信息通信業(yè)實現(xiàn)“雙碳”目標的路徑研究

李夢瑩 孫路遙

中國信息通信研究院 北京 100083

引言

在氣候變暖的嚴峻挑戰(zhàn)下，治理氣候問題、踐行低碳發(fā)展成為全球共識，世界主要經(jīng)濟體紛紛制定碳達峰碳中和相關政策和目標。我國作為全世界最大的發(fā)展中國家，在經(jīng)濟發(fā)展水平不斷提高的同時，加快推進碳達峰碳中和，彰顯大國責任與擔當。2020年9月22日，習近平主席在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論中向世界宣布了中國力爭于2030年前二氧化碳排放達到峰值、2060年前實現(xiàn)碳中和的目標，并在國內外重要會議上多次強調該目標落實的重要性[1]。伴隨著碳達峰碳中和“1+N”政策體系的正式建立和相關任務的系統(tǒng)部署，我國“雙碳”發(fā)展按下快進鍵。

近年來，我國在碳減排方面取得明顯成效，但作為碳排放第一大國，實現(xiàn)“雙碳”的任務仍然艱巨。從二氧化碳排放量看，2020年我國碳排放達98.99億噸[2]，仍是碳排放第一大國(如圖1所示)。

圖1 中國二氧化碳排放量

實現(xiàn)碳達峰碳中和是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟社會變革[3]，需要全社會共同肩負起綠色變革的責任，推進更高效、更綠色的發(fā)展。信息通信業(yè)是“雙碳”任務落實的重點領域，伴隨我國數(shù)字基礎設施的建設加速，基站、數(shù)據(jù)中心等信息基礎設施成為能耗和碳排放的集中來源，需要信息通信全行業(yè)共同推進綠色低碳發(fā)展。同時，提升我國在全球低碳市場競爭力的關鍵在于科技創(chuàng)新[4]，信息通信行業(yè)需要充分發(fā)揮數(shù)字技術的主要提供者的作用，加快自身“雙碳”建設和對外賦能，充分探索數(shù)字化、綠色化發(fā)展路徑，成為我國“雙碳”愿景實現(xiàn)的使能者和助推器。

1 政策要求

進入發(fā)展新時期，“雙碳”成為我國破解資源環(huán)境約束突出問題、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。2021年以來，無論是國家層面還是地方層面、專項規(guī)劃還是行業(yè)規(guī)劃，都從政策層面對“雙碳”工作的開展進行了詳細的指導和部署。在相關政策引導下，信息通信業(yè)也肩負自身基礎設施節(jié)能減排、為我國實現(xiàn)碳達峰碳中和提供重要技術路徑的重任。

1.1 “雙碳”政策明確信息通信業(yè)任務

2021年9月，中共中央、國務院印發(fā)的《關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》(以下簡稱《意見》)指出，要提升數(shù)據(jù)中心、新型通信等信息化基礎設施能效水平，從基礎設施節(jié)能減碳、綠色發(fā)展的角度，對信息通信行業(yè)自身建設提出明確要求。

同時，《意見》還提出“推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、第五代移動通信(5G)等新興技術與綠色低碳產(chǎn)業(yè)深度融合”，總體上明確了信息通信業(yè)在“雙碳”目標落實中的賦能作用。2021年10月，國務院印發(fā)《2030年前碳達峰行動方案》，作為我國未來十年碳達峰階段的行動路線，其中也提出了智能電網(wǎng)、智能光伏、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能交通、碳排放治理等建設任務，均是信息通信技術賦能的重點領域。

1.2 信息通信行業(yè)政策對“雙碳”任務的部署

2021年12月，中央網(wǎng)絡安全和信息化委員會印發(fā)的《“十四五”國家信息化規(guī)劃》中，在目標層面即對信息通信業(yè)基礎設施綠色集約和智能化發(fā)展提出明確要求，同時明確了數(shù)字化推動農(nóng)業(yè)、制造業(yè)、服務業(yè)等產(chǎn)業(yè)的智慧綠色增長的任務，以及打造智能高效生態(tài)環(huán)境數(shù)字化治理體系、智慧水利、智慧能源系統(tǒng)等任務，將數(shù)字技術與“雙碳”相關的監(jiān)管和治理工作緊密融合。信息通信業(yè)作為數(shù)字技術和數(shù)字化賦能的提供者，需加快對應落實相關要求。

