中國通信建設(shè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司第四分公司 張亞飛

隨著我國碳達(dá)峰和碳中戰(zhàn)略政策的逐步開展和實(shí)施，在面臨時(shí)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(shí)現(xiàn)，成為目前研究的重點(diǎn)。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(jìn)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(huì)（IPCC）發(fā)布報(bào)告《氣候變化2021：自然科學(xué)基礎(chǔ)》，報(bào)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(shí)：人類活動(dòng)造成的氣候變化是毋庸置疑的事實(shí)，人為影響正在導(dǎo)致包括熱浪、強(qiáng)降水和干旱在內(nèi)的極端天氣事件變得更為頻繁和嚴(yán)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(biāo)將難以實(shí)現(xiàn)。要控制全球氣候變化，必須強(qiáng)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(dòng)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(huì)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(yuǎn)期目標(biāo)。中國基于推動(dòng)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求和構(gòu)建人類命運(yùn)共同體的責(zé)任擔(dān)當(dāng)，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(huì)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(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)，要把碳達(dá)峰、碳中和納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局；要推動(dòng)綠色低碳技術(shù)實(shí)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(tái)。

信息與通信技術(shù)（ICT，information and communications technology）目前已經(jīng)與各個(gè)行業(yè)深度融合，并且成為各個(gè)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的助推器。ICT先進(jìn)技術(shù)如5G技術(shù)、云計(jì)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(gè)行業(yè)得到很好的應(yīng)用。怎樣利用這些先進(jìn)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(biāo)的實(shí)現(xiàn)，目前成為研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。本文在理解雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)的基礎(chǔ)上，分析實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的路徑及難點(diǎn)，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(dòng)雙碳戰(zhàn)略實(shí)現(xiàn)提供參考。

1 雙碳戰(zhàn)略的理解和認(rèn)識(shí)

1.1 雙碳戰(zhàn)略的重要挑戰(zhàn)

（1）時(shí)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(qiáng)度時(shí)，還要確保在2030年之前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的優(yōu)先級(jí)要高于碳達(dá)峰，因此我國溫室氣體及碳排放量在一定時(shí)期內(nèi)仍然會(huì)增加。碳達(dá)峰必須要以經(jīng)濟(jì)承受能力為前提，這是雙碳戰(zhàn)略的重要困難；發(fā)達(dá)國家從碳達(dá)峰到碳中和大致有50-70年的過渡期，而我國承諾到2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰后，經(jīng)過只有30年的時(shí)間，到2060年實(shí)現(xiàn)碳中和，就意味著我國的“碳中和”之路時(shí)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(jì)民生的重要基礎(chǔ)設(shè)施都需要進(jìn)行改造升級(jí)。這些產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重大調(diào)整的同時(shí)還要兼顧高質(zhì)量的經(jīng)濟(jì)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(shí)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(dòng)碳中和技術(shù)的動(dòng)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(fèi)電耗的節(jié)能技術(shù)將促使2030年碳達(dá)峰目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)；以光伏/風(fēng)能/發(fā)電+儲(chǔ)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(biāo)實(shí)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(jì)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(gè)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(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)字化改造，實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)供給和能源消耗的各個(gè)節(jié)點(diǎn)碳排放數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、核算和推送，達(dá)到社會(huì)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(gè)節(jié)點(diǎn)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(yùn)行信息等，準(zhǔn)確推送給光伏系統(tǒng)，實(shí)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(shí)延、超高傳輸速率”重要特性支撐能源生產(chǎn)和能源消費(fèi)的各個(gè)行業(yè)，針對不同行業(yè)場景進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)切片，滿足各種業(yè)務(wù)各種場景需求，實(shí)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(dòng)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(diǎn)部署井下自動(dòng)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(tái)，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(shí)現(xiàn)現(xiàn)有工業(yè)控制與監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)，融合5G與現(xiàn)有的電力通信管理支撐系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)控制、電網(wǎng)配電監(jiān)控、新能源儲(chǔ)能并網(wǎng)調(diào)度、電網(wǎng)協(xié)同等智能平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)新的運(yùn)營模式。

（3）計(jì)算能力：云計(jì)算數(shù)據(jù)中心

雙碳戰(zhàn)略需要企業(yè)進(jìn)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(jì)算資源聚集成更大規(guī)模的大型云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，依托5G網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，可以推動(dòng)相關(guān)企業(yè)進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動(dòng)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(dòng)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(jì)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(tái)進(jìn)行快速部署和應(yīng)用，不但提高了云計(jì)算資源的密度，提升計(jì)算效率，還可以達(dá)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(yùn)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(yùn)營數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析和應(yīng)用，可以實(shí)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(jí)能源大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，繼而最終和省級(jí)、國家級(jí)能源管理系統(tǒng)對接。大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)可實(shí)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(bào)功能，達(dá)到能耗數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)可見、能源指標(biāo)可測量、節(jié)能及排放指標(biāo)可控制的要求，為控制與管理碳排放量提供準(zhǔn)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(dāng)量為計(jì)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(biāo)的物，把二氧化碳排放權(quán)作為一種商品進(jìn)行的交易。它是一種用市場機(jī)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?dú)w屬于各種行業(yè)，因此很難將碳排放的評價(jià)分析標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(hù)等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)主體單元之間的協(xié)作信任與一致行動(dòng)。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(shí)可信，促進(jìn)了消納憑證交易市場的明朗有序。同時(shí)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(gè)層級(jí)碳配額交易數(shù)據(jù)信息，消除碳交易各節(jié)點(diǎn)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(jìn)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(yùn)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(chǔ)能、能源大數(shù)據(jù)、氫能數(shù)字化平臺(tái)、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(dòng)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(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸和回收等產(chǎn)品生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)，降低資源消耗保護(hù)生態(tài)環(huán)境；在交通運(yùn)輸行業(yè)，采用物聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能、云計(jì)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(zhǔn)出行、數(shù)字化道路等方案將低碳交通運(yùn)輸成為現(xiàn)實(shí)。綜上，ICT技術(shù)及解決方案將會(huì)成為推動(dòng)雙碳戰(zhàn)略技術(shù)革新的重要?jiǎng)恿Γ瑢?huì)在雙碳戰(zhàn)略中發(fā)揮更大的作用。