碳中和：政策、管理和行动的综述

工程14（2022）52研究碳中和前沿研究综述碳达峰与碳中和的政策与管理：文献综述魏义明a，b，c，陈开元a，b，c，康嘉宁a，b，c，陈伟明a，b，c，王翔宇a，b，c，张晓晔a北京理工大学能源与环境政策研究中心，北京100081b北京理工大学管理与经济学院，北京100081c能源经济与环境管理北京市重点实验室，北京100081d灾害性天气国家重点实验室中国气象科学研究院中国气象局大气化学重点实验室北京100081阿提奇莱因福奥文章历史记录：收到2021年2021年11月11日修订2021年12月19日接受2022年3月8日网上发售保留字：碳达峰碳中和系统评价碳管理A B S T R A C T碳达峰、碳中和的愿景，正在指引中国社会经济体系的低碳目前，在系统地确定实现碳中和的机会的研究方面，现有文献中仍然存在研究空白。为了弥补这一差距，本研究全面整理和调查了1105项已发表的关于碳达峰和碳中和的研究。在此基础上，从时空的角度定量分析了这一地区的发展规律。同时，本研究追踪了研究热点的转移和变化。本系统综述总结了重点行业在碳达峰和碳中和方面的优先事项和立场。在此基础上，重点阐述了5个管理科学的关键课题，阐明了这两个碳减排目标的科学关注点和战略需求。最后，本文对中国实现碳中和的行动、优先任务和政策措施提出了理论见解和实际对策本研究全面梳理了碳达峰与碳中和的研究现状，以及该领域值得深入研究的方向，对碳达峰与碳中和政策的制定至关重要。©2022 The Bottoms.Elsevier LTD代表中国工程院出版，高等教育出版社有限公司。这是一篇CC BY-NC-ND许可下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）中找到。1. 介绍全球气候变化是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[1]。根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）的第六次评估报告，从1850-1900年到2011-2020年，全球地表温度上升了1.09 °C。由于温室气体（GHG）排放而发生的许多变化在数百年至数千年内是不可逆转的，特别是海洋，冰盖和全球海平面的变化。国际社会为应对气候变化进行了多轮气候谈判。随着包括《京都议定书》在内的一系列国际条约的通过和签署，《巴黎协定》和《京都议定 书》 ，在实现国家减排承诺方面取得了实际进展。尽管如此，之前的研究已经指出，目前根据2015年《巴黎协定》做出的国家自主贡献可能无法充分实现将全球温度上升限制在1.5°C或远低于2°C的目标[2，3]。即使该协议的所有缔约方都兑现了他们的气候承诺，世界也将面临全球气温比工业化前水平上升3°C以上的局面[4，5]。因此，将大气GHG浓度稳定在能够使地球保持在可持续发展道路上的水平是一项困难且远未完成的任务。在这种严峻的环境下，未来温室气体排放的限额将在相当长的一段时间内非常严格。IPCC建议，1.5°C的目标需要全球*通讯作者。电子邮件地址：wei@bit.edu.cn（Y.- M.Wei）。y《巴黎协定》旨在将全球变暖限制在远低于2 °C的范围内，并承诺各国“继续努力”将其控制在1.5 °C。https://doi.org/10.1016/j.eng.2021.12.0182095-8099/©2022 THE COMEORS.由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版。这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表工程杂志首页：www.elsevier.com/locate/engY.-- M. Wei，K. 陈杰N. Kang等人工程14（2022）5253到2050年实现二氧化碳（CO2）净零排放，这一目标通常被称为在2020年11月举行的联合国气候峰会之前，共有124个国家已经做出净零承诺[6]。包括欧盟、美国、英国、加拿大、日本、新西兰和南非在内的大多数国家都承诺到2050年实现碳中和。