全球碳中和进程下数智技术的应用场景与效应评估分析

摘要：全球气候变暖会引发一系列自然灾害，危及人类可持续发展。在构建合作共赢的全球气候治理体系大背景下我国积极部署推进“双碳”工作，结合高质量碳中和实践需求加强对数智技术的探究成为重要课题。该文以此为出发点概述了碳中和的基本内容与实施现状。并在剖析数智技术应用场景的基础上，分别对数智技术应用后的减排效应、增耗效应进行了分析。

关键词：碳中和；数智技术；应用场景；效应评估

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.07.029

中图分类号：TP 399 文献标志码：A 文章编码：1672-7274（2024）07-00-03

Application Scenarios and Effect Evaluation Analysis of Digital Technology under the Global Carbon Neutrality Process

ZHANG Long1， ZHANG Haibin1， LU Di1， ZHANG Xingwang2

（1. China National Offshore Oil Corporation Energy Conservation and Emission Reduction Monitoring Center， Tianjin 300457， China; 2. China National Offshore Oil Corporation Energy Conservation and Emission Reduction Monitoring Center Co.， Ltd.， Tianjin 300457， China）

Abstract： Global climate change can trigger a series of natural disasters， endangering sustainable human development. Against the backdrop of building a collaborative and win-win global climate governance system， China actively deploys and promotes the "dual carbon" work， and strengthens the exploration of logarithmic intelligence technology in combination with the demand for high-quality carbon neutrality practices， which has become an important issue. This article takes this as a starting point to outline the basic content and implementation status of carbon neutrality. On the basis of analyzing the application scenarios of digital intelligence technology， the emission reduction and consumption increasK2GtbcJN0868ndSbbrXwYw==e effects of the application of digital intelligence technology were analyzed separately.

Keywords： carbon neutrality; digital intelligence technology; application scenarios; effect evaluation

0 引言

传统工业化发展期间，人类在外延式、粗放型、低质量经济增长模式下不仅对自然资源进行了过度开发，还造成了资源、能源浪费及生态环境破坏。随着《巴黎协定》的签订明确了温室气体净零排放目标，旨在从根本上应对全球气候变暖问题。按照联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布的评估报告看，截至2019年底全球温室气体排放量已达590亿吨左右。目前，要将其排放量降至20世纪末100亿吨以下当量，亟需在全球碳中和进程下加快对数智技术的应用为其实践赋能。

1 碳中和概述

2021年，《巴黎协定》的实施正式拉开了碳中和时代的序幕。根据中国信息通信研究院发布的《数字碳中和白皮书》看，全球承诺实现碳中和的国家、地区、城市、企业，分别为131个、116个、235个、704家。我国自2020年正式提出“双碳”目标至今已在各行业、领域实施碳足迹追踪与碳排放控制，预计到2030年前达到碳排放峰值、2060年前实现碳中和，进而促进人类活动产生二氧化吸收量和排放量的均衡[1]。

从全球碳中和实践现状看，已涉及全球85%人口，关系到88%的全球温室气体排放量控制，现阶段取得的显著成绩表现在两方面：一是已形成以绿色产业为主的新兴市场（如清洁能源市场、储能市场、环保市场等），有利于先进核能、碳移除和资源利用、绿色建材、风电光伏、绿氢/绿氨冶金化工等技术创新。二是不同实践主体通过技术研发与推广应用，成功探索了基于技术赋能的碳中和实践路径并通过数智技术要素为主的资源配置方案，促进了低碳零碳负碳技术和数智技术的系统化耦合及规模化应用。

2 全球碳中和进程下数智技术的应用场

景分析

数智技术全称数字信息智能技术，兼具理论与技术双重属性。从理论方面看，主要是通过构建无边界协同和全局优化的开放技术体系，使“现实世界”与“虚拟世界”之间进行深度融合，进而将中期发展阶段的提质增效逐渐拓展到多场域下的全生命周期应用等。从技术方面看，数智技术应用时涉及物联网、大数据、人工智能、云计算、数据挖掘等，通过与数据中台、移动端等进行协同应用能形成一个技术群落，彻底促进经济社会各个层面的革新。下面仅以智能降碳技术、气候大数据技术为例，对全球碳中和进程下数智技术在气候领域的应用场景做出具体分析[2]。

