信息與通信技術在碳達峰、碳中和戰略中的應用

中國通信建設集團設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略政策的逐步開展和實施，在面臨時間緊迫以及產業結構需要重大調整的困難條件下，怎樣將信息與通信技術應用于能源技術革新，并助推雙碳戰略的實現，成為目前研究的重點。文章在雙碳戰略和能源技術革新理解基礎上，討論了信息和通信技術在雙碳戰略中的應用場景，有助于相關解決方案的進一步開發和完善。

2021年8月9日，聯合國政府間氣候變化委員會（IPCC）發布報告《氣候變化2021：自然科學基礎》，報告顯示，亞洲地區觀測到的平均溫度的升高，已經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，而海洋熱浪將繼續增加。科學界已經形成共識：人類活動造成的氣候變化是毋庸置疑的事實，人為影響正在導致包括熱浪、強降水和干旱在內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以內的目標將難以實現。要控制全球氣候變化，必須強力、快速和持續地減少二氧化碳、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，還將改善空氣質量。

氣候的劇烈變化對人類社會構成了重大的威脅，因此很多國家將“碳中和”提升為國家戰略，并提出了無碳未來的遠期目標。中國基于推動實現可持續發展的內在要求和構建人類命運共同體的責任擔當，國家主席習近平在2020年9月22日第七十五屆聯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年前實現碳中和。習近平總書記強調，要把碳達峰、碳中和納入生態文明建設整體布局；要推動綠色低碳技術實現重大突破，抓緊部署低碳前沿技術研究，加快推廣應用減污降碳技術，建立完善綠色低碳技術評估、交易體系和科技創新服務平臺。

信息與通信技術（ICT，information and communications technology）目前已經與各個行業深度融合，并且成為各個行業數字化轉型的助推器。ICT先進技術如5G技術、云計算、大數據、物聯網、區塊鏈等目前已經成熟并且在各個行業得到很好的應用。怎樣利用這些先進技術，形成技術能力領先、功能全面的整體解決方案，以助推我國“3060”雙碳戰略目標的實現，目前成為研究的熱點和難點。本文在理解雙碳戰略目標的基礎上，分析實現雙碳目標的路徑及難點，提出ICT技術在雙碳戰略解決方案中的應用建議，為ICT技術推動雙碳戰略實現提供參考。

1 雙碳戰略的理解和認識

1.1 雙碳戰略的重要挑戰

（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占全球碳排放比例超過了30%；在考慮碳減排政策執行的強度時，還要確保在2030年之前經濟發展的優先級要高于碳達峰，因此我國溫室氣體及碳排放量在一定時期內仍然會增加。碳達峰必須要以經濟承受能力為前提，這是雙碳戰略的重要困難；發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年實現碳達峰后，經過只有30年的時間，到2060年實現碳中和，就意味著我國的“碳中和”之路時間緊迫。

（2）產業結構面臨重大調整

我國目前石油和煤炭消耗巨大，從能源生產和供應行業、能源消耗行業、工業生產過程以及關系國計民生的重要基礎設施都需要進行改造升級。這些產業結構重大調整的同時還要兼顧高質量的經濟增長需要，這就要求我們需要從戰略層面統籌考慮。

（3）技術創新及應用

能源技術革新是實現雙碳戰略的重要基礎，而能源供給端的技術革新是推動碳中和技術的動力。以大型火電廠降低煤耗和煤改氣的減排技術、降低工業能耗和消費電耗的節能技術將促使2030年碳達峰目標的實現；以光伏/風能/發電+儲能技術，核能發電和水能發電技術，氣改電和灰氫技術，綠色氫能和生物質燃料的零碳技術來保障2030到2060年碳中和關鍵期的目標實現。

1.2 ICT技術在雙碳戰略中的應用

物聯網、5G、云計算、大數據、區塊鏈等技術在雙碳戰略技術革新的各個層面都可以得到應用，簡述如下：

（1）數據采集及接入：物聯網技術

采用物聯網技術對能源行業、工業、交通運輸等行業的各個環節和節點進行數字化改造，實現能源生產供給和能源消耗的各個節點碳排放數據的自動采集、核算和推送，達到社會各行業碳排放泛在感知效果。例如在光伏發電場景中，采用物聯網技術將光伏發電系統各個節點互聯，采集光伏發電設備的參數、位置信息、環境信息、運行信息等，準確推送給光伏系統，實現光伏發電的智能感知。

