以可再生能源、先進核能、氫能、儲能技術(shù)為代表的碳零排關(guān)鍵技術(shù)是實現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵抓手，是建設(shè)低碳綠色能源體系、實現(xiàn)碳中和目標的核心工作。

　　（1）高比例可再生能源系統(tǒng)被廣泛認為是引領(lǐng)全球能源向綠色低碳轉(zhuǎn)型的主體。構(gòu)建高比例可再生能源系統(tǒng)，需要突破可再生能源高效、低成本、規(guī)?；_發(fā)利用的系列關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)前沿?zé)狳c問題，主要包括：先進可再生能源、靈活友好并網(wǎng)、新一代電力系統(tǒng)、多能互補與供需互動等關(guān)鍵核心技術(shù)。未來可再生能源利用將朝著多能互補、冷熱電聯(lián)產(chǎn)與綜合利用方向發(fā)展?？稍偕茉丛谀茉唇Y(jié)構(gòu)中的比重日益增加，預(yù)計到2025年可再生能源將成為世界第一大電力來源，到2050年占到發(fā)電量的近90%、能源供應(yīng)總量的2/3。其中，重點科技研發(fā)方向包括：以高效低成本光伏發(fā)電、人工光合系統(tǒng)制燃料與化學(xué)品為代表的新興技術(shù)；大型風(fēng)電機組及部件關(guān)鍵技術(shù)、基于大數(shù)據(jù)的風(fēng)電場設(shè)計與運維關(guān)鍵技術(shù)、大型風(fēng)電機組測試關(guān)鍵技術(shù)，以及海上風(fēng)電場設(shè)計、建設(shè)及開發(fā)成套關(guān)鍵技術(shù)等；高品位生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)、生物質(zhì)能清潔制備與高效利用技術(shù)、能源植物基因重組育種、生物油精制原理、生物學(xué)系統(tǒng)氫能轉(zhuǎn)換原理等。

　?。?）先進裂變堆研發(fā)及聚變堆實驗突破推進核能邁向安全高效可持續(xù)發(fā)展道路。先進核裂變能前沿?zé)狳c方向主要集中在開發(fā)固有安全特性的第四代反應(yīng)堆系統(tǒng)、燃料循環(huán)利用及廢料嬗變堆技術(shù)。可控核聚變前沿?zé)狳c研究方向則主要聚焦等離子體理論研究、耐受強中子輻射和高熱負荷材料開發(fā)和示范堆概念設(shè)計方面等主題研究。預(yù)計2030年前后，部分成熟的四代堆（如鈉冷快堆）將走向市場，之后逐漸擴大規(guī)模。磁約束可控核聚變預(yù)計2030年左右完成實驗堆的建設(shè)和滿功率運行，2050年左右示范堆的工程設(shè)計及商業(yè)堆的預(yù)研和評估工作有望開展。

　?。?）氫能是未來碳中和社會技術(shù)、產(chǎn)業(yè)競爭新的制高點。前沿?zé)狳c方向包括：可再生能源電解制氫等綠色制氫技術(shù)，更高效、易運輸儲氫技術(shù)與基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，以及基于氫能的新型復(fù)合系統(tǒng)概念研究及驗證等。目前，可再生能源電解水制氫尚處于示范階段，太陽能光解水制氫等前沿技術(shù)仍處于實驗室開發(fā)階段；預(yù)計到2030年可再生能源電解水制氫技術(shù)將大規(guī)模部署，具備與藍氫（配備碳捕集的化石燃料制氫）成本相當(dāng)?shù)母偁幜ΑＮ磥須淠軕?yīng)用逐漸向靈活、高效的多能融合場景發(fā)展。

　?。?）下一代新型電化學(xué)儲能技術(shù)正處在一個重要突破關(guān)口。前沿?zé)狳c方向包括：開發(fā)全固態(tài)鋰電池、金屬-空氣電池、新概念化學(xué)電池等潛在顛覆性技術(shù)；重點開展充放電循環(huán)反應(yīng)機理研究、中間產(chǎn)物認知、界面優(yōu)化、新概念電池材料體系開發(fā)。未來電池儲能研究繼續(xù)向高能量密度、高比功率、快速響應(yīng)、高安全性、長壽命電池材料發(fā)展。預(yù)計到2025年前動力電池單體能量密度達400 Wh/kg，2030年達到500 Wh/kg，并加速開發(fā)下一代鋰離子動力電池和新體系動力電池。最終實現(xiàn)在21世紀中葉前廣泛應(yīng)用長壽命、低成本、高能量密度、高安全和易回收的新型電化學(xué)儲能技術(shù)。

　　（5）多能融合能源系統(tǒng)是各國低碳轉(zhuǎn)型新的戰(zhàn)略競爭焦點。前沿?zé)狳c方向是解決能源的綜合互補利用、多能系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計，運行管理、能源系統(tǒng)智慧化等重大科技問題，以及開發(fā)多能互補系統(tǒng)變革性技術(shù)等。構(gòu)建多能融合綜合能源系統(tǒng)是能源發(fā)展大勢所趨，攻克能源生產(chǎn)、輸配、存儲、消費等環(huán)節(jié)的多能耦合和優(yōu)化互補核心技術(shù)，發(fā)展變革性智能化綠色過程技術(shù)體系，支撐高碳行業(yè)流程再造，解決能源轉(zhuǎn)化和工業(yè)生產(chǎn)過程的高能耗高排放難題，保障能源利用與生態(tài)文明同步協(xié)調(diào)發(fā)展。