2021年11月，工業(yè)和信息化部印發(fā)的《“十四五”信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》為行業(yè)“雙碳”任務落實提供了具體目標。要基本建成智能綠色的新型數(shù)字基礎設施，廣泛應用節(jié)能減排新技術、新設備和新能源，單位電信業(yè)務總量綜合能耗年均下降15%，新建大型和超大型數(shù)據(jù)中心運行電能利用效率(PUE)到規(guī)劃期末小于1.3。同時，要求加速信息技術在各行業(yè)各領域廣泛應用，促進形成綠色生產(chǎn)生活方式，助力實現(xiàn)碳達峰碳中和，并且明確了5G等信息通信技術和數(shù)據(jù)要素在各行業(yè)中的應用場景，其中在能源、工業(yè)、交通、政務等領域的應用與“雙碳”密切相關。

2 發(fā)展路徑

面向“雙碳”帶來的新任務和新要求，信息通信業(yè)憑借著數(shù)字技術賦予的先天優(yōu)勢，一方面，應眼光向外，面向客戶和產(chǎn)業(yè)鏈著力發(fā)揮賦能作用，踐行“雙碳”社會責任，促進全社會綠色發(fā)展。另一方面，應落實政策對信息基礎設施建設綠色發(fā)展要求，踐行企業(yè)主體責任，提升自身節(jié)能減排水平。

2.1 賦能其他行業(yè)落實“雙碳”

信息通信企業(yè)作為信息通信業(yè)務的提供者，要利用數(shù)字技術、做好解決方案，充分賦能行業(yè)綠色發(fā)展，尤其是能源、工業(yè)、交通、建筑等行業(yè)[5-6]?？傮w來看，信息通信業(yè)利用數(shù)字技術賦能行業(yè)“雙碳”落實，主要包括清潔替代、供需平衡、節(jié)能降耗、循環(huán)利用以及治理優(yōu)化五大路徑。

2.1.1 源頭：清潔替代

清潔替代通過減少煤等傳統(tǒng)能源的使用，從源頭上降碳。數(shù)字技術對清潔能源發(fā)電賦能主要體現(xiàn)在智能電廠的建設中，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、高清視頻等技術，通過智能監(jiān)管平臺建設，實現(xiàn)對風電廠、水電站等清潔發(fā)電廠設備的遠程集中監(jiān)測和控制，以及電網(wǎng)和水情等發(fā)電資源的統(tǒng)一調度，提升風電、光伏的生產(chǎn)消費占比。

以華能新能源智慧運維系統(tǒng)為例，通過生產(chǎn)監(jiān)控、預警診斷、生產(chǎn)管理、應急智慧、績效評估和開放共享六大中心功能，建立覆蓋清潔能源全生命周期的數(shù)據(jù)應用體系，全面加強清潔能源發(fā)電的運行穩(wěn)定性，加快清潔替代進程。

2.1.2 匹配：供需平衡

供需平衡通過能源供給和需求的匹配減少能源浪費和碳排放。數(shù)字技術可以在發(fā)電側和用電側的動態(tài)匹配中發(fā)揮重要作用。能源行業(yè)依托物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等數(shù)字技術搭建智慧能源管理調度系統(tǒng)，在準確感知的基礎上，將發(fā)電、輸電、配電和用戶信息統(tǒng)一到完整的平臺上，并實現(xiàn)電網(wǎng)的雙向互動供電；通過自動獲取電網(wǎng)狀態(tài)，即時掌控負荷分配，發(fā)揮儲能的靈活調節(jié)作用，實現(xiàn)“源網(wǎng)荷儲”一體化，提升電網(wǎng)柔性。交通行業(yè)中，數(shù)字技術能夠實現(xiàn)充電模式的智能化改造，實現(xiàn)供應側合理調度充電負荷、需求側引導錯峰用電，結合充電樁平臺化管理，調節(jié)電力負荷平衡，促進新能源汽車的應用普及。建筑行業(yè)中，數(shù)字技術能夠助力“光儲直柔”建筑的柔性用電，為柔性供電用電提供可再生能源利用、建筑負荷柔性調節(jié)的解決方案。

以國家電網(wǎng)江蘇省電力公司為例，建設大規(guī)模源網(wǎng)荷儲優(yōu)化互動系統(tǒng)，通過用戶側智能網(wǎng)荷互動終端將海量分布的可調節(jié)負荷通過集中匯集、策略引導和集中控制，建設信息互通、策略協(xié)同的橫向一體化和縱向業(yè)務網(wǎng)絡獨立組網(wǎng)，形成規(guī)?；S需響應的虛擬發(fā)電資源，實現(xiàn)電網(wǎng)的剛性與柔性控制結合。