令人鼓舞的是，中国作为一个负责任的发展中国家，一直致力于确保其二氧化碳排放量在2030年前达到峰值，并在2060年前实现碳中和随着许多国家提出碳中和议程，减缓气候变化正处于历史的十字路口，迎来了一个关键的机遇时代，为进一步研究碳减排提出了新的要求[7]。 因此，这是一个理想的时间来总结现有的知识，以指导未来的研究，实现碳达峰和碳中和。因此，本研究的目的是对碳达峰和碳中和的研究成果进行广泛的回顾，提炼碳中和的重要科学问题和战略需求，并对未来的研究方向提供进一步的思考。第一个问题是界定“碳达峰”和“碳中和”这两个术语根据IPCC的报告和全球共识[1，8，9]，“碳峰值”被定义为CO2排放停止增长并开始下降的点，而“碳中和”是指与某一实体相关的人为CO2排放与特定时期内的随之而来的一个重要问题是碳达峰与碳中和目标之间的逻辑关系。从客观规律上看，这两个碳目标有着深厚的理论和实践基础，体现了经济发展与碳排放脱钩理论、环境库兹涅茨曲线（EKC）假说等经济学含义[10，11]。在某种程度上，碳中和情景下碳排放曲线的峰值可以被视为EKC的转折点（图1）。从主观上看，“两碳目标”的愿景此外，碳达峰的时间点和水平直接决定了减排量以及从达峰过渡到碳中和所需的时间。因此，碳达峰的减缓行动必须以碳中和目标为指导和约束。另一个关键问题是如何实现这两个减排目标。先前的研究采用综合评估模型（IAM）来确定在各种社会经济情景下实现减排目标的最合理路径然而，目前的研究似乎是分散的和上下文相关的，由于有关生态的不确定性经济发展阶段、技术进步、能源需求、政策措施和气候风险[13]。即使是同一个问题，研究结果往往不一致，难以比较.尽管新的研究不断涌现，为碳达峰和碳中和提供了理论依据和因此，需要对这些主题的研究进行系统综述，目前文献中没有。这样的回顾将使研究者能够迅速了解相关研究的发展脉络，确定研究的关键点和研究障碍，并更有效、更有针对性和更系统地开展后续研究因此，本研究的目的是解决两个问题：碳达峰和碳中和的研究现状如何，未来有哪些研究方向值得为了回答这些问题，我们通过时空追溯相关的国际趋势和发展规律，从产业角度分析相关“热点课题”的研究现状和变化，确定支持两碳目标的实施路径和重点。然后，我们研究了碳达峰和碳中和的学术含义最后，从两碳目标的实现路径、优先任务、政策选择等方面提出了未来两碳目标相关理论研究和实践行动冰冷的暗示2. 文献计量分析本研究采用了作者开发的用于结构化文献分析的集成数据到知识系统[14]。这种方法的框架，它集成了文献计量学和类型学的分析工具，在图2中详细说明。该系统可用于分析主题的结构、特征和演变，并可用于通过映射文献的基本组成部分来统计测量当前研究的性能。文献数据来源于Web of Science（WoS）Core Collection-CitationIndexes（即，科学引文索引扩展数据库和社会科学引文索引数据库）。WoS数据库是世界上最著名的电子文献数据库之一，包含了广泛的自然科学和社会科学的学术资料。它已被广泛应用于科学计量分析[15我们分析的第一步是从WoS数据库中收集文献我们使用关键词搜索策略来提取关于综述主题的文献。附录A中的第S1节包含了我们检索策略的详细描述随后对所收集的文献进行了“第二步，Fig. 1. 碳达峰和碳中和的经济影响。Y.-- M. Wei，K. 陈杰N. Kang等人工程14（2022）5254图二、综合数据转知识系统框架，其中包括：是指分析中剩余的研究数量有三种类型的主题：时间序列，部门和技术。这九个行业分别是电力、钢铁、交通、水泥、化工、建筑、居民、农业和其他。这12种支持措施包括：行为改变;零碳废物处理;零碳工艺;零碳材料;碳中和示范;生物质;碳捕获、利用和储存（CCUS）;生态系统碳汇;其他负排放技术（NET）;生物能源与碳捕获和储存（BECCS）;人工光合作用;能源系统优化。最初是自动化的，仅保存来自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（详见附录A中的表S1）。自动过滤后，我们通过审查摘要和内容对剩余文献进行了复查不相关的研究就这样被仔细地剔除了。