信息通信业实现“双碳”目标的路径研究

李梦莹 孙路遥

中国信息通信研究院 北京 100083

引言

在气候变暖的严峻挑战下，治理气候问题、践行低碳发展成为全球共识，世界主要经济体纷纷制定碳达峰碳中和相关政策和目标。我国作为全世界最大的发展中国家，在经济发展水平不断提高的同时，加快推进碳达峰碳中和，彰显大国责任与担当。2020年9月22日，习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论中向世界宣布了中国力争于2030年前二氧化碳排放达到峰值、2060年前实现碳中和的目标，并在国内外重要会议上多次强调该目标落实的重要性[1]。伴随着碳达峰碳中和“1+N”政策体系的正式建立和相关任务的系统部署，我国“双碳”发展按下快进键。

近年来，我国在碳减排方面取得明显成效，但作为碳排放第一大国，实现“双碳”的任务仍然艰巨。从二氧化碳排放量看，2020年我国碳排放达98.99亿吨[2]，仍是碳排放第一大国(如图1所示)。

图1 中国二氧化碳排放量

实现碳达峰碳中和是一场广泛而深刻的经济社会变革[3]，需要全社会共同肩负起绿色变革的责任，推进更高效、更绿色的发展。信息通信业是“双碳”任务落实的重点领域，伴随我国数字基础设施的建设加速，基站、数据中心等信息基础设施成为能耗和碳排放的集中来源，需要信息通信全行业共同推进绿色低碳发展。同时，提升我国在全球低碳市场竞争力的关键在于科技创新[4]，信息通信行业需要充分发挥数字技术的主要提供者的作用，加快自身“双碳”建设和对外赋能，充分探索数字化、绿色化发展路径，成为我国“双碳”愿景实现的使能者和助推器。

1 政策要求

进入发展新时期，“双碳”成为我国破解资源环境约束突出问题、实现可持续发展的迫切需要。2021年以来，无论是国家层面还是地方层面、专项规划还是行业规划，都从政策层面对“双碳”工作的开展进行了详细的指导和部署。在相关政策引导下，信息通信业也肩负自身基础设施节能减排、为我国实现碳达峰碳中和提供重要技术路径的重任。

1.1 “双碳”政策明确信息通信业任务

2021年9月，中共中央、国务院印发的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》(以下简称《意见》)指出，要提升数据中心、新型通信等信息化基础设施能效水平，从基础设施节能减碳、绿色发展的角度，对信息通信行业自身建设提出明确要求。

同时，《意见》还提出“推动互联网、大数据、人工智能、第五代移动通信(5G)等新兴技术与绿色低碳产业深度融合”，总体上明确了信息通信业在“双碳”目标落实中的赋能作用。2021年10月，国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》，作为我国未来十年碳达峰阶段的行动路线，其中也提出了智能电网、智能光伏、工业互联网、智能交通、碳排放治理等建设任务，均是信息通信技术赋能的重点领域。

1.2 信息通信行业政策对“双碳”任务的部署

2021年12月，中央网络安全和信息化委员会印发的《“十四五”国家信息化规划》中，在目标层面即对信息通信业基础设施绿色集约和智能化发展提出明确要求，同时明确了数字化推动农业、制造业、服务业等产业的智慧绿色增长的任务，以及打造智能高效生态环境数字化治理体系、智慧水利、智慧能源系统等任务，将数字技术与“双碳”相关的监管和治理工作紧密融合。信息通信业作为数字技术和数字化赋能的提供者，需加快对应落实相关要求。

2021年11月，工业和信息化部印发的《“十四五”信息通信行业发展规划》为行业“双碳”任务落实提供了具体目标。要基本建成智能绿色的新型数字基础设施，广泛应用节能减排新技术、新设备和新能源，单位电信业务总量综合能耗年均下降15%，新建大型和超大型数据中心运行电能利用效率(PUE)到规划期末小于1.3。同时，要求加速信息技术在各行业各领域广泛应用，促进形成绿色生产生活方式，助力实现碳达峰碳中和，并且明确了5G等信息通信技术和数据要素在各行业中的应用场景，其中在能源、工业、交通、政务等领域的应用与“双碳”密切相关。

2 发展路径

面向“双碳”带来的新任务和新要求，信息通信业凭借着数字技术赋予的先天优势，一方面，应眼光向外，面向客户和产业链着力发挥赋能作用，践行“双碳”社会责任，促进全社会绿色发展。另一方面，应落实政策对信息基础设施建设绿色发展要求，践行企业主体责任，提升自身节能减排水平。

