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能源系统的温室气体排放主要来自化石能源的生产、转换、运输和消费，涵盖其生命周期各环节。当煤炭、原油等化石能源被加工成为煤电、石油等二次能源时，其加工与二次能源消耗也会产生温室气体排放。因此，能源脱碳可从清洁能源替代、能效提升与电气化、负碳技术三种路径着手，但各脱碳路径都面临技术挑战。

 

清洁能源替代方面，可再生能源的全球发电占比逐年提高，但风、光能源在稳定性、能量密度等方面存在问题，面临并网、传输、终端应用等环节的规模化瓶颈。因此，储能、太阳能电池、智能电网以及可再生能源系统都在寻求优化方案。

 

能效提升与电气化方面，除通过储能技术将可再生能源转为电力外，氢能、核能以及固态电池都是关注重点，必须推动其成熟发展。绿氢及其衍生的绿醇、绿氨等虽然有望成为清洁运输燃料与工业能源，但其制备的经济性、燃烧释能效率与储运安全性都有待解决。核能虽有清洁性佳、爆发力强、能量密度高等优势，但至今可控核聚变技术只存在于实验室，商业应用前景比较模糊。近年兴起的固态电池虽在能量密度与安全性方面都胜于液态电池，但至今主要属于“半固态”，降压问题有待解决，标准化问题也有待解决。

 

负碳技术方面，CCUS技术已存在一段时间，其中包括比较传统的点源碳捕集技术和新近崛起的直接空气碳捕获技术。传统技术的应用场景相当局限，新兴技术虽大幅拓展了使用范围，但实际捕获率并不理想，而前端的高开发成本更限制了下游市场的采用。

 

综上，能源脱碳技术亟待突破，其中涉及现有基础的创新迭代，也涉及前沿领域的研发试点。特别是，全球脱碳进程滞后、技术创新周期长，能源脱碳技术创新更是刻不容缓。