最后，我们保留了187篇碳达峰文章和918篇碳中和文章，以供后续分析。然后根据研究主题范围、地理位置、相关部门、支持措施和关键时间点，使用排印分析对其余文章进行手动编码。在整个步骤中，审查小组的每位成员对文献类型进行了单独评估。进一步进行了面对面的辩论，以便就任何不同的观点达成共识。在最后阶段，我们采用知识图谱进行可视化分析。对这一领域的知识现状进行了相应的评价，探讨了全球进展和热点问题，并确认了关键的科学问题3. 研究趋势和热点本节使用我们的数据到知识系统对碳达峰和碳中和的趋势和热点主题进行文献计量分析，从而可以确定这些主题的知识存量和特征。3.1. 当前文献的时空分析就时间趋势而言，我们审查范围内的第一项碳中和研究于1995年发表（图3）。Schlamadinger等人[18]开发了一个碳中和评估指数，以检查可用于替代化石燃料的生物质能源是否实际上是碳中和的。碳中和已经从一个模糊的科学概念发展成为一个突出的话题在过去15年的气候变化辩论中。随着2008年《气候变化法》的颁布，英国成为第一个立法减少温室气体排放的国家[6]。此外，《巴黎协定》中概述的1.5 °C气候目标要求到2050年实现全球二氧化碳净零排放。 2018年，IPCC发布了一份题为《全球变暖》的特别报告。1.5 °C，其中明确定义了碳中和[2]。为了响应国际公约的倡导，许多国家的政府都承诺致力于碳中和。相关研究也在快速增长。相比之下，关于碳峰值的研究开始得较晚，第一篇文章发表于2000年。De Vries等人[19]根据1994年IPCC评估中的IS92情景，利用评估全球环境的综合模型（IMAGE）估计2040年根据他们的研究结果，到2100年，全球气温预计仅上升1.4 °C。然而，碳排放的实际增长与他们最初的预期相去甚远对于发展中国家来说，在保持经济高速增长的同时尽快达到碳排放峰值是一项极具挑战性的任务。令人惊讶的是，在2014年的《中美气候变化联合声明》中，中国首次承诺到2030年碳排放达到峰值。因此，正在进行广泛的研究，以便为中国等发展中国家提供关于碳达峰途径的建议。从空间分布上看（图）4）、根据实证对象将文献分为全球性、国家性或区域性。研究结果表明，碳达峰研究主要集中在国家层面，尤其是中国，约占所有研究的66%。这些关于中国的研究主要关注中国能源密集型产业[20，21]、低碳试点城市[22]和城市群[23，24]如何由于大多数发达国家已经达到排放峰值，碳峰值研究主要集中在排放量仍在增长的发展中国家相比之下，碳中和研究的大部分侧重于区域范围。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对象。3.2. 当前文献中关注的部门碳中和和碳达峰研究在不同领域的侧重点和发展趋势各不相同（图一、二）。 5和6）。早期的碳峰值研究主要集中在Y.-- M. Wei，K. 陈杰N. Kang等人工程14（2022）5255图三. 碳达峰和碳中和出版物的时间趋势。见图4。碳达峰与碳中和的空间尺度研究。(a)区域、国家和全球研究分别占所有碳达峰研究的21.4%、73.1%和5.5%;（b）区域、国家和全球研究分别占所有碳中和研究的41.7%、51.8%和6.5%。图五.从行业角度研究（a）碳达峰和（b）碳中和的热点话题。* 表示研究侧重于整个行业而非特定部门;每个圆圈的文章数量见附录A表S2和S3。Y.-- M. Wei，K. 陈杰N. Kang等人工程14（2022）5256图六、历年相关研究中对不同行业的关注比例* 表示研究侧重于整个行业，而不是具体部门。运输部门，随后转向更加重视电力部门。最近，住宅部门[25，26]和水泥部门[27，28]的峰值路径和碳水平成为新的热门话题。关于碳中和研究，似乎电力和交通部门实现碳中和的可行技术和广泛影响正在受到更多关注。特别是农业、建筑业和化学工业已成为新的焦点[29这是因为电力（44.3%），工业（22.4%）和地面运输（20.6%）是全球化石二氧化碳排放的主要贡献者[32]。为了达到峰值目标，这些传统的能源密集型产业必须带头。尽可能快地达到排放峰值，可以为实现碳中和预留更多的准备时间。与达峰目标相比，碳中和目标可利用的时间极为有限，任务十分艰巨。