信息與通信技術(shù)在碳達峰、碳中和戰(zhàn)略中的應(yīng)用

中國通信建設(shè)集團設(shè)計院有限公司第四分公司 張亞飛

隨著我國碳達峰和碳中戰(zhàn)略政策的逐步開展和實施，在面臨時間緊迫以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)需要重大調(diào)整的困難條件下，怎樣將信息與通信技術(shù)應(yīng)用于能源技術(shù)革新，并助推雙碳戰(zhàn)略的實現(xiàn)，成為目前研究的重點。文章在雙碳戰(zhàn)略和能源技術(shù)革新理解基礎(chǔ)上，討論了信息和通信技術(shù)在雙碳戰(zhàn)略中的應(yīng)用場景，有助于相關(guān)解決方案的進一步開發(fā)和完善。

2021年8月9日，聯(lián)合國政府間氣候變化委員會（IPCC）發(fā)布報告《氣候變化2021：自然科學(xué)基礎(chǔ)》，報告顯示，亞洲地區(qū)觀測到的平均溫度的升高，已經(jīng)超出自然變率的范疇，極端暖事件在增加、極端冷事件在減少，這一趨勢未來將延續(xù)，而海洋熱浪將繼續(xù)增加。科學(xué)界已經(jīng)形成共識：人類活動造成的氣候變化是毋庸置疑的事實，人為影響正在導(dǎo)致包括熱浪、強降水和干旱在內(nèi)的極端天氣事件變得更為頻繁和嚴重。除非我們立刻、快速和大范圍的減少溫室氣體排放，否則控制全球增溫在1.5°C以內(nèi)的目標將難以實現(xiàn)。要控制全球氣候變化，必須強力、快速和持續(xù)地減少二氧化碳、甲烷和其他溫室氣體，上述行動不僅將減輕氣候變化的后果，還將改善空氣質(zhì)量。

氣候的劇烈變化對人類社會構(gòu)成了重大的威脅，因此很多國家將“碳中和”提升為國家戰(zhàn)略，并提出了無碳未來的遠期目標。中國基于推動實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求和構(gòu)建人類命運共同體的責(zé)任擔(dān)當，國家主席習(xí)近平在2020年9月22日第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上宣布：中國將采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。習(xí)近平總書記強調(diào)，要把碳達峰、碳中和納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局；要推動綠色低碳技術(shù)實現(xiàn)重大突破，抓緊部署低碳前沿技術(shù)研究，加快推廣應(yīng)用減污降碳技術(shù)，建立完善綠色低碳技術(shù)評估、交易體系和科技創(chuàng)新服務(wù)平臺。

信息與通信技術(shù)（ICT，information and communications technology）目前已經(jīng)與各個行業(yè)深度融合，并且成為各個行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的助推器。ICT先進技術(shù)如5G技術(shù)、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等目前已經(jīng)成熟并且在各個行業(yè)得到很好的應(yīng)用。怎樣利用這些先進技術(shù)，形成技術(shù)能力領(lǐng)先、功能全面的整體解決方案，以助推我國“3060”雙碳戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)，目前成為研究的熱點和難點。本文在理解雙碳戰(zhàn)略目標的基礎(chǔ)上，分析實現(xiàn)雙碳目標的路徑及難點，提出ICT技術(shù)在雙碳戰(zhàn)略解決方案中的應(yīng)用建議，為ICT技術(shù)推動雙碳戰(zhàn)略實現(xiàn)提供參考。

1 雙碳戰(zhàn)略的理解和認識

1.1 雙碳戰(zhàn)略的重要挑戰(zhàn)

（1）時間緊迫

最近十年，我國溫室氣體碳排放總量年均增長2.3%，超過世界平均水平，2020年中國的碳排放總量已經(jīng)占全球碳排放比例超過了30%；在考慮碳減排政策執(zhí)行的強度時，還要確保在2030年之前經(jīng)濟發(fā)展的優(yōu)先級要高于碳達峰，因此我國溫室氣體及碳排放量在一定時期內(nèi)仍然會增加。碳達峰必須要以經(jīng)濟承受能力為前提，這是雙碳戰(zhàn)略的重要困難；發(fā)達國家從碳達峰到碳中和大致有50-70年的過渡期，而我國承諾到2030年實現(xiàn)碳達峰后，經(jīng)過只有30年的時間，到2060年實現(xiàn)碳中和，就意味著我國的“碳中和”之路時間緊迫。