2.1 以智能降碳技术为例

智能降碳技术是实现全球碳中和进程下控制温室气体排放量的主要手段。实践经验表明，发达国家、发展中国家及新兴经济体均将实施重点放在能源与产业技术革命上，预计通过提高终端能源利用率实现深度脱碳。以电力产业为例，第二次工业革命后主要依靠煤、水、天然气等传统能源进行发电，进入工业4.0时代后通过开发光、风、海洋能、核能、垃圾、清洁能源等，一方面降低了电力行业对传统能源的过度依赖，另一方面有利于从根本上改变能源结构。从应用场景看，当前新能源电力的快速发展已将智能降碳技术的应用拓展到了其他领域[3]。

（1）从供给侧看，虽然受到天气、自然灾害、市场需求变化等综合因素影响，新能源发电量有一定的限制，但是智能降碳技术应用后对“集中式发电+大电网输配”技术框架提出了新挑战，有利于提高供给侧的电力生产与供配能力。例如，中国东北、美国加州分别在2021年、2020年发生过大规模的紧急停电事件，严重扰乱了工业生产与人们的日常生活。在此类区域进行新能源电力建设后，可以通过局部用电、联网用电等预防此类事件，促进储能市场的快速发展，并实现电力行业的节能减碳目标。

（2）从需求侧看，近几年电动汽车、光储直柔建筑、离散制造工业等获得了较快发展，增加了电力使用的随机性、灵活性。对终端用户的需求监测、数据采集及数字价值开发，已变得越来越重要。而智能电表、传感测量技术、能源路由器、工业物联网、数字能量计算装置等数智技术与智能降碳技术资源的整合，能够让PC端、数字中台、移动端建立起一个跨时空、多维度耦合的系统。尽管当前阶段仍存在系统平衡的问题，但在海量备用资源的配置与建设条件下，未来必然会使智能降碳技术与其他数智技术之间通过融合扩展其应用场景。从我国近几年的实践情况看，历经了传统电网→早期智能电网→能源互联网→泛在电力物联网→新型电力系统的发展诸阶段，相信向着碳中和前进的道路上，将进一步通过软硬件的深度融合与多场景应用，促进经济社会各领域的节能减碳。智能降碳技术在能源领域的应用演化如表1所示。

2.2 以气候大数据技术为例

碳中和能降低温室气体排放量，解决气候变暖问题。应用气候大数据技术后，能够针对云量、辐照度、风向、风速等进行精准预报并生成相应的器测数据。然后，将其应用到农业生产、环境管理、光伏风电、潮汐发电等领域。

例如，我国气象站经过升级改造后，安装了各类传感器、执行器、监测装置、监控设备，应用气候大数据技术，能够使“物联设备层→数据采集层→通信层→数据管理层→应用层”之间形成一个更高效气候数智管理系统，进而完成对多元异构数据的同步采集、分类存储、关联分析及深度挖掘，进而生成可用于其他应用场景的报表。

再如，与之类似的“地球引擎”平台建设、“上升的海平面”工具及“森林在线监测和预警系统”应用，累积了海量数据，实践主体可利用其中汇总的全球卫星图像、海平面上升、极端气候事件、森林毁坏等数据，能够及时发现与预警等。除此之外，近几年应用了人工智能技术的地球系统模型，已能够对自然系统、经济社会系统等进行建模仿真分析，辅助农业、工业、林业等更为科学地开展活动[4]。