因此，迫切需要对一、二、三产业和基础设施在农业、制造业、服务业和信息技术领域促进清洁生产和可再生能源的使用也同样重要3.3. 当前文献必须明确优先事项和有针对性的支持措施，把握主动权，支持实现碳达峰、碳中和（图二）。 7）。对于碳达峰研究，我们总结了四大类配套措施：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，能源系统优化是关键达到碳峰值的最重要的战略。越来越明显的是，除了技术解决方案外，还需要市场手段来实现碳达峰目标[33]。对于碳中和，研究主要集中在实施效果，技术组合和配套措施的系统 这些措施分为12类：行为改变;零碳废物处理;零碳工艺;零碳材料;碳中和示范;生物质;碳捕获、利用和储存（CCUS）;生态系统碳汇;具 有 碳 捕 获 和 储 存 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。尽管碳中和时代意味着经济增长与二氧化碳排放脱钩，但其理念是在满足人类能源需求的同时保持经济竞争力能源系统具有显著的发展惯性和路径依赖。因此，与发达国家相比，中国在新的发展模式下，技术进步和创新将是能源革命的主要推动力，也是实现碳中和的主要推动力。根据研究总结，碳中和技术，生物质能源，CCUS和NET是新兴的热门话题。如何将其与传统能源系统有机4. 碳中和之路在文献计量学研究成果的基础上，本文选择了该领域的四个新兴前沿领域，并分析了进一步研究的4.1. 负排放技术在一个以1.5 °C为目标的世界中，NET是必不可少的[35]。NET从大气中去除和储存CO2的能力对于实现碳中和至关重要NET关注全球气候治理和生态安全，但也可能成为未来技术竞争的新领域。现有的研究主要集中在负排放的概念，如BECCS，生物炭，直接空气捕获，生态系统碳吸收时，考虑部署和经济可行性的大规模NET。有关以英语为母语的英语教师的发展潜力和系统规划的管理研究，主要从三个方面进行：成本效益、资源消耗和环境影响。NET的经济分析主要侧重于评估某些技术的成本与收益[36，37]，并使用IAM[38]检查 NET采用的宏观经济影响。许多研究根据能源成本和技术参数的假设，评估和比较具体负碳技术实施计划的成本。这些技术与其他减排和适应技术一起被纳入应对气候变化的最佳方案，以评估社会经济系统然而，科学研究表明，NET的开发需要利用自然资源，并且将某些NET应用于自然环境可能会导致次生危害，例如对生物多样性、土地利用模式和生态系统的外部影响[41，42]。为了解决这些问题，研究人员已开始调查母语英语教师发展所需的外部资源的可用性及其外部生态环境。Y.-- M. Wei，K. 陈杰N. Kang等人工程14（2022）5257图7.第一次会议。现有文献中碳达峰和碳中和的配套措施年份是指相关文献发表的时间;圆圈的大小是指发表的研究数量。使用地理信息分析、生命周期评估、物质流分析和其他模型方法的影响[43，44]。现有的研究提出了大规模NET部署的指导方针。然而，这些研究在研究对象、研究视角和研究方法等方面都存在着较大的差异，要从这些研究成果中获得共同的特征和一致的、可比的科学原理，还需要进一步的研究基于这些研究，我们提出了三个新兴的研究前沿：①负碳排放战略发展与社会经济生态系统之间的反馈机制;② NET部署与可持续发展之间的协调;③负碳排放战略发展带来的伦理和公平挑战。4.2. 零碳技术/工艺工业一直是不可忽视的主要排放源传统产业的特点是高投资、高能耗和高温室气体排放。因此，碳达峰和碳中和目标将迫使碳密集型传统产业进行创新和重大变革。由于节能降耗存在理论上限，因此碳中和技术的开发和推广正在普及。其中，碳中和甲醇技术、新型零碳燃料电池、光电化学水解、绿色制氢、零碳建筑材料、生物基复合材料等是当前的研究热点。对这些技术的过程管理的各个方面进行了一系列的研究。要实现传统产业的转型升级，绿色制造是一条至关重要的前进之路。低碳原材料替代和清洁工艺改造是降低工业过程碳排放的重要技术路线和重点方向[45]。此外，科学家们正在寻找新的技术来分解二氧化碳分子，以生产有价值的碳基燃料，化学品和其他产品。