2020年9月22日，中国领导人向世界宣布：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——实现碳达峰、碳中和，成为中国对世界的庄严承诺。

为积极响应和全面贯彻落实“双碳”重大战略决策，北京大学在新一轮“双一流”建设周期中将碳中和核心科学技术作为面向2030年重大布局的四大校级交叉建设领域之一列入北京大学“双一流”建设规划。2022年9月，北京大学成立独立类实体研究机构——北京大学碳中和研究院，以此为平台，推动碳中和核心科学技术领域学科建设、开展“有组织科研”、推进“双碳”高层次人才培养。

在北京大学碳中和核心科学技术整体布局下，北大的专家学者在哪些领域着力开展了积极的探索？在第55个世界地球日到来之际，让我们聆听8位北大“碳”路者的“声音”，听他们讲述“双碳”研究与碳中和研究平台学科建设背后的故事。

2023年3月，北京大学碳中和研究院成立大会举行

中国科学院院士，北京大学碳中和研究院院长、城市与环境学院教授朴世龙是做陆地生态系统碳循环方面的专家，从事自然地理学领域的陆地生态系统与气候变化互馈关系研究，在中国陆地生态系统碳汇功能、陆地生态系统对气候变化的响应及反馈等方面取得了系统性创新成果。朴世龙在碳中和研究院成立大会上指出，碳中和已成为国家重大战略，加强碳中和研究以及碳中和研究院建设是北京大学响应国家战略需求的必然选择。碳中和研究院是北京大学强化文理工医多学科交叉、开展有组织科研、助力“双一流”建设的新引擎，研究院的成立将提升北京大学碳中和复合型领军人才培养能力。

“碳”源，以尖端科研成果为引领——

探求自然科学的本源，助力国家“双碳”战略在科学的道路上行稳致远。北京大学碳中和研究院聚集了多个基础学科的专家学者，用扎实的科研探索和前沿的科学成果为“双碳”贡献北大科研人的智慧。

学习林业出身的中国科学院院士，北京大学城市与环境学院教授方精云，从事研究工作40余年，始终关注着地球的生态变化。从早年间发展了我国国家尺度森林、草地、作物和土壤碳储量的估算方法，为我国陆地碳循环研究奠定了方法论基础，到近年来依然活跃在生态系统研究一线，方精云加入北京大学碳中和研究院可谓“顺理成章”。

方精云在野外科考

作为碳汇研究的重要领军人物，方精云的科研成果真正做到了写在了中国大地上。

“山就在那里，那里有植被。”方精云的学术生涯几乎与“森林”打了一辈子交道。他构建了我国第一个国家尺度的陆地碳循环框架，发展了大尺度植被动态的研究方法，揭示了我国植物物种多样性的大尺度格局及形成机制，丰富并发展了植物化学计量学相关理论。对碳排放及其与气候变化关系问题提出了独特的见解，创造性地提出了生态草牧业的理论体系。近年来，已担任云南大学校长的方精云尽管公务繁重，但依然将对科学的不懈探索放在了重要的位置。2022年，他的团队在《科学》杂志发表了历时5年、包含255个站点、243个树种、5900多组配对数据的研究成果，系统阐释了混交种植的增产效应及其机制，为全球森林恢复和经营提供了重要参考。

中国科学院院士、北京大学能源研究院院长金之钧教授是知名的石油地质学家，曾在复合成烃、碳酸盐岩溶蚀、“突发式”成藏等方面取得了重要研究成果，针对中国海相碳酸盐岩层系油气形成与勘探实践，建立了“源-盖控烃、斜坡-枢纽富集”的油气选区重要评价方法。金之钧也是北大碳中和研究院的双聘教授，较早时期就开始从事能源转型研究。

金之钧在野外考察

以怎样的路径来实施碳中和？中国从化石能源到非化石能源过渡的速率如何把握？到2060年实现碳中和之时，中国能源使用中有多大占比是化石能源？如何做好“双碳”战略背后的经济社会生产力和生产关系的调整？这些宏观又复杂的问题始终是金之钧及其团队多年来深耕研究的课题。

金之钧等学者编著的《碳中和概论》

金之钧认为，实现碳中和，减排是主要矛盾。要减少二氧化碳排放，就要进行产业结构调整和能源结构调整。目前，我国的能源结构中，化石能源占比到80%，到2060年实现碳中和时，化石能源预计占比为20%多。“保留多少的化石能源是最优选择，也就是既实现目标，又确保我国能源安全和经济社会发展，这里面还有太多的研究空间——其中，最重要的就是推动科学技术的进步，同时需要以市场和政府双轮驱动，共同在探索中寻找到最优解。”

