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低碳发展水平与经济发展阶段、资源禀赋、消费模式和技术水平等驱动因素密切相关，并通过低碳化（decarbonization）进程得以实现。最初对低碳化概念的解读主要基于能源技术发展的角度，认为低碳化指的是减少化石能源生产或消费过程中导致的CO 2 排放；或单位能源生产过程中每千焦耳热量产生的碳（克数）下降。因此，从技术进步的长期进程来看，低碳化就意味着能源消费与碳排放的比值，即初级能源的CO 2 强度不断降低的过程。也就是说，当未来某个时期的碳排放小于基期值时，则可称之为低碳化。也有学者提出如果单位GDP的碳排放强度在未来某一时期小于基期值，则可视之为低碳化。该指标与碳生产力互为倒数，是从社会经济角度探讨低碳化的含义，暗含了新科技的发展趋势将是更高的生产力和更少的环境压力，由于将物质生产过程与社会经济过程连接起来，使得该指标更能反映社会经济的发展，也更容易应用。可见，低碳经济指的是一种经济形态，这种经济形态需要借助低碳化的发展模式来实现。低碳化具有两方面含义：一是能源消费的碳排放的比重不断下降，即能源结构的清洁化，这取决于资源禀赋，也取决于资金和技术能力；二是单位产出所需要的能源消耗不断下降，即能源利用效率不断提高。从社会经济发展的长期趋势来看，由于技术进步、能源结构优化和采取节能措施，碳生产力也在不断提高。因此，低碳化进程也就是碳生产力不断提高的过程。
据麦肯锡全球研究所（MGI）与麦肯锡公司全球变化特别计划的研究表明，要实现到2050年将大气中CO 2 控制在500ppmv浓度范围内的目标，碳生产力（carbon productivity）必须从目前每吨CO 2 e产出约740美元GDP增长到2050年每吨CO 2 e能产出7300美元的GDP产值，这个值大约是要增长9倍。为了提高碳生产力，必须确定并抓住经济发展中以最小的成本代价来实现碳减排的机遇。 [1] 《布莱尔报告》 [2] 引用麦肯锡全球研究所的结果，给出全球向低碳经济转型的六个途径， [3] 并指出碳生产力提高9倍要求全球经济增长模式有根本性的转变，要求有新技术的发展与部署、产生新的投资、新的基础设施以及人们决策观念、实践以及行为的变化等。技术的革新在生产力提高中起着关键的作用，但政治、制度、文化环境等对技术发展起着保障与推动作用的因素也十分重要。但是，碳生产力高并不表明其必然是一种低碳经济。这是因为，奢侈和浪费性的消费，完全可以抵消碳生产力的改进，使得社会总排放居高不下。一个显然的例子是，发达国家的碳生产力远高于发展中国家，但其排放水平也数倍于发展中国家的人均水平。这就表明我们讨论低碳经济时绝不可忽略消费因素的影响。
根据对前述概念的解析，低碳发展应该包含四个核心要素：发展阶段、低碳技术、消费模式、资源禀赋。其中生产过程的低碳化、能源结构的低碳化和消费模式的低碳化都与发展阶段密切相关。低碳经济可用如下概念模型进行所示： LCE =f（ E ， R ， T ， C ）。
其中， E 代表经济发展阶段，主要体现在产业结构、人均收入和城市化等方面； R 代表资源禀赋，包括传统化石能源、可再生能源、核能、碳汇资源等。显然，此处的资源不仅是自然资源，也包含人力资源，没有人力和资本的投入，可再生能源、核能等不可能得到高效利用； T 代表技术因素，指主要能耗产品和工艺的碳效率水平，通常情况下，技术水平是发展阶段的产物，但对低碳经济来说不一定如此，一些国家可以利用先进的低碳技术，超越许多发达国家经历过的先污染后治理的传统发展阶段，实现跨越式的低碳发展； C 代表消费模式，主要指不同消费习惯和生活质量对碳的需求或排放。
资源禀赋是实现低碳发展的物质基础。资源禀赋涉及广泛的内容，包括：矿产资源、可再生能源、土地资源、劳动力资源，以及资金和技术资源等，都是发展低碳经济的重要投入要素。其中，与低碳发展关系最为密切的是低碳资源，包括太阳能、风能、水力资源及核能等零排放的清洁能源；能够提供碳汇 [4] 的森林资源、湿地、农田等。此外，还应当包括能够调节大气和水文循环、影响人居环境的气候资源和生态资源。自然地理条件是否宜居，会影响到居民衣食住行及社会经济对能源的依赖程度。可见，低碳资源是否丰富，对于低碳发展具有非常积极的促进作用。