2.1.3 提效：節(jié)能降耗

節(jié)能降耗是在不改變或無法改變原有能源模式的情況下，通過生產(chǎn)運行效率的方法減少碳排放。能源行業(yè)中，效率提升的主要路徑是建設堅強智能電網(wǎng)，實現(xiàn)對線路和設備的全方位監(jiān)測和實時管控，提升集中發(fā)電環(huán)節(jié)的設備運行效率、降低設備漏損，推進智能輸電、智能變電和智能配電，通過機器人/無人機應用以及數(shù)據(jù)建模和智能平臺建設，實現(xiàn)智能巡檢、智能操作、智能安全預警、智能維護等功能。另外，直接面向碳排放管理，還可以通過全面物聯(lián)實現(xiàn)電網(wǎng)運行中碳痕跡追蹤和碳溯源，準確計量和監(jiān)測碳排放量。在工業(yè)領域，數(shù)字技術能夠有效促進基于低碳的研發(fā)設計，提升生產(chǎn)制造自動化水平，強化能耗監(jiān)控和管理，目前在鋼鐵、石化、水泥等行業(yè)均有相關應用。在交通領域，基于數(shù)字技術支撐的智能汽車和自動駕駛、車路協(xié)同、云平臺支撐、高速網(wǎng)絡支撐以及高精度地圖，打造“車—路—云—網(wǎng)—圖”全面協(xié)同的智能交通系統(tǒng)，推進車輛智能化、出行智能化，提升交通運行效率，實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展。在建筑領域，碳排放主要來源于建筑運行，而智能建筑則通過能耗的自動控制，實現(xiàn)精準管控，提升用能效率。

以國家能源集團為例，其燃料集中管控系統(tǒng)實現(xiàn)了集團公司、分(子)公司、火電企業(yè)燃料業(yè)務三級數(shù)據(jù)貫通，燃料數(shù)據(jù)從電廠設備直接獲取，確保真實性、及時性、完整性；同時實現(xiàn)了燃料系統(tǒng)與財務、安全生產(chǎn)等業(yè)務系統(tǒng)互聯(lián)互通，燃料全閉環(huán)管理，提升燃料利用率。再如海螺集團下屬全椒海螺公司建成世界首個全流程智能水泥工廠，將大數(shù)據(jù)分析、人工智能技術與傳統(tǒng)的水泥生產(chǎn)工藝有效融合，構建智能生產(chǎn)、運行維護和智慧管理三大平臺，實現(xiàn)工廠運行自動化、管理可視化、故障預控化、全要素協(xié)同化和決策智慧化，生產(chǎn)效率提升超過 20%、碳減排超過2.5萬噸/年。

2.1.4 循環(huán)：CCUS

CCUS(Carbon Capture, Utilization and Storage，碳捕獲、利用與封存)是把生產(chǎn)過程中排放的二氧化碳進行提純后循環(huán)再利用。但目前，CCUS無論是從技術上、成本上以及商業(yè)模式上，都還面臨很大的挑戰(zhàn)[7]。并且，對于數(shù)字技術與CCUS融合的研究相對較少，更多的是從CCUS信息化支撐角度開展，例如通過大數(shù)據(jù)技術實現(xiàn)碳排放數(shù)據(jù)的收集及碳捕集，支持CCUS減排量數(shù)字化核算等，尚未深度融入核心環(huán)節(jié)。

2.1.5 保障：治理優(yōu)化

治理優(yōu)化是從頂層設計制定規(guī)則和機制層面保障“雙碳”目標實現(xiàn)。數(shù)字技術在頂層機制建設中的作用，一是加強碳管理，建立碳管理平臺，實時采集監(jiān)測跟蹤區(qū)域能源供給側和消費側數(shù)據(jù)，提升統(tǒng)計核查準確性，實現(xiàn)高效化、便捷化監(jiān)測管理和預測預警，同時為碳匯的精準計量提供有效路徑。二是加強碳交易和碳金融，以區(qū)塊鏈為代表的數(shù)字技術支撐透明、實時和安全的碳交易，完善交易流程和自動化業(yè)務處理；大數(shù)據(jù)、人工智能等技術為綠色借貸等碳金融業(yè)務提供客戶篩選、投資決策、交易定價等多方面支持。除此之外，數(shù)字技術還能提高生態(tài)治理效率，在城市交通、應急管理、氣象水務等領域搭建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺，加強監(jiān)管和治理。

以浙江省電力系統(tǒng)碳排放監(jiān)測平臺為例，該平臺可監(jiān)測全省發(fā)電及電網(wǎng)企業(yè)二氧化碳排放情況，為浙江能源清潔轉型和參與全國碳排放市場交易提供數(shù)據(jù)支持；還將從業(yè)務和數(shù)據(jù)上鏈接上游發(fā)電企業(yè)和下游重點用電企業(yè)，助力浙江省能源大數(shù)據(jù)應用生態(tài)建立。

