2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和（以下简称“双碳”），是我国的重大战略决策。实施“双碳”战略是破解资源环境约束、实现高质量可持续发展的必由之路，也是应对世界大变局、构建人类命运共同体、促进人与自然和谐共生的必然选择。

实现“双碳”目标，需要变革传统的经济社会发展模式，促进能源结构和经济结构的转型升级；需要转变发展理念，立足国情，先立后破，稳中求进，科学理性，依靠科技进步，稳步建立经济社会绿色发展的新格局。

实施“双碳”战略，将引发广泛而深刻的系统变革，在最大化发展和最小化排放两个临界点之间实现各要素全方位平衡和协调；需要处理好发展和减排、整体和局部、长远目标和短期目标、政府和市场四个基本关系；需要厘清气候-生态系统、能源结构、产业结构、科技发展和社会经济等多要素互动的复杂网络关系，优化“双碳”战略布局，重塑自然-社会-经济系统的相互关系，提高“双碳”目标与经济社会发展目标的协调优化能力。

实施“双碳”战略，迫切需要自然科学、技术、人文社会科学的综合支撑。其中，当前面临的基础科学挑战与关键技术瓶颈主要体现在图1所示的六个方面：具有顶层战略意义的“双碳”路径选择和优化；支撑顶层战略的政策与管理体系构建；支撑战略决策和行动计划的科学原理与科学数据；具有核心地位的能源结构重塑；基于新型能源体系的产业结构重构；适应能源结构转型和产业结构调整的生态环境优化。

为应对以上挑战，国家自然科学基金委员会在前期布局的基础上，特制定《“双碳”基础研究指导纲要》，旨在加强上述六方面的基础研究（图1），为优化完善“双碳”战略路径、全面实现“双碳”战略目标提供基础性、前瞻性和引领性的科技支撑。

《“双碳”基础研究指导纲要》是国家自然科学基金委员会组织相关领域专家进行广泛调研、深入研讨完成的，旨在统筹全委前期和未来的资助布局，引导各科学部深入凝练关键科学问题，科学遴选优先资助方向，着力促进多学科交叉和研究范式变革，为今后的项目资助提供方向性指导。该指导纲要也可能会随着环境目标的推进和技术路径的发展有所变化和调整。

能源结构重塑方面：

一、总体目标：

围绕清洁低碳安全高效能源体系的构建和优化等关键科学问题，突破可再生能源规模发展、核电安全高效利用、智能电网调控、各类储能等关键技术背后的基础科学瓶颈，研发支持可再生能源发展的能量储存和转换特性的材料与器件，支撑从化石能源为主向可再生能源为主的能源结构转型。

二、重点领域与优先方向：

（1）可再生能源的高效利用：光伏、风电等清洁能源高效生产及大规模并网构建的理论与技术；滤储、电网智能高效调控体系构建；多能互补模块化体系构建；多能多附加值利用原理；地热资源高效利用原理等。

（2）核电共性关键技术：低品位核资源开采理论与技术；高性价比核安全体系构建；利用可控高反应性快中子干式核嬗变-增殖-产能的可调燃烧机制；核燃料全闭环循环体系构建；抗快中子辐照材料研制；可控热核聚变机制；高效热发电原理等。

（3）氢能等二次能源与低碳化工协同体系构建：化石能源低碳高效制氢原理；氢能“制储输用”一体化产业体系构建及关键材料研制；高效经济的氢燃料电池的过程机理；高值流程制造业体系构建等。

（4）电网调控及储能配套理论：水力智能电网调控原理；水电快速启动、经济长寿固定电池机理；间歇性可再生能源智慧调配机制；电热氢多源储能系统构建理论；新型电力系统实现途径等。

（5）移动储能电源及交通应用：移动电池的高效安全利用原理；锂资源高效开采理论；高效储能材料研制；高效相变储热材料研制等。

（6）能源资源综合开发与固碳：陆相油气等能源资源高效勘探开发原理；煤炭清洁化利用机制；二氧化碳高效驱油机制；地质碳捕获与碳封存原理；水电资源综合开发原理等。

（7）碳中和能源结构动态优化：重大变革性技术预判；能源革命关键技术评估；转型风险评估与关键环节优化等。