“碳”求，以先进技术理念促转化——

将先进的科研成果推广利用到“碳中和”的真实场景中，以先进的工程技术推动能源转型，促进创新链和产业链精准对接是北京大学碳中和研究院的重要发展方向。

“钙钛矿太阳能电池是第三代光伏技术的典型代表，有望突破现有技术成本较高、效率增速较慢等瓶颈，且可以解决太阳能电池轻量化、柔性的应用场景限制，实现行业变革。”做钙钛矿太阳能电池研究的周欢萍教授来自材料科学与工程学院，是碳中和研究院聚合的新能源研究专家。她的团队从材料生长、缺陷钝化和器件结构等角度出发，提出了发展钙钛矿太阳能电池的新原理和新方法，为实现兼具高效率和稳定性的下一代光伏技术提供了解决方案。

周欢萍在实验中

钙钛矿被认为是光伏发电的“明日之光”，作为在太阳能电池研究领域已卓有成果的科学家，周欢萍从没有忘记自己当初“入行”的研究初心：“我希望能为清洁能源的普及作出贡献，到那时，无论世界上哪个角落的孩子，都可以在明亮的灯光下安静地读书，用可持续的再生能源突破传统能源的限制，为人类追光。”

周欢萍的实验室

目前，周欢萍的团队与合作者所研制的器件的关键指标（效率和稳定性）处于国际领先水平，单结钙钛矿光伏器件认证效率超过26%，晶硅-钙钛矿叠层电池效率超过32%，高温下运行稳定性以及光暗循环的真实工况下稳定性为领域内先进水平。研究极大推动了第三代光伏技术的发展。“未来，基于最新的科研成果和材料工艺，我们希望发展出下一代兼具高效率、高稳定性和低成本的新兴光伏技术，不仅服务于国家中长期能源战略和‘碳中和’的庄严承诺，更深刻地影响我们每个人的日常点滴。”

创造了多项世界纪录、在2022年北京冬季奥运会上绽放光彩的国家速滑馆“冰丝带”“最快冰面”背后，凝结着北大科研人在发展多种新型二氧化碳跨临界制冷热力学循环方面的多年心血。北京大学碳中和研究院双聘教授、工学院教授张信荣是该领域知名专家。节能环保又格外“丝滑”的国家速滑馆实现了人类冬奥历史上第一次替代氟利昂，有效利用二氧化碳实现了制冰以及替代锅炉。这项成果也得到了党中央和上级单位的多次肯定。

“我们现在的发电、动力系统以及供热基本上都是靠燃烧，这会造成大量的碳排放。制冷主要是采用氟利昂和氨制冷，氟利昂有强烈的地球温暖化和臭氧层破坏效应，氨有毒可燃，一吨氟利昂造成约3000吨的二氧化碳排放。”张信荣说道。

张信荣在 “最快冰面”上

张信荣的研究是把二氧化碳“变废为宝”，有效利用二氧化碳来构建多种新型发电以及制冷、供热、动力的热力学循环，来满足“双碳”目标下对于制冷供热的新需求。“我们重构了目前的制冷和供热系统，就是二氧化碳作为能量载体，它可以从冷的地方把能量搬运到热的地方，这样冷也实现了，热也实现了，有效帮助我们高质量去实现零碳目标。”

马丁教授来自北京大学化学与分子工程学院，2023年加入北京大学碳中和研究院，“碳-氢循环”的催化新体系是他研究的主要课题。

马丁在实验室

马丁的实验室

据马丁介绍，碳元素和氢元素的循环是能量与物质循环的关键环节，它们在地球生态系统和人类的社会活动中扮演着至关重要的角色，不断参与着燃料和材料的合成、分解和转化，推动着能量和物质的流动。其中，碳氢元素可以以不同形式成为能量和物质的载体，通过各类催化转化反应，实现对应的转变过程。

如何把可再生能源（例如太阳能）从新疆运到数千公里外的北京？氢气分子可成为合适的能量载体。可以用可再生能源发电制成氢，但氢气自身由于非常容易爆炸，所以如何长途运输可再生能源始终是一个难题。“我们可以用氢和二氧化碳反应形成甲醇，此时甲醇成为下一个能量载体，甲醇就很好输运，可以方便地输运到目的地，再和水重整放出氢气，实现氢气的输运。”打通“碳-氢”通路，这是马丁团队的智慧方案。