另外，政府也需要將“雙碳”任務落實到自身政務和治理職能中，通過打造統(tǒng)一政務云平臺實現(xiàn)互聯(lián)互通和業(yè)務協(xié)同，推進“互聯(lián)網(wǎng)+”政務服務實現(xiàn)業(yè)務線上化，有效降低政務工作帶來的碳排放。

2.2 推進自身落實“雙碳”目標

從現(xiàn)狀來看，信息通信業(yè)自身碳排放遠低于賦能帶來的碳排放減少。據(jù)GSMA推算，2018年全球移動通信技術對全球溫室氣體排放量的減少是其自身碳足跡的10倍[8]。但同時，信息通信業(yè)碳減排也不容忽視。

2.2.1 面向信息基礎設施的減碳路徑

當前，伴隨新型信息基礎設施的規(guī)模建設，高能耗問題逐漸凸顯。以5G基站為例，其功耗帶來的電費約是4G基站的3～4倍。在信息基礎設施減碳方面，數(shù)字技術與節(jié)能降耗、供需匹配、清潔替代等路徑相結合，形成智慧能源管理、智慧儲能、清潔能源應用等解決方案。

第一，智慧能源管理是破解高能耗的重要方式。面對5G基站為代表的基站能耗問題，數(shù)字技術賦能下的基站全生命周期管理成為科學節(jié)能降耗的重要手段。通過實現(xiàn)基站的智能溫控、智能運維等，動態(tài)管理基站能耗，實現(xiàn)綠色節(jié)能。同樣作為新型信息基礎設施，數(shù)據(jù)中心也應遵循綠色發(fā)展理念，通過建設智慧能源精準管控系統(tǒng)，匯聚數(shù)據(jù)中心設備和傳感器信息，結合人工智能技術實現(xiàn)自動運行、遠程巡檢維護等智能化管理，降低能耗。同時，智慧能源系統(tǒng)也能夠為光伏發(fā)電等清潔能源的使用提供信息化系統(tǒng)支持。

第二，利用智慧儲能，同時滿足用戶使用和節(jié)能減排的要求?；诖髷?shù)據(jù)、云和人工智能技術，優(yōu)化鋰電功能和電源協(xié)同、智能網(wǎng)管與電網(wǎng)智能協(xié)同，實現(xiàn)智能削峰和智能錯峰，有效提升電源使用效率。

第三，推進清潔能源應用從源頭減碳。利用數(shù)字技術抵消清潔能源使用中由于氣候因素帶來的不確定性，保障清潔能源使用過程中數(shù)據(jù)中心等信息基礎設施的穩(wěn)定運行。

當前，電信運營商已經(jīng)率先邁出基礎設施節(jié)能降碳的步伐。如江蘇移動基于多網(wǎng)協(xié)作的智能節(jié)電平臺，實現(xiàn)節(jié)能情況可視、節(jié)能策略可管、收益可評估，提升4/5G基站的總體節(jié)能效率。中國鐵塔在杭州部署5G基站智能供電解決方案，基于軟件定義電源及智能儲能的智能能源調度算法，實現(xiàn)智能削峰和電源按需配置。華為助力青海省海南州大數(shù)據(jù)中心成為全國首個100%清潔能源運營的數(shù)據(jù)中心，采用密閉冷通道、近端制冷、高效模塊化UPS、AI等技術提升節(jié)能指標，實測PUE達到1.4以下。

2.2.2 面向自身業(yè)務開展的減碳路徑

除了主要依托于信息基礎設施的電信業(yè)務外，信息通信企業(yè)的業(yè)務范疇還包括互聯(lián)網(wǎng)信息服務、平臺服務、軟件開發(fā)、信息系統(tǒng)集成、數(shù)字內容等眾多服務內容。在開展這些業(yè)務的過程中，和其他垂直行業(yè)相同，信息通信企業(yè)也需要在數(shù)字技術的支撐下不斷提升能源的使用效率、加快清潔能源的應用，加快業(yè)務綠色化發(fā)展進程。

2021年天貓618首提“綠色GMV”，通過優(yōu)化算法帶來的單位算力耗能下降、清潔能源使用占比提升，以及智能裝箱、地網(wǎng)光伏帶來的物流環(huán)節(jié)減碳，實現(xiàn)每筆訂單碳排放量同比下降17.6%。在清潔能源利用方面，以阿里巴巴旗下的菜鳥為例，通過在智慧物流園區(qū)內配備屋頂光伏發(fā)電，同時采用能源管理系統(tǒng)、節(jié)能系統(tǒng)和自動休眠傳送帶等新技術，確保清潔能源替代電力。

