信息與通信技術(shù)在碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略中的應(yīng)用研究

(蘭州中信展業(yè)信息科技有限公司，甘肅蘭州市，730060)王一涵

信息通訊技術(shù)是未來實現(xiàn)工業(yè)4.0和全面智能制造的關(guān)鍵技術(shù)之一，針對該技術(shù)的具體應(yīng)用研究更具有時效性與現(xiàn)實指導(dǎo)意義。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中利用信息通訊技術(shù)構(gòu)建有效的交互體系，從而使得生產(chǎn)設(shè)備與運行管理能夠得到緊密的結(jié)合，通過優(yōu)化控制的方式提高生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的資源利用效率，進而達(dá)到控碳、減排的根本目的。

1 “雙碳”戰(zhàn)略要求及信息與通信技術(shù)作用

1.1 “雙碳”戰(zhàn)略的環(huán)境要求

“雙碳”戰(zhàn)略是中國向世界做出的莊嚴(yán)承諾和負(fù)責(zé)任大國的表率，更是未來一段時期內(nèi)我國經(jīng)濟與社會發(fā)展的總體思路和目標(biāo)。2021年8月9日，《氣候變化2021：自然科學(xué)》公布了一份由聯(lián)合國IPCC發(fā)表的研究報告，指出亞洲的氣溫上升超過了自然變速率的范圍，極端的溫暖事件在增加，極端低溫事件在下降，這種情況在將來還將持續(xù)，同時海洋的熱浪也將持續(xù)。為了遏制全球氣候的改變，必須大力、迅速、持續(xù)地減少二氧化碳、甲烷及其他的溫室效應(yīng)。由于全球環(huán)境的急劇改變，給人類帶來了巨大的危害，許多國家都把“碳中和”作為一項國家發(fā)展的重要策略，并且制定了一個長期的無碳排放的發(fā)展目標(biāo)。在2020年9月在聯(lián)合國七十五次會議上發(fā)表講話時表示，中國將以促進可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，致力于使CO2排放量在2060年之前達(dá)到最高水平，并致力于2060年之前，中國政府將進一步強化其戰(zhàn)略和舉措。習(xí)總書記特別指出：要將碳達(dá)峰、碳中和融入到整個國家的生態(tài)文明體系中去；要促進我國節(jié)能減排技術(shù)取得重大突破，要抓緊開展低碳技術(shù)的研發(fā)，加速推進節(jié)能減排技術(shù)的普及，健全技術(shù)評估、交易體系和技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)平臺。

1.2 信息與通信技術(shù)對“雙碳”戰(zhàn)略的作用

減碳是一個復(fù)雜且綜合的系統(tǒng)工程。信息與通信技術(shù)已深入到各行各業(yè)，對各個領(lǐng)域均起到了推動作用。在信息與通信技術(shù)的幫助下，利用構(gòu)建無人巡檢系統(tǒng)能夠在“千里之外”對變電站的運行情況進行實時監(jiān)控。5G技術(shù)、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等信息技術(shù)均是建立在信息和通訊的基礎(chǔ)之上的，只有數(shù)據(jù)信息得到了充分的流通，人員的不必要流動以及其可能帶來的能源浪費及碳排放才能夠有效的避免。為此，在產(chǎn)業(yè)以減碳、控碳為核心目標(biāo)進行轉(zhuǎn)型與升級時，需要進一步探索信息與通信技術(shù)及產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的可行結(jié)合，探討相關(guān)產(chǎn)業(yè)如何更為科學(xué)的運用信息與通信技術(shù)，構(gòu)建具有技術(shù)領(lǐng)先、功能全面的綜合解決辦法，推動國家“2060”雙碳戰(zhàn)略的實施與目標(biāo)達(dá)成成為了社會各界廣泛關(guān)注的問題之一。

2 “雙碳”戰(zhàn)略對信息與通信技術(shù)的挑戰(zhàn)

2.1 “雙碳”戰(zhàn)略對經(jīng)濟發(fā)展具有重大挑戰(zhàn)