另一个与“双碳”息息相关的碳资源循环使用也是马丁长期以来的学术兴趣。在“催化”专家马丁眼里，我们随处可见的废塑料如果循环利用起来可以是很好的碳资源，可以继续进行转化形成人类需要的制品，在很大程度上减轻人们对化石资源的依赖，从而完成碳资源的循环。

“碳”望，以有力政策研究做智囊——

如果说碳中和研究院理工类学者的科研成果体现了北大学者在推进“双碳”目标实现过程中的硬核实力的话，经济、政治与国际关系等人文社会科学学者的加入及积极发声则体现了北大碳中和研究平台的重量级“软实力”。

刘俏是北京大学光华管理学院院长，北京大学碳中和研究院学术委员会副主任，也是一位长期关注中国碳中和经济学的专家。碳中和研究院的成立为刘俏找到了研究围绕“双碳”目标的经济学重大问题的更多志同道合者。

刘俏介绍北大发布的《碳足迹报告》

“经济学是研究稀缺资源如何有效配置的科学，碳排放权就是稀缺资源，应该在不同地区和行业间如何更有效地进行配置？这是经济学家和环境学者所共同关注的领域。”如何在经济发展与碳中和之间找到平衡点，同时在碳中和进程中所需的巨量投资中形成有效利用，刘俏认为，建立有效的碳价格形成机制是其中很重要的一环。

作为世界上最大的发展中国家，为“双碳”目标算好经济账是政策研究和制订的重要内容。刘俏所带领的北大团队对碳中和投资的总需求做过研究，在他看来，推动中国实现“双碳”的过程，必然是依靠技术革新、提升全要素生产率的“培育新质生产力”的过程。“碳中和可能将是一个新的文明形态的变化，北大人应该在国家重大战略的实践过程中，凝聚多学科的智慧力量，站在人类命运共同体的高度，践行北大人的责任和使命。”

北大碳中和研究院专家参与撰文或编著的政策与治理类专刊及专著

北京大学碳中和研究院副院长、国际关系学院副院长张海滨教授长期从事全球气候治理和中国环境气候外交研究，并且作为中国代表团成员长期参加联合国环境大会谈判，同时兼任国家气候变化专家委员会委员。他的研究团队在中国的气候外交和全球气候治理领域长期耕耘，积极建言献策，多次得到党和国家领导人的批示，受到最高人民法院、外交部、生态环境部、国家发改委、科技部、教育部等有关部门的书面表扬20多次。

当下，全球气候治理形势复杂多变，国际社会对中国在全球气候治理中发挥什么样的作用高度关注。中国如何在人类命运共同体的旗帜下推进全球气候治理进程，贡献公正合理、互利共赢的全球气候治理体系的中国方案？中国如何在全球气候治理中争取更多话语权，讲好中国的“双碳”故事，进而更好地发挥积极引领作用？北大如何培养好具有国际化视野的高质量“双碳”人才？这是作为国际关系学者的张海滨所非常关注的。

2023年，德国外交部国务秘书兼国际气候政策特别代表詹妮弗·摩根访问北大并发表演讲，张海滨主持讲座

“以国际气候问题谈判为例，它与一般的国际多边谈判不同，需要建立在客观理性的气候科学研究进展上，它的博弈建立在各国谈判者的科学认知上，既是科学，也是政治；既要竞争，也要合作。”张海滨认为，在“双碳”这个综合性极强又上升到国家重大战略的领域中，北大有着多学科融合与国际化程度高、对外交流广泛的多重优势。

“我们人文社会科学的研究者不仅需要深耕政治学、经济学等多个领域，也需要与气候问题的科学家有密切的配合，统筹内外，为我国在国际气候谈判和全球气候治理过程中的角色定位做好把脉，共同为建设人与自然和谐共生的美丽家园贡献力量。”张海滨说道。

北京大学碳中和研究院学者参加全球环境展望（Global Environment Outlook, GEO）第二次全球作者会

8位讲述者代表着汇聚在北大碳中和研究院平台上的北大智慧。推动绿色发展，促进人与自然和谐共生——成立近两年来，北京大学碳中和研究院在碳中和核心科学技术领域取得了一系列硕果。未来，研究院将以北京大学“学科质量年”为契机，充分发挥平台作用，进一步做好碳中和核心科学技术领域战略规划，合力攻关解决国家“双碳”战略需求中的基础科学问题、关键技术难题和全球气候治理与低碳转型国际合作中的重点、热点、难点问题，成为极具国际影响力的“双碳”创新研究高地。

（本文统筹及协调工作：何洁、张璐瑶、王彬彬）