通过新兴的催化剂和生物基材料，二氧化碳可以从污染物转化为资源[46，47]。CO2高值化利用不仅具有减少碳排放、缓解温室效应的潜力，而且具有重要的社会和经济价值。然而，确定这些过程是否是低碳甚至零碳是一个关键的管理问题，科学家必须将两者都Y.-- M. Wei，K. 陈杰N. Kang等人工程14（2022）5258标准设计和工艺要求。碳中和是一个贯穿材料和产品整个生命周期的概念。根据这一观点，实施合适的生命周期碳排放评估和核算标准是推动工艺绿色升级的前提[48]。通过这种方式，企业、行业和国家可以使用统一的系统在相同的基础上量化碳排放。这将为制定和加强以市场为基础的政策措施以减少碳排放提供科学支持，并在国际气候谈判中发出公平的声音。4.3. 碳定价机制利用市场力量解决二氧化碳排放问题由来已久目前，碳定价机制主要包括基于价格的工具（例如，碳税）和量化工具（例如，碳交易市场）。据世界银行统计，到2020年，全球正在实施或计划实施的碳定价机制有61个;其中31个是碳排放交易体系，其余为碳税。这些机制总共涉及120亿吨二氧化碳，约占全球温室气体排放量的22%[49]。由于每个国家的国情不同，各种定价工具对经济部门的适用性也不同。研究人员比较了两种碳定价方案对不同市场实体的影响和途径[50，51]，为更大、流动性更高的全球交易市场提供决策支持。碳定价政策的实施将产生成本。大量研究发现，碳定价制度的实施引发了对未来区域和行业增长不公平的担忧[52]。特别是，对于处于转型期的发展中国家，由于贫富之间存在显著的社会鸿沟，碳定价机制的收入分配效应需要进行更全面的预先评估[53，54]。企业是市场机制下的行为主体。企业碳管理的质量将直接影响到有减排需求的企业在碳市场中的生存[55]。在国家层面，有效企业碳管理的关键在这种情况下，可以根据不同企业的减排潜力制定合理的减排目标无论采用何种价格机制，都要始终把科学、公平、效率作为市场机制设计的指导原则，保证市场力量在减排中发挥作用。4.4. 示范和标准制定示范是一个可复制和可推广的实施实例，它集成了技术、产业、政策和其他多层面要素。碳中和是一个系统性的倡议，需要一个长期和整体的愿景来指导国家、行业、公司和个人在各个层面进行合作。示范是碳中性系统长期可行性的最可靠证明。世界各地正在各个领域开展不同类型的示范和试点。对于示范项目，NET、零碳技术和碳定价机制都是实现碳中和的可行方案。例如，2022年北京冬季奥运会将使用100%的绿色电力或可再生能源。为了在整个比赛中实现碳中和，其他阶段产生的碳排放，可通过采用二氧化碳跨临界直接冷却系统，建立碳包容机制，参与碳市场交易，场馆区域生态修复等方式苹果泰国Vidyasirimedhi科技学院（VISTEC）大学通过将水光伏、屋顶光伏和充电桩与智能储能系统相结合，实现了大学校园的零碳供电。德国也在积极推行未来，这些示范案例可以为其他国家和地区的小型园区、智慧校园、零碳建筑等提供可操作的技术路径研究人员利用结构化调查和访谈分析了在碳中和方面发挥主导作用的城市建设，并探索了可持续城市的最佳解决方案[58，59]。先锋城市包括芬兰的赫尔辛基，它展示了可持续的废物和回收做法;马斯达尔，一个位于阿拉伯联合酋长国沙漠中的零碳新城;哥斯达黎加首都圣何塞，被称为尽管现有研究中有一些关于碳中和示范和支撑技术的论述，但我们认为，有三个管理问题需要进一步加强：碳中和示范项目建设和内部能源供需的管理;碳中和示范相关技术的市场推广和科学布局5. 未来就是现在：呼吁碳中和管理许多国家已经为实现碳中和和人类命运共同体提出了各种行动计划和方案，产生了丰富的实践案例。无论选择哪种实践方式，都需要科学的思想、数据和评估来提供支持和指导。碳达峰和碳中和目标不仅对经济社会系统的生产和技术发展提出了新的挑战，也要求整体管理更加科学。在这一复杂的系统转型过程中，适当运用前瞻性思维、统筹规划、战略布局等管理科学工具，可以避免战略误区，以最低的社会成本和最快的速度实现碳达峰和碳中和目标。在此基础上，本研究提出了在研究这些双重碳目标时应该强调的五个重大管理科学挑战。5.1. 双重减排目标加快推进碳达峰，将为低成本实现碳中和赢得时间，增加信心。排放量和达峰时间将直接决定实现碳中和的紧迫性和艰巨性。