應對氣候變化的成功與否最終取決于新一代能源技術的創新與應用。人為活動導致的溫室氣體排放主要來自于化石能源的大量消耗，解決氣候變化問題的關鍵在于改變人類獲取和使用能源的方式，需要實現低碳或者零碳的能源系統。實現低碳能源系統的技術路徑是清晰的，但必須還要在一些關鍵環節取得進一步的突破，才能發展成為技術和經濟上都可行的解決方案。

從歷史上看，技術創新不是一個簡單的線性過程，從實驗可行到商業可行，往往不斷反復。很多技術突破有很大的偶然性，這也在很大程度上影響應對氣候變化進程推進的步伐。如受控聚變反應技術，它和受控裂變反應的研究都是從20世紀50年代初開始的，但現在核裂變發電早已商業化，而受控熱核聚變的和平利用卻仍很難預期。另一方面，即使技術上可行，還可能存在經濟和社會等其他方面的因素制約技術應用，如碳捕獲和埋存，高成本和高風險制約了其進一步的發展應用。相比而言，可再生能源技術目前在各方面都更具應用前景，但大規模的應用還是需要其他配套技術的發展，特別是儲能技術。近十年來，儲能技術得到了快速的發展，在電網儲能方面，除了抽水蓄能是比較成熟而且得到大規模應用的技術外，基于化學能的鈉硫電池和液流電池作為大容量儲能技術已經開始嘗試商業化應用。面向車用的移動儲能技術方面，基于化學電池的電動車也已經商業化。未來大規模應用的前景較為樂觀。

技術創新的偶然性給政策制定者增加了很大的不確定性，但不應該單純等待或寄希望于特定技術的突破，現代科技創新依賴的不再是個體的力量，而更多的是來自于集體協作的成果，這個集體往往包含政府、科研機構、大學、企業、金融機構等不同利益相關方，構成一個創新體系的有機整體。一個好的創新體系不但要包括一批有活力和創造力的機構個體，更重要的是在微觀上為不同個體之間的協同和互動提供便利，在宏觀上能夠對創新的方向發揮引導作用。應對氣候變化，決策者需要的不僅是在關鍵低碳技術上的突破和創新，更需要積極主動地去構建一個有利于低碳技術發展的國家創新體系。