信息与通信技术在碳达峰、碳中和战略中的应用

中国通信建设集团设计院有限公司第四分公司 张亚飞

随着我国碳达峰和碳中战略政策的逐步开展和实施，在面临时间紧迫以及产业结构需要重大调整的困难条件下，怎样将信息与通信技术应用于能源技术革新，并助推双碳战略的实现，成为目前研究的重点。文章在双碳战略和能源技术革新理解基础上，讨论了信息和通信技术在双碳战略中的应用场景，有助于相关解决方案的进一步开发和完善。

2021年8月9日，联合国政府间气候变化委员会（IPCC）发布报告《气候变化2021：自然科学基础》，报告显示，亚洲地区观测到的平均温度的升高，已经超出自然变率的范畴，极端暖事件在增加、极端冷事件在减少，这一趋势未来将延续，而海洋热浪将继续增加。科学界已经形成共识：人类活动造成的气候变化是毋庸置疑的事实，人为影响正在导致包括热浪、强降水和干旱在内的极端天气事件变得更为频繁和严重。除非我们立刻、快速和大范围的减少温室气体排放，否则控制全球增温在1.5°C以内的目标将难以实现。要控制全球气候变化，必须强力、快速和持续地减少二氧化碳、甲烷和其他温室气体，上述行动不仅将减轻气候变化的后果，还将改善空气质量。

气候的剧烈变化对人类社会构成了重大的威胁，因此很多国家将“碳中和”提升为国家战略，并提出了无碳未来的远期目标。中国基于推动实现可持续发展的内在要求和构建人类命运共同体的责任担当，国家主席习近平在2020年9月22日第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布：中国将采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。习近平总书记强调，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局；要推动绿色低碳技术实现重大突破，抓紧部署低碳前沿技术研究，加快推广应用减污降碳技术，建立完善绿色低碳技术评估、交易体系和科技创新服务平台。

信息与通信技术（ICT，information and communications technology）目前已经与各个行业深度融合，并且成为各个行业数字化转型的助推器。ICT先进技术如5G技术、云计算、大数据、物联网、区块链等目前已经成熟并且在各个行业得到很好的应用。怎样利用这些先进技术，形成技术能力领先、功能全面的整体解决方案，以助推我国“3060”双碳战略目标的实现，目前成为研究的热点和难点。本文在理解双碳战略目标的基础上，分析实现双碳目标的路径及难点，提出ICT技术在双碳战略解决方案中的应用建议，为ICT技术推动双碳战略实现提供参考。

1 双碳战略的理解和认识

1.1 双碳战略的重要挑战

（1）时间紧迫

最近十年，我国温室气体碳排放总量年均增长2.3%，超过世界平均水平，2020年中国的碳排放总量已经占全球碳排放比例超过了30%；在考虑碳减排政策执行的强度时，还要确保在2030年之前经济发展的优先级要高于碳达峰，因此我国温室气体及碳排放量在一定时期内仍然会增加。碳达峰必须要以经济承受能力为前提，这是双碳战略的重要困难；发达国家从碳达峰到碳中和大致有50-70年的过渡期，而我国承诺到2030年实现碳达峰后，经过只有30年的时间，到2060年实现碳中和，就意味着我国的“碳中和”之路时间紧迫。

（2）产业结构面临重大调整

我国目前石油和煤炭消耗巨大，从能源生产和供应行业、能源消耗行业、工业生产过程以及关系国计民生的重要基础设施都需要进行改造升级。这些产业结构重大调整的同时还要兼顾高质量的经济增长需要，这就要求我们需要从战略层面统筹考虑。

（3）技术创新及应用

能源技术革新是实现双碳战略的重要基础，而能源供给端的技术革新是推动碳中和技术的动力。以大型火电厂降低煤耗和煤改气的减排技术、降低工业能耗和消费电耗的节能技术将促使2030年碳达峰目标的实现；以光伏/风能/发电+储能技术，核能发电和水能发电技术，气改电和灰氢技术，绿色氢能和生物质燃料的零碳技术来保障2030到2060年碳中和关键期的目标实现。

1.2 ICT技术在双碳战略中的应用

物联网、5G、云计算、大数据、区块链等技术在双碳战略技术革新的各个层面都可以得到应用，简述如下：

（1）数据采集及接入：物联网技术

采用物联网技术对能源行业、工业、交通运输等行业的各个环节和节点进行数字化改造，实现能源生产供给和能源消耗的各个节点碳排放数据的自动采集、核算和推送，达到社会各行业碳排放泛在感知效果。例如在光伏发电场景中，采用物联网技术将光伏发电系统各个节点互联，采集光伏发电设备的参数、位置信息、环境信息、运行信息等，准确推送给光伏系统，实现光伏发电的智能感知。