2.2.3 面向基礎管理的減碳路徑

在運營、辦公等基礎管理環(huán)節(jié)中，信息通信企業(yè)與其他行業(yè)企業(yè)相似，通過建設智慧能源精準管控系統(tǒng)、強化員工行為養(yǎng)成、使用低碳可再生材料、資源循環(huán)利用等方式，提升辦公樓宇、園區(qū)等場所的能源利用率，減少碳排放。以百度為例，將“構建智慧辦公樓宇”作為2030年實現(xiàn)運營層面碳中和的一大路徑，利用先進技術及管理方式，提高樓宇能源使用效率，同時增加辦公樓宇可再生能源使用比例。

另外，供應鏈減排也是信息通信企業(yè)踐行“雙碳”社會責任的重要一環(huán)，國外企業(yè)已經(jīng)先行開展相關實踐。微軟為幫助上下游企業(yè)加強碳管理，推出碳排放量化數(shù)字化分析工具和建筑隱含碳計算器兩款工具，提高碳排放透明度，同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)量化分析，幫助上下游企業(yè)更好地實現(xiàn)碳排放。

2.2.4 面向社會責任的減碳路徑

在“雙碳”成為社會共識的背景下，減碳對于企業(yè)而言，不僅是主體責任的落實，還要站在社會責任的高度積極貢獻力量。信息通信企業(yè)應利用自身客戶規(guī)模、技術能力、入口效應等優(yōu)勢，更好地促進全社會減碳降碳。

一方面，面向公眾，引導綠色行為。公眾是“雙碳”道路上非常重要的一環(huán)，對公眾開展“雙碳”教育，加強客戶綠色行為引導，對信息通信企業(yè)，尤其是擁有規(guī)?？蛻舻幕ヂ?lián)網(wǎng)公司來說，是強化自身社會責任的重要路徑。例如，百度地圖、高德地圖與北京交通委員會、北京市生態(tài)環(huán)境局共同發(fā)起“MaaS出行 綠動全城”主題行動，基于北京交通綠色出行一體化服務平臺推出綠色出行碳普惠激勵。

另一方面，面向產(chǎn)業(yè)，設立綠色基金，從資金、技術、項目等多個領域助力“雙碳”。例如蘋果2018年攜手10家供應商在中國成立一支規(guī)模達3億美元的清潔能源基金，該基金在中國投資和開發(fā)總計超過1千兆瓦的可再生能源。

3 問題和難點

通過以上減碳路徑的總結不難發(fā)現(xiàn)，信息通信企業(yè)在推進賦能和自身落實“雙碳”任務的過程中，主要方式是通過數(shù)字技術的應用，提升能源使用效率。包括供需匹配、節(jié)能降耗等在內的減碳路徑，均是數(shù)字技術提升能源使用效率的體現(xiàn)。

然而，信息通信企業(yè)難以依靠自身能力在碳排放源頭環(huán)節(jié)和循環(huán)利用環(huán)節(jié)實施變革性的減碳措施，這些環(huán)節(jié)的變革通常更加依賴于各行業(yè)自身技術和工藝的革新。源頭環(huán)節(jié)減碳主要以清潔能源替代為主，雖然目前信息通信企業(yè)已經(jīng)在數(shù)據(jù)中心等新型信息基礎設施運行中加大了清潔能源利用，同時通過數(shù)字技術助力清潔能源利用占比的提升，但清潔能源技術成熟度才是決定碳中和進程的關鍵[9]，且數(shù)字技術在其中的應用仍然任重道遠。而在能源循環(huán)利用方面，以CCUS為代表的凈零碳技術主要依靠能源行業(yè)技術革新的推進，目前在信息通信業(yè)中的應用場景較少。

面向未來，如何進一步強化清潔能源和碳循環(huán)在行業(yè)中的應用，如何加快數(shù)字技術與凈零碳技術的融合，是信息通信業(yè)需要持續(xù)、深入探索的問題。

4 結語

當前信息通信業(yè)已經(jīng)對“雙碳”的實現(xiàn)路徑作出了一系列設想和實踐，并取得了一定的效果，未來仍有更加廣闊的空間需要進一步探索。隨著數(shù)字技術的持續(xù)進步和不斷升級，信息通信業(yè)既能更高效、更科學地推進自身節(jié)能減排，又能賦能千行百業(yè)推進“雙碳”，做好“雙碳”數(shù)字化的推進者和賦能者，為我國高質量實現(xiàn)“雙碳”目標貢獻力量。