研究未来我国能源系统如何演化，探索“双碳”目标的实现路径具有重要意义。以宏观社会经济和重点用能行业发展分析为基础，以国家关于经济和能源等中长期规划为关键边界条件，综合考虑“安全、经济、环境”的能源发展需求，面向“双碳”目标，创新性地提出了中国能源系统预测优化模型（CESFOM），回答了能源绿色低碳转型若干重大问题，对我国中长期能源消费情况、能源供给情况、“双碳”目标实现路径等重点内容开展了深入研究。结果发现：我国能源活动碳排放预计在2029年前后达峰，峰值为109亿t左右，到2060年降至22亿t左右，届时可通过碳捕集、利用与封存技术（CCUS）和林地碳汇共同作用实现能源活动碳中和；一次能源消费总量预计在2033-2035年达峰，相比碳排放达峰要晚4~6 a，峰值为52亿~54亿t标煤（电热当量法），较2020年有6亿~8亿t标煤增长空间，到2060年逐步降至32亿t标煤左右；煤炭消费量预计在2028年达峰，峰值为45亿t商品煤，2035年前始终保持在40亿t商品煤以上，仍然发挥着能源安全压舱石和稳定器作用，到2060年降至8亿~10亿t，主要用于发电、供热和化工。煤电装机和年利用小时数预计在2040年前分别维持在13.5亿kW和4 000 h以上，基础电源功能依然突出；至2060年，煤电主要发挥调峰和应急备用功能，装机预计保留8亿~9亿kW，年利用小时数降至不足1 000 h。非化石能源大规模发展和零碳负碳技术是我国实现“双碳”目标的“双引擎”，预计到2035年非化石电源发电量达到6.7万亿kW·h（装机28亿kW），超越煤电成为第一大电源，到2060年将达到16.7万亿kW·h（装机74亿kW），成为绝对主体电源。对于必要留存的化石能源，CCUS将作为重要兜底手段发挥碳中和平衡作用，预计到2060年CCUS固碳能力达到13亿t/a左右。