（2）數據互聯及傳輸：5G技術

5G網絡以其“超高帶寬、超低時延、超高傳輸速率”重要特性支撐能源生產和能源消費的各個行業，針對不同行業場景進行網絡切片，滿足各種業務各種場景需求，實現互聯網和物聯網的安全、快速、可靠、高速的連接。5G網絡是能源和工業轉型和創新的重要推手和動力，在能源開采領域，在煤礦、石油石化行業部署5G基礎網絡后，可利用5G網絡特點部署井下自動巡檢和安防、環境監測、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網絡支撐；在能源生產領域的電廠和電網，部署5G網絡可以實現現有工業控制與監測網絡的升級，融合5G與現有的電力通信管理支撐系統平臺，實現能源生產控制、電網配電監控、新能源儲能并網調度、電網協同等智能平臺，實現能源生產新的運營模式。

（3）計算能力：云計算數據中心

雙碳戰略需要企業進行轉型變革，需要企業有更數字化和智能化的管理手段和方法。而通過將分散的企業數據中心的計算資源聚集成更大規模的大型云計算數據中心，依托5G網絡互聯，可以推動相關企業進行數字化轉型，推動能源、工業產業結構綠色低碳轉型，全面降低資源管理成本，成為低碳發展的新動力。例如大型能源開采、生產及消耗企業，可以利用大型云計算數據中心為依托，將數據采集、分析、應用及管理平臺進行快速部署和應用，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：大數據、人工智能

基于物聯網和5G網絡的能源生產及消耗企業在生產運營過程中產生大量的數據并通過5G網絡匯聚。利用大數據技術可以將海量企業運營數據進行統計、分析和應用，可以實現能源生產消耗測算、預測和關聯分析功能，并在此基礎上建立企業級能源大數據管理系統，繼而最終和省級、國家級能源管理系統對接。大數據管理系統可實現企業和政府側的能耗分析、監管、節能、調度和上報功能，達到能耗數據實時可見、能源指標可測量、節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。

（5）交易可信：區塊鏈

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，因此很難將碳排放的評價分析標準進行統一，所以碳排放交易市場迫切需要優化以使得碳交易在核算、監管和考核等方面更加完善。

而區塊鏈技術具有不可篡改、可追溯、去中心、集體維護等特點，能夠實現多個主體單元之間的協作信任與一致行動。碳交易市場應用區塊鏈技術后，可以充分發揮區塊鏈技術分布式可信記賬、交易可追溯和智能合約等技術特性，保障了每一次消納行為的有據可查和真實可信，促進了消納憑證交易市場的明朗有序。同時區塊鏈技術的碳交易市場可以有效的匯聚低碳產業鏈各個層級碳配額交易數據信息，消除碳交易各節點的數據孤島，并依托智能合約和電子簽名保障交易各方數據可信，最終為碳排放交易系統構建安全、高效的環境。

2 總結

“雙碳”戰略已經促使能源生產、消耗方式發生巨大變化，也促使了石化、礦山、電力、工業制造、交通、建筑等行業進行綠色生態產業結構轉型。在此過程中，充分應用ICT技術和數字化解決方案將助推各行業生產方式、運營模式調整和創新。在能源生產領域，綜合應用ICT技術的智慧礦山、智慧石油、智慧光伏+儲能、能源大數據、氫能數字化平臺、風電大數據中心等解決方案形成綠色能源產業；在工業制造行業，ICT技術推動行業向智慧綠色制造轉型，可在工業產品的設計、制造、包裝、運輸和回收等產品生命周期的各個環節，降低資源消耗保護生態環境；在交通運輸行業，采用物聯網、5G、人工智能、云計算大數據中心等的智慧數字交通、智能導航、智慧物流、精準出行、數字化道路等方案將低碳交通運輸成為現實。綜上，ICT技術及解決方案將會成為推動雙碳戰略技術革新的重要動力，將會在雙碳戰略中發揮更大的作用。