技术进步因素对低碳发展的影响至关重要。技术进步能够从不同角度推动低碳化的进程，包括：能源效率、低碳技术发展水平（如碳捕获技术等）、管理效率、能源结构等。一般所说的低碳技术主要针对电力、交通、建筑、冶金、化工、石化、汽车等重点能耗部门，既包括对现有技术的应用，近期可商业化的技术，也包括远期可能应用的技术。例如，从现阶段来看，能源部门的低碳技术涉及节能、煤的清洁高效利用、油气资源和煤层气的勘探开发、可再生能源及新能源利用技术、二氧化碳捕获与埋存等领域的减排新技术。
以中国为例，近年来中国风电发展迅速，一方面得益于《可再生能源法》和《中国可再生能源发展中长期规划》的实施，另一方面也得益于清洁发展机制（CDM）项目实施带来了国外先进的风电技术引进。此外，碳捕获技术（CCS）也被认为是中国实现技术蛙跳效应，促进发展和减排目标协同实现的一个捷径。《斯特恩报告》预测，到2050年，CCS可为降低全球二氧化碳排放做出20%的贡献，而能效提高技术对减排的贡献可能达到50%以上。基于发达国家低碳发展经验，合理配置国家或区域的低碳科技资源，有效地选择本国或区域低碳科技发展战略和确定低碳重点发展领域，开展技术预见的低碳关键技术选择是解决问题的核心手段。因此，必须加快研究制定国家低碳经济发展战略，大力发展低碳经济，注重提高低碳技术与产品开发的自主创新能力。重大社会问题所反映出的技术的影响、资源节约和循环利用、人口健康和生活质量的提高、人与自然环境的友好相处等，这些都是开展技术预见、遴选关键技术和提供政策建议的重要视角。通过技术预见，低碳的关键技术战略选择主要包括：低碳产品创新，即开发各种能节约原材料和能源、少用昂贵和稀缺资源的产品，并且在使用过程中以及在使用后不危害或少危害人体健康和生态环境的产品，以及易于回收、复用和再生的产品；低碳工艺创新，包括减少生产过程中污染产生的清洁工艺技术和减少已产生污染物排放的末端治理技术两方面。低碳的关键技术选择与创新，也是一种新的生产方式选择，既包括清洁生产、无公害生产等生产活动，也包括低碳工艺和低碳生产与制造等创新内容。
一切社会经济活动最终都要体现为现实或未来的消费活动，因而一切能源消耗及其排放在根本上都是受到全社会各种消费活动的驱动。研究表明，由于发展水平，自然条件，生活方式等多方面的差异，不同国家居民消费产生的能源消耗和碳排放具有较大的差异。根据对20世纪90年代以来各国消费排放的测算，美国家庭部门的消费排放占到总排放的80%以上； [5] 韩国家庭部门总能耗占到全国初级能源消费的52%； [6] 印度家庭部门的直接与间接能耗平均占到全国能源消耗的75%； [7] 中国城市居民消耗的能源占到全部能耗的71%。 [8] 实际上，消费排放除了受到自然气候条件、人均收入水平、文化习俗、资源禀赋的影响之外，消费模式和行为习惯对于排放的影响不可小估。例如，美国和英国等欧盟国家人均GDP均超过了3万美元，在消费排放上却存在较大差距。以家庭部门的交通排放为例，由于对私人汽车的依赖，美国家庭人均出行排放为4吨左右，是其他国家的2倍。 [9] 此外，全球化导致的生产与消费活动的分离，使得一国真实的消费排放被国际贸易中的转移排放问题所掩盖。 [10] 假定各国碳排放强度相同，则一国消费的对外依赖度越高，消费导致的碳排放也越多。因此，从消费侧而非生产侧角度，探讨一国国民实际消费导致的碳排放，有助于采取更加公平的视角从源头上推动低碳发展。
消费决定生活质量和福利水平，包括消费水平和消费模式两个方面。一般说来，消费水平是由收入水平或购买力确定的。例如耐用消费品的购买和使用。由于中国农村居民的收入水平偏低，只有城市居民的1/3，农村家庭的家用电器如冰箱、空调机只有城市的1/5—1/20。这不仅是因为这些电器的初期投入成本高，而且其使用也需要消耗能源，也涉及费用。所以一般收入低的家庭，即使是在城市，多没有经济能力购买和使用中高档家用电器。农村能源的商品化进程也说明了这一问题，对于收入低的贫困地区，农村居民多依赖农作物秸秆和薪柴等生物质能来做饭取暖，而在农业生产水平较高的农村地区，农民则购买非碳能源，采用电照明。而在经济较为发达的城近郊区和农业工业化程度较高的农村地区，液化气等商品能源的使用较为普遍。一定的生活质量保证，需要一定的消费水平。