在此基础上，部分研究重点关注重点行业和领域碳达峰的时间表和路径[21，60]。目前中国承诺实现碳达峰的目标年不到十年鉴于能源使用模式、技术路线、产品性能等方面的多样性，各行业在碳达峰中的作用和时间表各不相同[6，61]。哪里Y.-- M. Wei，K. 陈杰N. Kang等人工程14（2022）5259有条件的地方要推动重点行业和企业率先实现碳达峰。为避免在此前提下，有研究对各种调峰策略进行了经济和环境效应分析，并从技术措施、改造成本、环境效益等多个维度综合优化了系统路径[20，62，63]。与自下而上的研究不同，一些研究采用了分解分析和机器学习等经典方法来识别碳排放的关键驱动因素，量化和评估长期减排潜力，并简要解释符合区域或部门特征的代表性路径和模型[64，65]。随着研究的推进，对推动低碳经济发展的主要因素的讨论，已逐渐从人口规模、经济发展水平、能源强度、单位能耗碳排放等扩展到能源消费结构、产业结构、城市化、国际贸易分工、颠覆性技术等更广泛的范畴。在此基础上，各主要影响因素的影响程度值得关注，根据影响程度二是研究不同驱动因素之间是否存在协同关系，能否共同考虑减排;第三，研究应考虑驱动因素的区域和行业异质性，然后系统地研究减排。在考虑减排对象的异质性后，这些研究结果可以作为精确政策实施的重要理论基础。5.2. 碳排放与经济发展碳达峰、碳中和目标的提出，充分体现了碳排放与经济增长脱钩的发展理念。现有研究从碳排放与经济发展脱钩的内在机理入手，明确减排阶段的特征，通过阶段对比和评价指标分析经济发展低碳转型的进展，更好地判断经济社会系统如何实现低碳转型[66]。然而，大量的描述性评估研究而不是对进展的定量分析，使得比较和判断不同时间和地点执行政策和活动的效果具有挑战性今后，应更加关注相关经济结构的演变特征和不同发展阶段的动力机制此外，还应明确不同阶段的减排目标，提高配套政策的科学性和有效性。此外，碳排放与经济发展脱钩取决于不同地区的实际情况。现有文献探讨了碳排放与经济发展脱钩的社会、经济和技术条件，研究者也结合不同国家或地区的资源禀赋、发展阶段和产业结构进行了一系列横向和纵向比较研究[67，68]。工业转型和技术创新可能继续是发展中国家脱钩努力的驱动力经济增长的碳排放。未来的研究应侧重于突出特定行业、地区或主题的条件优势，并确定其重大发展障碍。5.3. 气候变化及其对社会经济系统不确定性是经济和社会系统的内在特征，对未来转型路径的选择构成巨大挑战。然而，科学家可以通过数学建模来提高未来预测的准确性[69]。因此，确定经济和社会系统低碳转型路径中的关键不确定性是一项首要任务。根据现有文献，本研究总结了转型路径中的五个重要不确定性：即社会、经济、技术、行为和政策维度。这些不确定性并不是彼此完全分离的，它们在碳中和过程中共同构成了整个社会经济系统的不确定性。(1) 社会转型不确定。社会不确定性主要围绕人口变化。由于人口规模、年龄结构和城市化率的不确定性，社会转型的过程和方向充满了可能性[70，71]。未来的社会转型可能表现为突然的不连续性，也可能表现为长期相对连续的变化。因此，探讨如何应对低碳转型所带来的社会转型挑战，是未来研究的重点方向，也为未来研究的学术价值和现实意义提供了基石。(2) 经济发展不确定。经济层面的市场波动所产生的不确定性，可能会扰乱宏观经济走势和微观个体决策。特别是经济发展的不可预测性，既会在宏观层面影响低碳转型政策的积极性和有效性，也会在微观层面直接影响减排主体的行为模式和资源配置。许多先前的研究已经使用时间序列数据的波动性来测量投资、就业和经济产出的不确定性，例如国内生产总值（GDP）增长率、股票价格指数或汇率[72]。随着全球化的发展，经济发展中的不确定性来源已经超出了传统的周期性波动，包括重大突发事件的爆发，如贸易摩擦，地区冲突和局部灾害[73]。这些额外的变化使得准确量化系统(3) 技术进步不确定。几乎每一次工业革命都是由技术突破推动的.在实践中，实现碳达峰和碳中和有许多动态路径和技术组合。研究者探讨了能源系统在这一愿景下的技术演进路径和结构特征碳达峰和碳中和，基于各种技术发展方案，考虑到技术成本降低的潜力和颠覆性技术的出现[74，75]。