2.1 赋能其他行业落实“双碳”

信息通信企业作为信息通信业务的提供者，要利用数字技术、做好解决方案，充分赋能行业绿色发展，尤其是能源、工业、交通、建筑等行业[5-6]。总体来看，信息通信业利用数字技术赋能行业“双碳”落实，主要包括清洁替代、供需平衡、节能降耗、循环利用以及治理优化五大路径。

2.1.1 源头：清洁替代

清洁替代通过减少煤等传统能源的使用，从源头上降碳。数字技术对清洁能源发电赋能主要体现在智能电厂的建设中，利用物联网、大数据、云计算、高清视频等技术，通过智能监管平台建设，实现对风电厂、水电站等清洁发电厂设备的远程集中监测和控制，以及电网和水情等发电资源的统一调度，提升风电、光伏的生产消费占比。

以华能新能源智慧运维系统为例，通过生产监控、预警诊断、生产管理、应急智慧、绩效评估和开放共享六大中心功能，建立覆盖清洁能源全生命周期的数据应用体系，全面加强清洁能源发电的运行稳定性，加快清洁替代进程。

2.1.2 匹配：供需平衡

供需平衡通过能源供给和需求的匹配减少能源浪费和碳排放。数字技术可以在发电侧和用电侧的动态匹配中发挥重要作用。能源行业依托物联网、大数据、云计算、人工智能等数字技术搭建智慧能源管理调度系统，在准确感知的基础上，将发电、输电、配电和用户信息统一到完整的平台上，并实现电网的双向互动供电；通过自动获取电网状态，即时掌控负荷分配，发挥储能的灵活调节作用，实现“源网荷储”一体化，提升电网柔性。交通行业中，数字技术能够实现充电模式的智能化改造，实现供应侧合理调度充电负荷、需求侧引导错峰用电，结合充电桩平台化管理，调节电力负荷平衡，促进新能源汽车的应用普及。建筑行业中，数字技术能够助力“光储直柔”建筑的柔性用电，为柔性供电用电提供可再生能源利用、建筑负荷柔性调节的解决方案。

以国家电网江苏省电力公司为例，建设大规模源网荷储优化互动系统，通过用户侧智能网荷互动终端将海量分布的可调节负荷通过集中汇集、策略引导和集中控制，建设信息互通、策略协同的横向一体化和纵向业务网络独立组网，形成规模化随需响应的虚拟发电资源，实现电网的刚性与柔性控制结合。

2.1.3 提效：节能降耗

节能降耗是在不改变或无法改变原有能源模式的情况下，通过生产运行效率的方法减少碳排放。能源行业中，效率提升的主要路径是建设坚强智能电网，实现对线路和设备的全方位监测和实时管控，提升集中发电环节的设备运行效率、降低设备漏损，推进智能输电、智能变电和智能配电，通过机器人/无人机应用以及数据建模和智能平台建设，实现智能巡检、智能操作、智能安全预警、智能维护等功能。另外，直接面向碳排放管理，还可以通过全面物联实现电网运行中碳痕迹追踪和碳溯源，准确计量和监测碳排放量。在工业领域，数字技术能够有效促进基于低碳的研发设计，提升生产制造自动化水平，强化能耗监控和管理，目前在钢铁、石化、水泥等行业均有相关应用。在交通领域，基于数字技术支撑的智能汽车和自动驾驶、车路协同、云平台支撑、高速网络支撑以及高精度地图，打造“车—路—云—网—图”全面协同的智能交通系统，推进车辆智能化、出行智能化，提升交通运行效率，实现绿色低碳发展。在建筑领域，碳排放主要来源于建筑运行，而智能建筑则通过能耗的自动控制，实现精准管控，提升用能效率。

以国家能源集团为例，其燃料集中管控系统实现了集团公司、分(子)公司、火电企业燃料业务三级数据贯通，燃料数据从电厂设备直接获取，确保真实性、及时性、完整性；同时实现了燃料系统与财务、安全生产等业务系统互联互通，燃料全闭环管理，提升燃料利用率。再如海螺集团下属全椒海螺公司建成世界首个全流程智能水泥工厂，将大数据分析、人工智能技术与传统的水泥生产工艺有效融合，构建智能生产、运行维护和智慧管理三大平台，实现工厂运行自动化、管理可视化、故障预控化、全要素协同化和决策智慧化，生产效率提升超过 20%、碳减排超过2.5万吨/年。