消费模式也与购买力水平有关，只有收入高者才可能有奢侈性消费，收入偏低预算约束大者等选择经济消费。经济学中的价格歧视，便是要区分不同的购买力水平。例如同是高档的耐用消费品汽车，可以有较低价位的经济型，中等价位的舒适型和高价位的豪华型。除收入水平外，决定消费模式的因素还包括宗教文化和消费者行为偏好。伊斯兰教地区的食品是清真的，在印度教徒集中的地方，没有牛肉供给。环境保护主义者拒绝和反对食用野生和濒危动物食品，绿色运动的倡导者多选择绿色食品。有的消费行为与个人意识有关。例如在美国，消费者追求自由个性，因而公共交通不发达，而私人汽车则为主要交通工具。中国的收入水平远不如欧洲和日本，但中国市场上的小汽车多为大排放量的，而且体形偏大。其中一个主要原因，就是在中国，汽车是一种身份地位的标志，要买就买好的，高档的。因而欧洲和日本盛行的排气量适中的小型车在中国的市场销售情况并不好。绿色消费追求自由与个性特征等，显然与市场价格关系不是十分密切。绿色食品比常规食品的价格要高，大排放量的汽车不仅价位高，而且油消耗高，从经济上讲并不合算。
然而，不论是消费水平的提高，还是消费模式的选择偏好，均代表生活质量的改进与经济发展和社会进步在现阶段的目的是相吻合的。我们需要增加消费改进社会偏好水平，这目标与人口、经济因子一样，不宜加以调控减少碳排放。但对于消费偏好，社会是可以有所作为的，通过改变消费者行为偏好来降低能耗，从而减少温室气体排放。
经济发展到一定程度，社会财富的累积效应能够在两个方面促进低碳经济的发展：一是知识和技术的积累导致的低碳技术进步；二是对经济资本存量累积的需要大大减小，可以将较多的能源消耗用于服务业，提升国民的消费水平。尽管各国碳排放的驱动因素有所差异，但是就发展阶段而言，不外乎是由消费和生产两种因素决定的。简言之，发达国家主要是后工业化时代的消费型社会所带动的碳排放，而发展中国家主要是生产投资和基础设施投入带动的资本存量累积的碳排放。例如，英国、美国、德国等发达国家的经济存量比较大，数百年经济增长所带来的物质存量（表现为店堂馆所、堤坝、公路、房屋等一些公共设施）仍然为现在的民众所享用。因此，这些国家能够以2%左右的经济年均增长率，维持国民较高的生活消费水平，其原因就在于，国民财富的增长中用于存量投资的部分很少，大部分的能源投入都用于服务业和居民消费领域。但是中国这样的发展中国家，正处于经济发展的存量积累阶段，经济持续高增长是为了弥补基础设施等资本存量的不足，只有在实物资本存量累积到一定程度，人文发展水平才能随之提升，而在此之前，维持经济快速增长的资源和能源消耗都难以在短时间内得以降低。
因此，经济发展阶段是一个国家向低碳经济转型的起点和背景。发达国家已经实现了高人文发展的目标，而发展中国家必须实现低碳转型和人文发展的双重目标，这必将增加发展中国家实现低碳转型的难度。目前，欧盟国家由于人口增长缓慢，加之采取了积极的措施进行减排，排放略呈下降趋势；美国、澳大利亚、加拿大等国的人口和经济仍在增长，经济对外扩张趋势较为明显，排放还在持续增加。发展中国家人口增长较快，基本需求仍未满足，未来排放必然要继续增长。由于处于不同历史阶段，使得各国在走向低碳经济时面临的问题也有所不同，相应的政策措施、路径选择和减排成本也会有所不同。
全球气候变化是一个内容非常广泛的研究领域。国际学术界对气候变化问题的广泛关注可以说是从1988年世界气象组织（WMO）和联合国环境规划署（UNEP）共同成立政府间气候变化专门委员会（IPCC）开始的。作为气候变化问题的科学评估和咨询机构，IPCC分别于1990年、1995年、2001年、2007年和2013年发表五次评估报告。这些报告已经成为国际社会认识和了解气候变化问题的主要科学依据，为国际气候保护进程，尤其是《联合国气候变化框架公约》《京都议定书》和《巴黎协定》的签署和生效起到重要的推动作用。