值得注意的是，目前的分析集中于技术创新对低碳转型的积极影响，而忽视了可能的负面后果，如区域不平等和失业率上升。这就需要进行相关研究，特别是在发展中国家，以加强对可能受技术革命影响的关键地区和人群的关注和保护，并确保公平和公正的过渡。Y.-- M. Wei，K. 陈杰N. Kang等人工程14（2022）5260(4) 消费者的行为是不确定的。生产的最终目的是消费，而消费是碳排放的根源。实现碳达峰、碳中和，不仅需要减少生产端的排放，还需要改变消费者的行为模式。现有的研究通常采用调查和统计数据的混合来评估行为变化引起的碳排放量的可能减少[76，77]。行为模式通常具有一定程度的惯性，这可能对消费者的碳排放产生锁定效应[78]。此外，消费和能源使用行为还受到收入水平、社会文化和认知的影响。因此，碳达峰和碳中和的基础研究不能忽视消费侧的碳排放要利用科学研究，帮助政府及时制定高效、可操作、可接受的政策，有效引导企业和个人的绿色低碳行为(5) 相关政策不确定。实现碳峰值和碳中和的目标这就要求世界然而，经济和社会体制转型是一个长期的过程，宏观政治环境和产业政策的模糊性使这一过程复杂化[79，80]。这种政策和政治不确定性可能来自政府层面的选举、政治事件、改革和转型，以及其他引起对未来政策和政府行动担忧的事件[81，82]。碳中和作为新的全球目标约束的愿景将促使各种配套政策的相继出台，而这些政策的拐点又将影响未来社会-经济-能源-技术体系的变革为此，我们应深入研究政策不确定性与低碳转型的关系，或将这种不确定性纳入政策研究框架，探讨如何在不确定性环境下完善和优化政策措施、降低系统改造风险、提高转型路径的稳健性是通过有限的计算确定主要的不确定变量，并避免相关风险和影响。在此基础上，我们提出了未来需要进一步研究的五个问题：①不确定性因素影响替代性转化路径的机制是什么？②如何准确描述不确定性的影响？③面对不可预测的未来发展情景，如何设计一条低风险、经济上最优的转型路径？不同的跃迁途径如何承受高水平的不确定性干扰？和3.处理不确定性的各种解决方案的作用机制是什么5.4. 碳中和目标下的区域合作共治综合管理机制实现碳达峰、碳中和需要复杂的系统工程。建立省级综合评价机制，寻找碳达峰、碳中和区域协同优化路径如何运用有效的政策手段实现区域低碳增长和区域协调发展是一个紧迫而关键的课题，对区域合作治理机制的研究有助于回答这一问题。通过建立生态补偿制度，可以激发基于区域碳排放和碳汇调查;这样，可以避免因不公平的转换而导致的严重社会问题[83]。此外，为确保区域间碳交易或补偿的验证科学严谨，需要制定一套边界统一、数据可比、模型可计算在此基础上，需要对区域碳排放的量化核算、碳泄漏的公平性评估、跨区域碳市场机制的建立等问题进行深入这将为碳中和目标下的区域合作和共同治理战略提供科学支持在我国，应将京津冀、长三角、粤港澳、西部等重点区域作为碳达峰和碳中和试点示范区，开展案例研究。一系列研究强调了在这些地区率先实施绿色发展战略的重要性和紧迫性[84，85]。这一建议也体现在中国碳达峰、碳中和的纲领性文件中。优先考虑低碳试点城市的协同治理模式，考察碳中和路径沿线各位置的生态环境承载能力。通过实施多区域、互补互动的发展机制，形成由点到面的示范效应，推动全国低碳发展新格局。5.5. 设计基于市场的工具，灵活运作碳市场和混合政策为了应对气候变化，实现减排目标，需要有效的减排政策通过市场手段减排因其更高的经济效率而受到普遍青睐，此类手段已在世界各地得到广泛实践自2013年以来，中国已建立了8个区域碳市场试点，并于2017年推出了全国性的碳市场[86]。在双碳目标提出后，中国一直在加快完善国内碳市场。二零二一年七月，中华人民共和国生态环境部可在国家碳市场交易的产品包括现货碳配额、国家核证自愿减排量（CCER）和长期碳配额。这项研究总结了管理科学的关注，已在文献中讨论。碳交易的相关研究主要集中在三个方面：一是配额总量的设定、覆盖范围的确定和配额分配原则等事前分析;二是交易过程中的柔性控制机制和配额退出机制的设计;三是碳交易政策效果的事后评估[87有关碳税的文献与税收制度的设计相一致，侧重于税率制定、税收中性研究以及碳税对经济、环境、分配和替代的影响[90，91]。