在2020年，中國的CO2排放量相較于2010年上升了30%以上。這其中雖然有我國人口眾多、經(jīng)濟體量巨大的因素，但更多的是我國作為發(fā)展中國家，在經(jīng)濟建設(shè)與社會治理上顯然的存在后發(fā)的“劣勢”，碳排放意味著我國的基本經(jīng)濟發(fā)展權(quán)，而碳達(dá)峰則意味著我國需要在傳統(tǒng)經(jīng)濟尤其是產(chǎn)業(yè)發(fā)展上達(dá)到巔峰。為此，在衡量CO2排放情況，制定減排戰(zhàn)略的同時，也要保證在2030以前（碳達(dá)峰時間節(jié)點），經(jīng)濟發(fā)展要比碳達(dá)峰走的更快，進而在碳達(dá)峰的目標(biāo)導(dǎo)向下形成發(fā)展與生態(tài)的雙提升。所以在某個時間點上，CO2的排放將繼續(xù)上升。碳達(dá)峰要建立在可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，這對實現(xiàn)“兩碳”的發(fā)展具有重大意義；從碳達(dá)峰到碳中和，發(fā)達(dá)國家大約需要50～70年的過渡時期，而我們在2060年前就已經(jīng)許下了要達(dá)到碳達(dá)峰目標(biāo)的諾言，在2060年之前，完成“碳中和”的目標(biāo)。

2.2 “雙碳”戰(zhàn)略對經(jīng)濟模式具有重大挑戰(zhàn)

“雙碳”戰(zhàn)略需要在產(chǎn)業(yè)升級的基礎(chǔ)上實現(xiàn)生產(chǎn)與環(huán)境的協(xié)同及可持續(xù)發(fā)展。這就需要在當(dāng)前的經(jīng)濟模式下，形成多元化經(jīng)營態(tài)勢。將傳統(tǒng)的重工業(yè)生產(chǎn)或資源密集型產(chǎn)業(yè)向高精特新產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，向高端服務(wù)業(yè)、創(chuàng)意設(shè)計業(yè)、文化產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域轉(zhuǎn)移，通過數(shù)據(jù)升級向數(shù)據(jù)化、信息化、智能化轉(zhuǎn)移。上述改變必然需要信息與通信技術(shù)作為基礎(chǔ)，只有在以此搭建信息交互網(wǎng)絡(luò)后才能夠通過布置應(yīng)用的方式實現(xiàn)對相關(guān)產(chǎn)業(yè)的升級落實，進而輔助在經(jīng)濟模式轉(zhuǎn)變后帶來的碳排放減量目標(biāo)的達(dá)成。

2.3 “雙碳”戰(zhàn)略對工業(yè)格局具有重大挑戰(zhàn)

我國當(dāng)前的能源消費和能源結(jié)構(gòu)決定了以煤炭及煤化工為基礎(chǔ)的工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。但在“雙碳”戰(zhàn)略下，能源轉(zhuǎn)型勢在必行。能源轉(zhuǎn)型遠(yuǎn)不是關(guān)停以煤炭為主要燃料的火力發(fā)電轉(zhuǎn)而采用風(fēng)能、太陽能那么簡單，而是需要從工業(yè)生產(chǎn)過程和國家基本公共服務(wù)等一系列方面進行大規(guī)模的更新和變革。其中，技術(shù)創(chuàng)新與技術(shù)應(yīng)用擴展是實施“雙碳”戰(zhàn)略的關(guān)鍵，而技術(shù)創(chuàng)新則是推進“兩碳”與產(chǎn)業(yè)升級的關(guān)鍵。利用大型燃煤發(fā)電廠減排技術(shù)，降低工業(yè)能耗和能源消耗總量；將多種能源消耗類型的工業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)為電力驅(qū)動型能源結(jié)構(gòu)，促進到2030年達(dá)到峰值；從工業(yè)格局的角度，能源體系通過采用太陽能/風(fēng)力/電力+能量存儲等技術(shù)實現(xiàn)能源的轉(zhuǎn)型，利用核電和水電技術(shù)、天然氣轉(zhuǎn)換和煤制氫技術(shù)、環(huán)保氫能和生物能源的零碳化技術(shù)，確保2030～2060年期間的碳中和關(guān)鍵階段。