2.1.4 循环：CCUS

CCUS(Carbon Capture, Utilization and Storage，碳捕获、利用与封存)是把生产过程中排放的二氧化碳进行提纯后循环再利用。但目前，CCUS无论是从技术上、成本上以及商业模式上，都还面临很大的挑战[7]。并且，对于数字技术与CCUS融合的研究相对较少，更多的是从CCUS信息化支撑角度开展，例如通过大数据技术实现碳排放数据的收集及碳捕集，支持CCUS减排量数字化核算等，尚未深度融入核心环节。

2.1.5 保障：治理优化

治理优化是从顶层设计制定规则和机制层面保障“双碳”目标实现。数字技术在顶层机制建设中的作用，一是加强碳管理，建立碳管理平台，实时采集监测跟踪区域能源供给侧和消费侧数据，提升统计核查准确性，实现高效化、便捷化监测管理和预测预警，同时为碳汇的精准计量提供有效路径。二是加强碳交易和碳金融，以区块链为代表的数字技术支撑透明、实时和安全的碳交易，完善交易流程和自动化业务处理；大数据、人工智能等技术为绿色借贷等碳金融业务提供客户筛选、投资决策、交易定价等多方面支持。除此之外，数字技术还能提高生态治理效率，在城市交通、应急管理、气象水务等领域搭建统一的数据平台，加强监管和治理。

以浙江省电力系统碳排放监测平台为例，该平台可监测全省发电及电网企业二氧化碳排放情况，为浙江能源清洁转型和参与全国碳排放市场交易提供数据支持；还将从业务和数据上链接上游发电企业和下游重点用电企业，助力浙江省能源大数据应用生态建立。

另外，政府也需要将“双碳”任务落实到自身政务和治理职能中，通过打造统一政务云平台实现互联互通和业务协同，推进“互联网+”政务服务实现业务线上化，有效降低政务工作带来的碳排放。

2.2 推进自身落实“双碳”目标

从现状来看，信息通信业自身碳排放远低于赋能带来的碳排放减少。据GSMA推算，2018年全球移动通信技术对全球温室气体排放量的减少是其自身碳足迹的10倍[8]。但同时，信息通信业碳减排也不容忽视。

2.2.1 面向信息基础设施的减碳路径

当前，伴随新型信息基础设施的规模建设，高能耗问题逐渐凸显。以5G基站为例，其功耗带来的电费约是4G基站的3～4倍。在信息基础设施减碳方面，数字技术与节能降耗、供需匹配、清洁替代等路径相结合，形成智慧能源管理、智慧储能、清洁能源应用等解决方案。

第一，智慧能源管理是破解高能耗的重要方式。面对5G基站为代表的基站能耗问题，数字技术赋能下的基站全生命周期管理成为科学节能降耗的重要手段。通过实现基站的智能温控、智能运维等，动态管理基站能耗，实现绿色节能。同样作为新型信息基础设施，数据中心也应遵循绿色发展理念，通过建设智慧能源精准管控系统，汇聚数据中心设备和传感器信息，结合人工智能技术实现自动运行、远程巡检维护等智能化管理，降低能耗。同时，智慧能源系统也能够为光伏发电等清洁能源的使用提供信息化系统支持。

第二，利用智慧储能，同时满足用户使用和节能减排的要求。基于大数据、云和人工智能技术，优化锂电功能和电源协同、智能网管与电网智能协同，实现智能削峰和智能错峰，有效提升电源使用效率。

第三，推进清洁能源应用从源头减碳。利用数字技术抵消清洁能源使用中由于气候因素带来的不确定性，保障清洁能源使用过程中数据中心等信息基础设施的稳定运行。

当前，电信运营商已经率先迈出基础设施节能降碳的步伐。如江苏移动基于多网协作的智能节电平台，实现节能情况可视、节能策略可管、收益可评估，提升4/5G基站的总体节能效率。中国铁塔在杭州部署5G基站智能供电解决方案，基于软件定义电源及智能储能的智能能源调度算法，实现智能削峰和电源按需配置。华为助力青海省海南州大数据中心成为全国首个100%清洁能源运营的数据中心，采用密闭冷通道、近端制冷、高效模块化UPS、AI等技术提升节能指标，实测PUE达到1.4以下。