（2）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)面臨重大調(diào)整

我國目前石油和煤炭消耗巨大，從能源生產(chǎn)和供應(yīng)行業(yè)、能源消耗行業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)過程以及關(guān)系國計民生的重要基礎(chǔ)設(shè)施都需要進行改造升級。這些產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重大調(diào)整的同時還要兼顧高質(zhì)量的經(jīng)濟增長需要，這就要求我們需要從戰(zhàn)略層面統(tǒng)籌考慮。

（3）技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用

能源技術(shù)革新是實現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略的重要基礎(chǔ)，而能源供給端的技術(shù)革新是推動碳中和技術(shù)的動力。以大型火電廠降低煤耗和煤改氣的減排技術(shù)、降低工業(yè)能耗和消費電耗的節(jié)能技術(shù)將促使2030年碳達峰目標的實現(xiàn)；以光伏/風(fēng)能/發(fā)電+儲能技術(shù)，核能發(fā)電和水能發(fā)電技術(shù)，氣改電和灰氫技術(shù)，綠色氫能和生物質(zhì)燃料的零碳技術(shù)來保障2030到2060年碳中和關(guān)鍵期的目標實現(xiàn)。

1.2 ICT技術(shù)在雙碳戰(zhàn)略中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)、5G、云計算、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等技術(shù)在雙碳戰(zhàn)略技術(shù)革新的各個層面都可以得到應(yīng)用，簡述如下：

（1）數(shù)據(jù)采集及接入：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對能源行業(yè)、工業(yè)、交通運輸?shù)刃袠I(yè)的各個環(huán)節(jié)和節(jié)點進行數(shù)字化改造，實現(xiàn)能源生產(chǎn)供給和能源消耗的各個節(jié)點碳排放數(shù)據(jù)的自動采集、核算和推送，達到社會各行業(yè)碳排放泛在感知效果。例如在光伏發(fā)電場景中，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將光伏發(fā)電系統(tǒng)各個節(jié)點互聯(lián)，采集光伏發(fā)電設(shè)備的參數(shù)、位置信息、環(huán)境信息、運行信息等，準確推送給光伏系統(tǒng)，實現(xiàn)光伏發(fā)電的智能感知。

（2）數(shù)據(jù)互聯(lián)及傳輸：5G技術(shù)

5G網(wǎng)絡(luò)以其“超高帶寬、超低時延、超高傳輸速率”重要特性支撐能源生產(chǎn)和能源消費的各個行業(yè)，針對不同行業(yè)場景進行網(wǎng)絡(luò)切片，滿足各種業(yè)務(wù)各種場景需求，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的安全、快速、可靠、高速的連接。5G網(wǎng)絡(luò)是能源和工業(yè)轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新的重要推手和動力，在能源開采領(lǐng)域，在煤礦、石油石化行業(yè)部署5G基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)后，可利用5G網(wǎng)絡(luò)特點部署井下自動巡檢和安防、環(huán)境監(jiān)測、虛擬交互、智能勘探等多種智慧平臺，為能源開采及加工更加智能化提供基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)支撐；在能源生產(chǎn)領(lǐng)域的電廠和電網(wǎng)，部署5G網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)現(xiàn)有工業(yè)控制與監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的升級，融合5G與現(xiàn)有的電力通信管理支撐系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)能源生產(chǎn)控制、電網(wǎng)配電監(jiān)控、新能源儲能并網(wǎng)調(diào)度、電網(wǎng)協(xié)同等智能平臺，實現(xiàn)能源生產(chǎn)新的運營模式。

（3）計算能力：云計算數(shù)據(jù)中心

雙碳戰(zhàn)略需要企業(yè)進行轉(zhuǎn)型變革，需要企業(yè)有更數(shù)字化和智能化的管理手段和方法。而通過將分散的企業(yè)數(shù)據(jù)中心的計算資源聚集成更大規(guī)模的大型云計算數(shù)據(jù)中心，依托5G網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，可以推動相關(guān)企業(yè)進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動能源、工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)綠色低碳轉(zhuǎn)型，全面降低資源管理成本，成為低碳發(fā)展的新動力。例如大型能源開采、生產(chǎn)及消耗企業(yè)，可以利用大型云計算數(shù)據(jù)中心為依托，將數(shù)據(jù)采集、分析、應(yīng)用及管理平臺進行快速部署和應(yīng)用，不但提高了云計算資源的密度，提升計算效率，還可以達到大幅度減少二氧化碳排放的目的。