（2）数据互联及传输：5G技术

5G网络以其“超高带宽、超低时延、超高传输速率”重要特性支撑能源生产和能源消费的各个行业，针对不同行业场景进行网络切片，满足各种业务各种场景需求，实现互联网和物联网的安全、快速、可靠、高速的连接。5G网络是能源和工业转型和创新的重要推手和动力，在能源开采领域，在煤矿、石油石化行业部署5G基础网络后，可利用5G网络特点部署井下自动巡检和安防、环境监测、虚拟交互、智能勘探等多种智慧平台，为能源开采及加工更加智能化提供基础网络支撑；在能源生产领域的电厂和电网，部署5G网络可以实现现有工业控制与监测网络的升级，融合5G与现有的电力通信管理支撑系统平台，实现能源生产控制、电网配电监控、新能源储能并网调度、电网协同等智能平台，实现能源生产新的运营模式。

（3）计算能力：云计算数据中心

双碳战略需要企业进行转型变革，需要企业有更数字化和智能化的管理手段和方法。而通过将分散的企业数据中心的计算资源聚集成更大规模的大型云计算数据中心，依托5G网络互联，可以推动相关企业进行数字化转型，推动能源、工业产业结构绿色低碳转型，全面降低资源管理成本，成为低碳发展的新动力。例如大型能源开采、生产及消耗企业，可以利用大型云计算数据中心为依托，将数据采集、分析、应用及管理平台进行快速部署和应用，不但提高了云计算资源的密度，提升计算效率，还可以达到大幅度减少二氧化碳排放的目的。

（4）智慧赋能：大数据、人工智能

基于物联网和5G网络的能源生产及消耗企业在生产运营过程中产生大量的数据并通过5G网络汇聚。利用大数据技术可以将海量企业运营数据进行统计、分析和应用，可以实现能源生产消耗测算、预测和关联分析功能，并在此基础上建立企业级能源大数据管理系统，继而最终和省级、国家级能源管理系统对接。大数据管理系统可实现企业和政府侧的能耗分析、监管、节能、调度和上报功能，达到能耗数据实时可见、能源指标可测量、节能及排放指标可控制的要求，为控制与管理碳排放量提供准确的决策依据。

（5）交易可信：区块链

碳排放交易是以控制温室气体（二氧化碳占大宗）的排放为目的，以每吨二氧化碳当量为计量单位，在温室气体排放总量控制的前提下，以温室气体排放配额或减排信用为标的物，把二氧化碳排放权作为一种商品进行的交易。它是一种用市场机制来解决二氧化碳为主的温室气体减排问题的新的方法，简称碳交易。由于碳排放的主体单元归属于各种行业，因此很难将碳排放的评价分析标准进行统一，所以碳排放交易市场迫切需要优化以使得碳交易在核算、监管和考核等方面更加完善。

而区块链技术具有不可篡改、可追溯、去中心、集体维护等特点，能够实现多个主体单元之间的协作信任与一致行动。碳交易市场应用区块链技术后，可以充分发挥区块链技术分布式可信记账、交易可追溯和智能合约等技术特性，保障了每一次消纳行为的有据可查和真实可信，促进了消纳凭证交易市场的明朗有序。同时区块链技术的碳交易市场可以有效的汇聚低碳产业链各个层级碳配额交易数据信息，消除碳交易各节点的数据孤岛，并依托智能合约和电子签名保障交易各方数据可信，最终为碳排放交易系统构建安全、高效的环境。

2 总结

“双碳”战略已经促使能源生产、消耗方式发生巨大变化，也促使了石化、矿山、电力、工业制造、交通、建筑等行业进行绿色生态产业结构转型。在此过程中，充分应用ICT技术和数字化解决方案将助推各行业生产方式、运营模式调整和创新。在能源生产领域，综合应用ICT技术的智慧矿山、智慧石油、智慧光伏+储能、能源大数据、氢能数字化平台、风电大数据中心等解决方案形成绿色能源产业；在工业制造行业，ICT技术推动行业向智慧绿色制造转型，可在工业产品的设计、制造、包装、运输和回收等产品生命周期的各个环节，降低资源消耗保护生态环境；在交通运输行业，采用物联网、5G、人工智能、云计算大数据中心等的智慧数字交通、智能导航、智慧物流、精准出行、数字化道路等方案将低碳交通运输成为现实。综上，ICT技术及解决方案将会成为推动双碳战略技术革新的重要动力，将会在双碳战略中发挥更大的作用。