3 信息與通信技術(shù)在“雙碳”落實中的應(yīng)用

信息與通信技術(shù)的應(yīng)用核心在于構(gòu)建信息與數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)，并在高質(zhì)量、高效能傳輸?shù)倪^程中為其他生產(chǎn)技術(shù)賦能，通過提高效率的方式實現(xiàn)碳排放的綜合降低。如在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、云計算建設(shè)、區(qū)塊鏈搭建等方面發(fā)揮積極作用。而落實到具體的技術(shù)應(yīng)用上則包括了數(shù)據(jù)采集及接入環(huán)節(jié)、傳輸環(huán)節(jié)、運算環(huán)節(jié)、人工智能及數(shù)據(jù)管理等幾大模塊。

3.1 在數(shù)據(jù)采集及接入中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為關(guān)鍵支撐性技術(shù)而發(fā)揮最大效能，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實現(xiàn)則建立在信息與通信的底層邏輯之上。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對能源行業(yè)、工業(yè)、交通運輸?shù)刃袠I(yè)的各個環(huán)節(jié)和節(jié)點進行數(shù)字化改造，實現(xiàn)能源生產(chǎn)供應(yīng)和能源消耗的各個節(jié)點碳排放數(shù)據(jù)的自動采集、核算和推送，達(dá)到社會各行業(yè)碳排放泛在感知效果，不僅能夠在碳排放政策制定上提供數(shù)據(jù)依據(jù)，更能夠?qū)唧w的政策與技術(shù)落實提供堅定支撐。如在太陽能光伏應(yīng)用中，通過網(wǎng)絡(luò)連接到各結(jié)點，獲取設(shè)備參數(shù)、位置信息、環(huán)境信息、運行信息等，準(zhǔn)確推送給光伏系統(tǒng)，實現(xiàn)光伏發(fā)電的智能感知。

3.2 在傳輸環(huán)節(jié)的應(yīng)用

信息與通信技術(shù)是數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹吧€”，而數(shù)據(jù)的流動在創(chuàng)造更大價值的基礎(chǔ)上提供了能源利用的另一種形式。以5G技術(shù)為代表的“帶寬、時延、傳輸速率”的全面提升，支持了各領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用，為不同的工業(yè)應(yīng)用提供了一系列服務(wù)，以滿足各種業(yè)務(wù)的場景需求，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的基本連接需求。當(dāng)前，5G技術(shù)是推動我國能源和產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵力量和基本推進力。如在煤炭、石油、石化等行業(yè)建成5G基礎(chǔ)的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)后，將充分發(fā)揮5G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，實現(xiàn)礦山自動監(jiān)控和安防、環(huán)境監(jiān)測、虛擬交互、智能勘探等多種智能功能的實現(xiàn)，以提高效率的方式促進工業(yè)生產(chǎn)中對能源的消耗，進而達(dá)到降低碳排放的根本目的。

3.3 在運算環(huán)節(jié)的應(yīng)用

在信息與通信技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的運算作為智能系統(tǒng)的“大腦”而支持了多種模式的決策。一方面是能夠通過算力的布局替代傳統(tǒng)高能耗產(chǎn)業(yè)，從而達(dá)到減排的目的。如傳統(tǒng)出版業(yè)涉及造紙、印花、運輸?shù)榷鄠€高能耗環(huán)節(jié)。而基于云服務(wù)的閱讀平臺，僅需要完成作者與讀者之間的對接，便可以將全部產(chǎn)品與服務(wù)進行云端的搭建，消除了中間環(huán)節(jié)可能產(chǎn)生的碳排放。值得注意的是此種模式存在“無限擴張”的可能，既批量對接與單體對接之間的成本并不重復(fù)疊加，規(guī)模效應(yīng)在這一過程中的貢獻(xiàn)更為積極。另一方面是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)或社會服務(wù)依賴于對數(shù)據(jù)的處理與計算，云計算服務(wù)通過了集約的建設(shè)可以在更廣闊的應(yīng)用場景下提供算力的輸出。此種模式極大的提高了運算環(huán)節(jié)本身的能耗，進而達(dá)到了“化零為整”的根本效果，也使得部分更為環(huán)保與節(jié)能的手段可以實現(xiàn)有效的應(yīng)用。