（4）智慧賦能：大數(shù)據(jù)、人工智能

基于物聯(lián)網(wǎng)和5G網(wǎng)絡(luò)的能源生產(chǎn)及消耗企業(yè)在生產(chǎn)運營過程中產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)并通過5G網(wǎng)絡(luò)匯聚。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)可以將海量企業(yè)運營數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析和應(yīng)用，可以實現(xiàn)能源生產(chǎn)消耗測算、預(yù)測和關(guān)聯(lián)分析功能，并在此基礎(chǔ)上建立企業(yè)級能源大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，繼而最終和省級、國家級能源管理系統(tǒng)對接。大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)可實現(xiàn)企業(yè)和政府側(cè)的能耗分析、監(jiān)管、節(jié)能、調(diào)度和上報功能，達到能耗數(shù)據(jù)實時可見、能源指標可測量、節(jié)能及排放指標可控制的要求，為控制與管理碳排放量提供準確的決策依據(jù)。

（5）交易可信：區(qū)塊鏈

碳排放交易是以控制溫室氣體（二氧化碳占大宗）的排放為目的，以每噸二氧化碳當量為計量單位，在溫室氣體排放總量控制的前提下，以溫室氣體排放配額或減排信用為標的物，把二氧化碳排放權(quán)作為一種商品進行的交易。它是一種用市場機制來解決二氧化碳為主的溫室氣體減排問題的新的方法，簡稱碳交易。由于碳排放的主體單元歸屬于各種行業(yè)，因此很難將碳排放的評價分析標準進行統(tǒng)一，所以碳排放交易市場迫切需要優(yōu)化以使得碳交易在核算、監(jiān)管和考核等方面更加完善。

而區(qū)塊鏈技術(shù)具有不可篡改、可追溯、去中心、集體維護等特點，能夠?qū)崿F(xiàn)多個主體單元之間的協(xié)作信任與一致行動。碳交易市場應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)后，可以充分發(fā)揮區(qū)塊鏈技術(shù)分布式可信記賬、交易可追溯和智能合約等技術(shù)特性，保障了每一次消納行為的有據(jù)可查和真實可信，促進了消納憑證交易市場的明朗有序。同時區(qū)塊鏈技術(shù)的碳交易市場可以有效的匯聚低碳產(chǎn)業(yè)鏈各個層級碳配額交易數(shù)據(jù)信息，消除碳交易各節(jié)點的數(shù)據(jù)孤島，并依托智能合約和電子簽名保障交易各方數(shù)據(jù)可信，最終為碳排放交易系統(tǒng)構(gòu)建安全、高效的環(huán)境。

2 總結(jié)

“雙碳”戰(zhàn)略已經(jīng)促使能源生產(chǎn)、消耗方式發(fā)生巨大變化，也促使了石化、礦山、電力、工業(yè)制造、交通、建筑等行業(yè)進行綠色生態(tài)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。在此過程中，充分應(yīng)用ICT技術(shù)和數(shù)字化解決方案將助推各行業(yè)生產(chǎn)方式、運營模式調(diào)整和創(chuàng)新。在能源生產(chǎn)領(lǐng)域，綜合應(yīng)用ICT技術(shù)的智慧礦山、智慧石油、智慧光伏+儲能、能源大數(shù)據(jù)、氫能數(shù)字化平臺、風(fēng)電大數(shù)據(jù)中心等解決方案形成綠色能源產(chǎn)業(yè)；在工業(yè)制造行業(yè)，ICT技術(shù)推動行業(yè)向智慧綠色制造轉(zhuǎn)型，可在工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計、制造、包裝、運輸和回收等產(chǎn)品生命周期的各個環(huán)節(jié)，降低資源消耗保護生態(tài)環(huán)境；在交通運輸行業(yè)，采用物聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能、云計算大數(shù)據(jù)中心等的智慧數(shù)字交通、智能導(dǎo)航、智慧物流、精準出行、數(shù)字化道路等方案將低碳交通運輸成為現(xiàn)實。綜上，ICT技術(shù)及解決方案將會成為推動雙碳戰(zhàn)略技術(shù)革新的重要動力，將會在雙碳戰(zhàn)略中發(fā)揮更大的作用。