主席习近平代表我国向世界作出庄严承诺：我国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。自此之后，我国各地掀起一股争取实现“双碳”目标的热潮，并为此作了大量人力和物力的投入。这表明我国上上下下对这个“双碳”目标的态度是十分严肃的，国际社会应该对我们这个“需要在不长时间内作出世上规模最大的碳减排”的国家有充分信心。
但同时我们自己也应深刻认识到：根据我们国家的能源资源禀赋以及目前所处的发展阶段，要真正在2060年前实现碳中和，困难非比寻常。这里面最大的困难是我们尚没有全面支持从“高碳社会”向“碳中和社会”转型的技术体系，因而绿色低碳的产业体系还需要在研发大量新技术的基础上才能逐步得到发展和确立。
中国科学院在习近平主席宣布“双碳”目标后，设立了一个大型咨询项目，组织百余位来自多个学部的院士和专家，着重就我国实现碳中和需要形成一个什么样的技术体系这一问题，做了“清单式”的研究，并形成了专门报告和著作。本文将以这个研究为依据，从碳中和的概念和逻辑入手，重点介绍完成碳中和的“技术需求清单”，并在此基础上讨论几个公众比较关心的问题。
一、碳中和的概念
碳中和应从碳排放（碳源）和碳固定（碳汇）这两个侧面来理解。碳排放既可以由人为过程产生，又可以由自然过程产生。人为过程主要来自两大块，一是化石燃料的燃烧形成二氧化碳（CO2）向大气圈释放，二是土地利用变化（最典型者是森林砍伐后土壤中的碳被氧化成二氧化碳释放到大气中）；自然界也有多种过程可向大气中释放二氧化碳，比如火山喷发、煤炭的地下自燃等。
但应该指出：近一个多世纪以来，自然界的碳排放比之于人为碳排放，对大气二氧化碳浓度变化的影响几乎可以忽略不计。
碳固定也有自然固定和人为固定两大类，并且以自然固定为主。最主要的自然固碳过程来自陆地生态系统。陆地生态系统的诸多类型中，又以森林生态系统占大头。所谓的人为固定二氧化碳，一种方式是把二氧化碳收集起来后，通过生物或化学过程，把它转化成其他化学品，另一种方式则是把二氧化碳封存到地下深处和海洋深处。
二、我国二氧化碳排放来源及实现碳中和的基本逻辑
我国当前二氧化碳年排放量大数在100亿吨左右，约为全球总排放量的四分之一。这样较大数量的排放主要由我国的能源消费总量和能源消费结构所决定。我国目前的能源消费总量约为50亿吨标准煤，其中煤炭、石油和天然气三者合起来占比接近85%，其他非碳能源的占比只有15%多一点。在煤、油、气三类化石能源中，碳排放因子最高的煤炭占比接近70%。
我国能源消费结构中，煤炭占比如此之高，在世界主要国家中是绝无仅有的。约100亿吨二氧化碳的年总排放中，发电和供热约占45亿吨，建筑物建成后的运行（主要是用煤和用气）约占5亿吨，交通排放约占10亿吨，工业排放约占39亿吨。工业排放的四大领域是建材、钢铁、化工和有色，而建材排放的大头是水泥生产（水泥以石灰石（CaCO3）为原料，煅烧成氧化钙（CaO）后，势必形成二氧化碳排放）。
根据我国二氧化碳的排放现状，我们就非常容易作出这样的推断：中国的碳中和需要构建一个“三端共同发力体系”。第一端是电力端，即电力/热力供应端的以煤为主应该改造发展为以风、光、水、核、地热等可再生能源和非碳能源为主。
第二端是能源消费端，即建材、钢铁、化工、有色等原材料生产过程中的用能以绿电、绿氢等替代煤、油、气，水泥生产过程把石灰石作为原料的使用量降到最低，交通用能、建筑用能以绿电、绿氢、地热等替代煤、油、气。
第三端是固碳端，可以想见，不管前面两端如何发展，在技术上要达到零碳排放是不太可能的，比如煤、油、气化工生产过程中的“减碳”所产生的二氧化碳，又比如水泥生产过程中总会产生的那部分二氧化碳，还有电力生产本身，真正要做到“零碳电力”也只能寄希望于遥远的将来。
因此，我们还得把“不得不排放的二氧化碳”用各种人为措施将其固定下来，其中最为重要的措施是生态建设，此外还有碳捕集之后的工业化利用，以及封存到地层和深海中。