2003年英国发表《能源白皮书》以后，低碳经济概念逐渐受到国际社会的广泛关注。低碳经济（Low Carbon Economy）是英国政府为实现能源环境可持续发展而提出的一种新的发展观，其实质是通过提高能源效率和改善能源消费结构减少碳排放，核心是通过能源技术创新和制度创新构建一个低碳经济发展体。在国际层面上，2005年英国利用其作为八国首脑会议的东道国和欧盟轮值主席国之机，把气候变化问题列为八国首脑峰会的两主题之一，并于2005年11月召开了以“向低碳经济迈进”为主题的由20个温室气体排放大国环境和能源部长参加的高层会议。英国是全球气候变化行动的领导者，积极利用各种平台推动后京都谈判进展，呼吁全球向低碳经济转型。
2006年10月30日，英国发布了由前世界银行首席经济学家尼古拉斯·斯特恩牵头完成的《气候变化的经济学》（简称《斯特恩报告》），对于全球变暖可能造成的经济影响做出了具有里程碑意义的评估。《斯特恩报告》以气候科学为基础，以“成本—效益分析”方法对欧盟明确提出的全球2℃升温上限加以论证，呼吁各国迅速采取切实可行的行动，尽早向低碳经济转型。报告认为，在全球范围内，“如果没有政策的干预，收入增长和人均排量的长期正比关系将持续下去。打破这种联系需要人们在选择上的巨大转变，对碳密集型商品和服务定价，或者科技发展的重大突破”。只有采取“适当的政策”，改变这种联系才可以实现。以每年全球 GDP 1%投资，就可以避免将来5%—20%的GDP损失。
2007年IPCC第四次科学评估报告发表以后，人类必须迅速行动应对气候变化成为国际社会的主流话语，而低碳经济成为气候变化背景下人类的必然选择。联合国环境规划署把2008年世界环境日的主题定为“转变传统观念，面向低碳经济”，希望低碳经济理念能够迅速成为各级决策者的共识。欧盟为实现2008—2012年8%的温室气体减排目标，要求所有成员国采取更为严格的措施转变高碳经济发展模式，实施包括碳税和碳排放许可等在内的政策通过低碳经济发展模式提高以交通和建筑为主的能源效率，从而切实减缓温室气体排放。美国虽然拒绝加入《京都议定书》，但2007年提交到美国国会的法律草案中就包括一项“低碳经济法案”，表明低碳经济的发展道路有望成为美国未来的重要战略选择。2004年4月，日本联手英国提出“2050年日本低碳社会”研究项目，提出要把日本打造成全球第一个低碳社会。该项目已于2008年7月完成，其主要结论是“在满足社会经济需求与发展的同时，2050年日本的碳排放比1990年有70%的减排潜力”。
2014年11月，IPCC第五次评估报告《综合报告》指出人类对气候系统的影响是明确的，而且这种影响在不断增强，在世界各个大洲都已观测到种种影响。如果任其发展，气候变化将会增强对人类和生态系统造成严重、普遍和不可逆转影响的可能性。然而，当前有适应气候变化的办法，而实施严格的减缓活动可确保将气候变化的影响保持在可管理的范围内，从而可创造更美好、更可持续的未来。2016年4月，IPCC第六次评估报告决定编写三个主题的特别报告，即全球升温幅度达到1.5℃的影响及温室气体排放途径，气候变化、沙漠化、土地退化、可持续土地管理、粮食安全和陆地生态系统温室气体通量，气候变化、海洋与冰冻圈相关研究，其中，针对《巴黎协定》提出的“在温度上升控制在2℃的基础上向1.5℃努力”，在2018年完成全球升温幅度达到1.5℃的影响及温室气体排放途径特别报告。2018年4月，中国科学院“应对气候变化的碳收支认证及相关问题”专项通过对中国各类生态系统的碳储量和固碳能力进行系统调查和观测，来揭示中国陆地生态系统碳收支特征、时空分布规律以及国家政策的固碳效应，调研显示，在2001年至2010年间，陆地生态系统年均固碳201Tg（百万吨），相当于抵消了同期中国化石燃料碳排放量的14.1%；中国森林生态系统是固碳主体，贡献了约80%的固碳量，农田和灌丛生态系统分别贡献了12%和8%的固碳量，草地生态系统的碳收支基本处于平衡状态。