3.4 在人工智能中的應(yīng)用

受限于人工智能的算力需求，當(dāng)前的人工智能網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)上傳運算，集中運算后返回結(jié)果為基本路徑。正是這一趨勢使得信息與通信技術(shù)成為其中的“堵點”環(huán)節(jié)，只有在技術(shù)進一步應(yīng)用的情況下才能夠廣泛開展人工智能應(yīng)用。而人工智能應(yīng)用帶來的可能碳排放縮減則是十分明顯的。如基于物聯(lián)網(wǎng)、5G技術(shù)的大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，在生產(chǎn)和運行中對產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)進行匯總與初步壓縮，并將其匯集到5G傳輸通道中，能夠總體降低信息傳輸中的能耗水平。通過運用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以統(tǒng)計、分析、應(yīng)用大量的企業(yè)運行數(shù)據(jù)，從而達(dá)到預(yù)測、評估、關(guān)聯(lián)分析等作用，進而構(gòu)建企業(yè)級能源數(shù)據(jù)管理平臺，最終與省級、國家級能源管理平臺進行連接，實現(xiàn)碳減排的全局控制。

3.5 在數(shù)據(jù)管理中的應(yīng)用

基于信息與通信系統(tǒng)能夠建立全國甚至是全球范圍內(nèi)的碳減排動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，對當(dāng)前政策的碳減排效能進行監(jiān)控，并對下一步政策的調(diào)整與技術(shù)的應(yīng)用提供支撐。只有在數(shù)據(jù)的支撐下碳減排這一項宏偉的戰(zhàn)略才能夠有的放矢的逐步推進，才能夠在統(tǒng)籌的情況下綜合實現(xiàn)特定的目標(biāo)，并逐步調(diào)整對應(yīng)的管理體系。如按CO2排放量限額或以減排額度為標(biāo)的，將CO2的排放權(quán)視為一種產(chǎn)品。這是一種通過市場化的方式來處理碳排放交易及調(diào)節(jié)的新途徑。但由于排放主體分屬于不同的產(chǎn)業(yè)，難以對其進行統(tǒng)一的評估和分析，因而亟待對其進行進一步的優(yōu)化，使其在會計、監(jiān)管、評估等方面更為完備。將區(qū)塊鏈技術(shù)引入交易，能夠?qū)⒎植际娇尚庞涃~、可追溯交易、智能合同等技術(shù)特點充分地利用起來，保證交易過程中的每個環(huán)節(jié)都是有據(jù)可查，從而解決不同節(jié)點之間的數(shù)據(jù)孤島問題，通過智能合約和電子簽名確保交易各方數(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。

4 總結(jié)

信息與通信技術(shù)作為數(shù)據(jù)流通的主體架構(gòu)，在構(gòu)建大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等領(lǐng)域多有建樹。上述先進的數(shù)字技術(shù)能夠助推我國“雙碳”戰(zhàn)略的有效達(dá)成。本文在總結(jié)了我國“雙碳”戰(zhàn)略的總體要求基礎(chǔ)上，客觀的分析了戰(zhàn)略達(dá)成所需要面對的主要困難與挑戰(zhàn)。并從數(shù)據(jù)采集及接入、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)運算、人工智能、數(shù)據(jù)管理等五個方面分別探討了信息與通信技術(shù)的具體應(yīng)用及可能貢獻(xiàn)，希望通過本文研究能夠為后續(xù)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)升級及技術(shù)落地提供必要參考。