2.2.2 面向自身业务开展的减碳路径

除了主要依托于信息基础设施的电信业务外，信息通信企业的业务范畴还包括互联网信息服务、平台服务、软件开发、信息系统集成、数字内容等众多服务内容。在开展这些业务的过程中，和其他垂直行业相同，信息通信企业也需要在数字技术的支撑下不断提升能源的使用效率、加快清洁能源的应用，加快业务绿色化发展进程。

2021年天猫618首提“绿色GMV”，通过优化算法带来的单位算力耗能下降、清洁能源使用占比提升，以及智能装箱、地网光伏带来的物流环节减碳，实现每笔订单碳排放量同比下降17.6%。在清洁能源利用方面，以阿里巴巴旗下的菜鸟为例，通过在智慧物流园区内配备屋顶光伏发电，同时采用能源管理系统、节能系统和自动休眠传送带等新技术，确保清洁能源替代电力。

2.2.3 面向基础管理的减碳路径

在运营、办公等基础管理环节中，信息通信企业与其他行业企业相似，通过建设智慧能源精准管控系统、强化员工行为养成、使用低碳可再生材料、资源循环利用等方式，提升办公楼宇、园区等场所的能源利用率，减少碳排放。以百度为例，将“构建智慧办公楼宇”作为2030年实现运营层面碳中和的一大路径，利用先进技术及管理方式，提高楼宇能源使用效率，同时增加办公楼宇可再生能源使用比例。

另外，供应链减排也是信息通信企业践行“双碳”社会责任的重要一环，国外企业已经先行开展相关实践。微软为帮助上下游企业加强碳管理，推出碳排放量化数字化分析工具和建筑隐含碳计算器两款工具，提高碳排放透明度，同时实现数据量化分析，帮助上下游企业更好地实现碳排放。

2.2.4 面向社会责任的减碳路径

在“双碳”成为社会共识的背景下，减碳对于企业而言，不仅是主体责任的落实，还要站在社会责任的高度积极贡献力量。信息通信企业应利用自身客户规模、技术能力、入口效应等优势，更好地促进全社会减碳降碳。

一方面，面向公众，引导绿色行为。公众是“双碳”道路上非常重要的一环，对公众开展“双碳”教育，加强客户绿色行为引导，对信息通信企业，尤其是拥有规模客户的互联网公司来说，是强化自身社会责任的重要路径。例如，百度地图、高德地图与北京交通委员会、北京市生态环境局共同发起“MaaS出行 绿动全城”主题行动，基于北京交通绿色出行一体化服务平台推出绿色出行碳普惠激励。

另一方面，面向产业，设立绿色基金，从资金、技术、项目等多个领域助力“双碳”。例如苹果2018年携手10家供应商在中国成立一支规模达3亿美元的清洁能源基金，该基金在中国投资和开发总计超过1千兆瓦的可再生能源。

3 问题和难点

通过以上减碳路径的总结不难发现，信息通信企业在推进赋能和自身落实“双碳”任务的过程中，主要方式是通过数字技术的应用，提升能源使用效率。包括供需匹配、节能降耗等在内的减碳路径，均是数字技术提升能源使用效率的体现。

然而，信息通信企业难以依靠自身能力在碳排放源头环节和循环利用环节实施变革性的减碳措施，这些环节的变革通常更加依赖于各行业自身技术和工艺的革新。源头环节减碳主要以清洁能源替代为主，虽然目前信息通信企业已经在数据中心等新型信息基础设施运行中加大了清洁能源利用，同时通过数字技术助力清洁能源利用占比的提升，但清洁能源技术成熟度才是决定碳中和进程的关键[9]，且数字技术在其中的应用仍然任重道远。而在能源循环利用方面，以CCUS为代表的净零碳技术主要依靠能源行业技术革新的推进，目前在信息通信业中的应用场景较少。

面向未来，如何进一步强化清洁能源和碳循环在行业中的应用，如何加快数字技术与净零碳技术的融合，是信息通信业需要持续、深入探索的问题。

4 结语

当前信息通信业已经对“双碳”的实现路径作出了一系列设想和实践，并取得了一定的效果，未来仍有更加广阔的空间需要进一步探索。随着数字技术的持续进步和不断升级，信息通信业既能更高效、更科学地推进自身节能减排，又能赋能千行百业推进“双碳”，做好“双碳”数字化的推进者和赋能者，为我国高质量实现“双碳”目标贡献力量。