能源是自然界中能為人類生存及社會進步提供的能力資源。人類自第1次拿起火種之后，能源與水、糧食就構成了人類賴以生存的3大要素。科技進步、社會文明兩大動力驅動了能源發展。世界能源結構已經發生兩次轉換，第1次轉換實現了薪柴向煤炭的能源革命，第2次轉換實現了煤炭向石油、天然氣的能源革命，當前正在經歷傳統化石能源向新能源的第3次重大轉換。

按照能源發展規律，能源形態從固體（薪柴與煤炭）、液態（石油）向氣態（天然氣）轉換、能源中碳的數量從高碳（薪柴與煤炭）、中低碳（石油與天然氣）向無碳（新能源）轉換，未來沿著資源類型減碳化、生產技術密集化、利用方式多樣化3大趨勢發展。目前，世界能源正在進行化石能源低碳化革命、新能源規模化革命、能源管理智能化革命，3場能源革命正在同步進行，加快形成“新煤炭”、“新油氣”、“新電網”。

人類生活在同一個地球、同一個天空，但呼吸著不同二氧化碳含量的“空氣”。人類進入工業化以來，二氧化碳排放量不斷增加，導致全球氣溫升高、冰川融化、海平面上升等諸多環境問題，人類賴以生存的環境面臨著前所未有的威脅與挑戰。據統計自1850年以來，大氣中二氧化碳的濃度從280X10-6上升至450X10-6，全球氣溫上升了0.9～1.2℃，海平面上升了20cm。

特別是近30年來，全球氣溫、海平面上升速度加快，氣溫升高速度達到每10年上升0.2℃，海平面上升速度達到0.32cm/a。到本世紀末，如果全球氣候升溫達到2℃，海平面升高將達到36～87cm，99%的珊瑚礁將消失，陸地上約13%的生態系統將遭到破壞，許多植物和動物面臨著滅絕的風險。因此，減少二氧化碳等溫室氣體排放，限制全球氣溫上升已經成為全人類共同的目標。2018年10月，聯合國政府間氣候變化專門委員會（IntergovernmentalPanelonClimateChange，簡稱IPCC）提出了“碳中和”的目標，到本世紀末將全球氣溫升高控制在1.5℃。

人類活動導致的二氧化碳排放主要來源于化石燃料消費。發展新能源，實現能源轉型，降低化石能源消費，構建綠色低碳的能源體系，是降低二氧化碳排放，實現全球碳中和的重要舉措之一。本文總結主要國家應對碳中和的主要經驗和做法，分析全球二氧化碳排放的分布情況，提出全球實現碳中和所面臨的挑戰和應對措施。新能源已是第3次能源轉換的主角，將在實現碳中和發揮主導作用。針對中國碳中和面臨的挑戰與機遇，提出中國實現碳中和的路線圖與實施路徑，為2060年順利實現碳中和目標提供參考依據。