3 全球碳中和进程下数智技术的应用效

应评估

3.1 数智技术的减排效应评估

数智技术在全球碳中和实践中的应用已涉及各行业、领域，其应用效应首先呈现在碳排放量的控减上。从《数字碳中和白皮书》提供的数据看，国内、国际企业实践案例方面，基站运行、大数据中心、人工智能物联网应用方面，取得了显著减排效应。具体如表2所示。

从减排效应产生的动力看：一是我国经济学家吴敬琏认为技术进步是提升能效的根本手段，我国在全球率先实施了大规模的5G基站建设，并且推动了国内不同形式的大数据中心建设，证实了数智技术减排效应。二是数智技术应用后，可以带动全产业链的优化，如交通、能源、建筑、工业等领域，通过数智技术进行产业升级优化后，即可促进上、中、下游间的协同合作，进一步节能降耗、减少碳排放量。三是按照中国信息通信研究院的测算，预计在2030年因技术赋能，各行业的碳排放结构将发生变化并使减碳量达到一定水平。其中，建筑部门可以减少23%到40%，工业部门能降低13%到22%，交通部门可减少10%到33%，经济部门减少12%到22%等。四是生产方式与消费行为的变化，会进一步降低温室效应的排放，如低碳出行、节能生产等[5]。

3.2 数智技术的增耗效应评估

与数智技术的减排效应相对应的是增耗效应，对上述同样的案例进行增耗分析发现：一是每建设一个5G基站，需要约8.5吨的钢材。就国内企业而言，5G单站满载功率为3 700 W左右，高于4G时代的1 045 W。与之相比，国际企业在2026年之前其耗能将增加150%到170%。二是在大数据中心方面，根据《点亮绿色云储：中国数据中心能耗与可再生能源使用潜力研究》中发布的数据，2022年我国用电总量已增长了66%，与未建之前相比，年均增长率为10.64%，根据测算，总用电量约为2 668亿千瓦时，并排放1.63亿吨。根据欧盟委员会的测算（参看赛迪智库电子信息研究所发布的《“新基建”白皮书》），信息、通信、技术行业的用电量已占到全球总用电量的5%到9%，大于规定的2%碳总排放量。三是在人工智能物联网方面，国际计算语言学学会认为，2025年人工智能用电量或达到全球用电量的1/10。以语言处理深度神经网络为例，为满足神经架构检索要求，训练时间至少要达到27万小时，其间会排放284吨的CO2等[6]。

4 结束语

全球碳中和进程加快背景下的实践目标越来越明确，各类实践主体已扩大对数智技术配置比例，有利于全球气候变暖治理。作为全球承诺落实碳中和的国家之一，我国已通过数字经济建设为数智技术在碳中和领域的应用奠定了坚实基础。建议实践主体一方面在技术赋能路径下持续加强对其应用场景的扩展，另一方面实施针对各行业、领域数智技术应用减排效应评估，更为科学地制定一些适配性减碳政策、合理开发有利于增强国家竞争力的数智技术，进而促进碳中和目标的落实，为构建人类命运共同体做出应有贡献。

参考文献

[1] 张烈辉，曹成，文绍牧，等．碳达峰碳中和背景下发展CO2-EGR的思考[J]．天然气工业，2023，43（1）：13-22．

[2] 翁士增，朱利新，翁梓瑜．传统产业数字化转型实现高质量发展的问题、路径与对策[J]．科技和产业，2022，22（12）：68-74．

[3] 陈世金，孙理密，刘圣东，等．用地紧张条件下工业污水处理工程集约化低碳化设计案例[J]．工业水处理，2023，43（9）：195-200．

[4] 李永红，张淑雯．大数据驱动传统产业转型升级的路径——基于大数据价值链视角[J]．科技管理研究，2019，39（7）：156-162．

[5] 冯国会，崔航，常莎莎，等．近零能耗建筑碳排放及影响因素分析[J]．气候变化研究进展，2022，18（2）：205-214．

[6] 邹才能，吴松涛，杨智，等．碳中和战略背景下建设碳工业体系的进展、挑战及意义[J]．石油勘探与开发，2023，50（1）：190-205．