Systematic science-technology foundation for high-quality carbon neutrality

碳中和已成为全球主要经济体应对气候变化行动的核心共识，这一目标的推进将全面、深刻地改变地球系统和经济体系的现有运行方式。在此进程中，系统性的科技创新是解决碳中和复杂问题、降低成本和控制风险的重要途径。本文以“高质量实现碳中和目标的系统性科技支撑需求”为核心命题，系统分析了碳中和愿景下碳减排技术的需求变化，并围绕“碳素流”这一关键脉络展开深度探讨。 从技术需求变革维度审视，碳中和愿景催生了四维范式转型：在控制维度上，技术迭代推动从“强度控制”向“总量清零”的战略升级，需突破零碳/负碳、新能源替代等关键技术瓶颈；在管理维度上，“能耗双控”向“碳排双控”的政策转型倒逼全产业链末端减排技术创新，生态碳汇和人工碳汇等将充分发挥潜力；在覆盖范围上，从单一二氧化碳扩展至全部温室气体，非二氧化碳温室气体管控成为实现气候中和的关键托底保障；在系统集成上，技术突破由“单点突破”走向“系统重构”，推动“能源供给侧－产业消费侧－自然碳汇端”的全局协同优化。 碳中和技术体系的底层逻辑在于通过技术创新构建地球系统中碳素流的新平衡，其呈现出三方面结构特征：在地球系统层面，岩石圈、陆地圈、海洋圈和人类活动圈之间碳素流的通量和方向将发生改变，以促使大气CO2浓度达到新平衡；在社会经济层面，各行业用碳排碳行为将实现跨系统、多维度的协同演化；而以大数据、人工智能为代表的信息技术，将变革性驱动社会经济系统智能交互与低碳转型；在工业体系层面，碳元素的能量载体和还原力功能将大幅削弱，推动不同行业间构建基于碳素流的全新耦合关系，进而形成新的人为碳循环体系。 构建碳素流的新平衡，需以科学的顶层设计为指导，依托精准的碳中和预测模型与路径研究，并建立完善的碳中和决策支撑系统，这对控制转型成本、提升转型效率以及降低转型风险具有关键作用。基于此，应以碳约束成本模型量化多维转型成本，依托综合评估方法学动态解析“技术-经济-社会”协同效应，据此制定涵盖低碳技术、产业结构与能源体系的碳中和技术发展路线图，并通过创新碳金融工具激活社会资本，从而高质量实现碳中和目标。