许多研究表明，混合机制效率更高，与各国的实际政策框架一致[92]。混合机构的研究越来越受欢迎，表现在两种形式。在现有碳市场基础上实施价格控制措施，可以优化减排成本;此外，对碳市场和碳税双轨并行体制的研究，可以为包括中国在内的然而，一些人认为，目前的低碳价格不足以刺激大量的碳排放。Y.-- M. Wei，K. 陈杰N. Kang等人工程14（2022）5261减排。目前对市场机制的有效性进行的经验性评价很少;因此，应对这些机制及其有效性进行彻底调查。这与上述围绕欧美碳市场或中国试点市场的一般市场机制政策效果评价不同我们必须弄清市场工具如何发挥作用的机制。在评价碳市场机制的效率时，最大的困难是如何剔除其他环境政策对碳减排了解了碳管理市场机制6. 结论和启示通过对1105篇碳达峰与碳中和相关文献的梳理，从时空角度追溯了该领域的国际趋势和发展规律，从技术角度评价了该领域的研究现状和热点，从产业角度探讨了实现碳达峰与碳中和目标阐明了碳达峰和碳中和目标的科学内涵，并提出了基本的人的问题在文献回顾的基础上，对未来研究的优先任务提出了一些建议实现碳中和是涉及多个地区和行业的多主体协同治理的经典问题。碳中和管理理论是当前生态文明建设的迫切需求在此背景下，有必要将碳中和纳入建设生态文明的总体框架，深入研究这一概念的理论内涵，打造生态文明框架下的碳中和管理理论和中国特色生态文明的构建，有望为工业文明转型和实现可持续发展的全球性挑战提供科学的见解。可持续发展。碳达峰和碳中和愿景推动长期、系统、革命性和前瞻性的低碳转型。为了更好地解决上一节所指出的长期管理科学问题，我们建议在这一不可避免的广泛而深刻的系统变革中值得特别关注的以下优先研究方向：①研究碳排放总量和增长率等约束性指标的计算方法，为碳达峰和碳中和目标行动计划的制定提供帮助;②模拟行业层面的碳达峰路径，为行业碳达峰计划的设计提供支持为了促进多学科的融合，建议建立一个集产、教、研于一体的智库平台。组织经济、社会、能源、地理、气象、生态、环境健康、医疗等跨学科技术创新团队，强化科技能力，实现碳达峰、碳中和目标。气候变化经济学基础研究同时要建立跨学科团队和国家重点实验室或研究中心。要围绕实现碳达峰、碳中和的首要战略任务，以基础科学和应用科学研究为基础，建设气候经济数据库和知识库。此外，对国家和全球气候政策进行长期和持续的模拟和评估，对于为高质量发展提供科学决策支持和改善对全球气候治理体系的参与至关重要。致谢作 者 感 谢 国 家 自 然 科 学 基 金 （ 71521002 、 72104025 、72004011）、国家重点研发计划（2016YFA0602603）、国家博士后科学基金（2021M690014）的资助我们也衷心感谢匿名审稿人，特别是北京理工大学能源与环境政策研究中心（CEEP-BIT）的同事们对我们的帮助。遵守道德操守准则魏一鸣、陈开元、康嘉宁、陈伟明、王翔宇和张晓野声明，他们没有利益冲突或财务冲突需要披露。附录A.补充数据本文的补充数据可在https://doi.org/10.1016/j.eng.2021.12.018上找到。引用[1] 魏玉明，韩荣，梁庆明，余柏英，姚永芳，薛敏明，等。共享社会经济路径下的国家自主贡献综合评估：C3 IAM的实施。Nat Hazards2018;92（2）：585-618。[2] IPCC特别报告。全球变暖1.5 °C。次报告.剑桥：报告。剑桥大学出版社;2018.[3] 联合国环境规划署（环境署）。2020年排放差距报告-执行摘要。次报告.内罗毕：联合国环境规划署; 2020年。[4] [10] Rogelj J，den Elzen M，Höhne N，Fransen T，Fekete H，Winkler H，et al. 《巴黎协定》气候提案需要推动，以将升温幅度保持在2 °C以下。 Nature2016;534（7609）：631-9.[5] Wei YM ， Han R ， Wang C ， Yu B ， Liang QM ， Yuan XC ， et al. 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