全球碳中和進程下數(shù)智技術的應用場景與效應評估分析

摘要：全球氣候變暖會引發(fā)一系列自然災害，危及人類可持續(xù)發(fā)展。在構(gòu)建合作共贏的全球氣候治理體系大背景下我國積極部署推進“雙碳”工作，結(jié)合高質(zhì)量碳中和實踐需求加強對數(shù)智技術的探究成為重要課題。該文以此為出發(fā)點概述了碳中和的基本內(nèi)容與實施現(xiàn)狀。并在剖析數(shù)智技術應用場景的基礎上，分別對數(shù)智技術應用后的減排效應、增耗效應進行了分析。

關鍵詞：碳中和；數(shù)智技術；應用場景；效應評估

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.07.029

中圖分類號：TP 399 文獻標志碼：A 文章編碼：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

傳統(tǒng)工業(yè)化發(fā)展期間，人類在外延式、粗放型、低質(zhì)量經(jīng)濟增長模式下不僅對自然資源進行了過度開發(fā)，還造成了資源、能源浪費及生態(tài)環(huán)境破壞。隨著《巴黎協(xié)定》的簽訂明確了溫室氣體凈零排放目標，旨在從根本上應對全球氣候變暖問題。按照聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發(fā)布的評估報告看，截至2019年底全球溫室氣體排放量已達590億噸左右。目前，要將其排放量降至20世紀末100億噸以下當量，亟需在全球碳中和進程下加快對數(shù)智技術的應用為其實踐賦能。

1 碳中和概述

2021年，《巴黎協(xié)定》的實施正式拉開了碳中和時代的序幕。根據(jù)中國信息通信研究院發(fā)布的《數(shù)字碳中和白皮書》看，全球承諾實現(xiàn)碳中和的國家、地區(qū)、城市、企業(yè)，分別為131個、116個、235個、704家。我國自2020年正式提出“雙碳”目標至今已在各行業(yè)、領域?qū)嵤┨甲阚E追蹤與碳排放控制，預計到2030年前達到碳排放峰值、2060年前實現(xiàn)碳中和，進而促進人類活動產(chǎn)生二氧化吸收量和排放量的均衡[1]。

從全球碳中和實踐現(xiàn)狀看，已涉及全球85%人口，關系到88%的全球溫室氣體排放量控制，現(xiàn)階段取得的顯著成績表現(xiàn)在兩方面：一是已形成以綠色產(chǎn)業(yè)為主的新興市場（如清潔能源市場、儲能市場、環(huán)保市場等），有利于先進核能、碳移除和資源利用、綠色建材、風電光伏、綠氫/綠氨冶金化工等技術創(chuàng)新。二是不同實踐主體通過技術研發(fā)與推廣應用，成功探索了基于技術賦能的碳中和實踐路徑并通過數(shù)智技術要素為主的資源配置方案，促進了低碳零碳負碳技術和數(shù)智技術的系統(tǒng)化耦合及規(guī)?；瘧?。

2 全球碳中和進程下數(shù)智技術的應用場

景分析

數(shù)智技術全稱數(shù)字信息智能技術，兼具理論與技術雙重屬性。從理論方面看，主要是通過構(gòu)建無邊界協(xié)同和全局優(yōu)化的開放技術體系，使“現(xiàn)實世界”與“虛擬世界”之間進行深度融合，進而將中期發(fā)展階段的提質(zhì)增效逐漸拓展到多場域下的全生命周期應用等。從技術方面看，數(shù)智技術應用時涉及物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算、數(shù)據(jù)挖掘等，通過與數(shù)據(jù)中臺、移動端等進行協(xié)同應用能形成一個技術群落，徹底促進經(jīng)濟社會各個層面的革新。下面僅以智能降碳技術、氣候大數(shù)據(jù)技術為例，對全球碳中和進程下數(shù)智技術在氣候領域的應用場景做出具體分析[2]。

2.1 以智能降碳技術為例

智能降碳技術是實現(xiàn)全球碳中和進程下控制溫室氣體排放量的主要手段。實踐經(jīng)驗表明，發(fā)達國家、發(fā)展中國家及新興經(jīng)濟體均將實施重點放在能源與產(chǎn)業(yè)技術革命上，預計通過提高終端能源利用率實現(xiàn)深度脫碳。以電力產(chǎn)業(yè)為例，第二次工業(yè)革命后主要依靠煤、水、天然氣等傳統(tǒng)能源進行發(fā)電，進入工業(yè)4.0時代后通過開發(fā)光、風、海洋能、核能、垃圾、清潔能源等，一方面降低了電力行業(yè)對傳統(tǒng)能源的過度依賴，另一方面有利于從根本上改變能源結(jié)構(gòu)。從應用場景看，當前新能源電力的快速發(fā)展已將智能降碳技術的應用拓展到了其他領域[3]。

（1）從供給側(cè)看，雖然受到天氣、自然災害、市場需求變化等綜合因素影響，新能源發(fā)電量有一定的限制，但是智能降碳技術應用后對“集中式發(fā)電+大電網(wǎng)輸配”技術框架提出了新挑戰(zhàn)，有利于提高供給側(cè)的電力生產(chǎn)與供配能力。例如，中國東北、美國加州分別在2021年、2020年發(fā)生過大規(guī)模的緊急停電事件，嚴重擾亂了工業(yè)生產(chǎn)與人們的日常生活。在此類區(qū)域進行新能源電力建設后，可以通過局部用電、聯(lián)網(wǎng)用電等預防此類事件，促進儲能市場的快速發(fā)展，并實現(xiàn)電力行業(yè)的節(jié)能減碳目標。

（2）從需求側(cè)看，近幾年電動汽車、光儲直柔建筑、離散制造工業(yè)等獲得了較快發(fā)展，增加了電力使用的隨機性、靈活性。對終端用戶的需求監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集及數(shù)字價值開發(fā)，已變得越來越重要。而智能電表、傳感測量技術、能源路由器、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字能量計算裝置等數(shù)智技術與智能降碳技術資源的整合，能夠讓PC端、數(shù)字中臺、移動端建立起一個跨時空、多維度耦合的系統(tǒng)。盡管當前階段仍存在系統(tǒng)平衡的問題，但在海量備用資源的配置與建設條件下，未來必然會使智能降碳技術與其他數(shù)智技術之間通過融合擴展其應用場景。從我國近幾年的實踐情況看，歷經(jīng)了傳統(tǒng)電網(wǎng)→早期智能電網(wǎng)→能源互聯(lián)網(wǎng)→泛在電力物聯(lián)網(wǎng)→新型電力系統(tǒng)的發(fā)展諸階段，相信向著碳中和前進的道路上，將進一步通過軟硬件的深度融合與多場景應用，促進經(jīng)濟社會各領域的節(jié)能減碳。智能降碳技術在能源領域的應用演化如表1所示。

2.2 以氣候大數(shù)據(jù)技術為例

碳中和能降低溫室氣體排放量，解決氣候變暖問題。應用氣候大數(shù)據(jù)技術后，能夠針對云量、輻照度、風向、風速等進行精準預報并生成相應的器測數(shù)據(jù)。然后，將其應用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境管理、光伏風電、潮汐發(fā)電等領域。

例如，我國氣象站經(jīng)過升級改造后，安裝了各類傳感器、執(zhí)行器、監(jiān)測裝置、監(jiān)控設備，應用氣候大數(shù)據(jù)技術，能夠使“物聯(lián)設備層→數(shù)據(jù)采集層→通信層→數(shù)據(jù)管理層→應用層”之間形成一個更高效氣候數(shù)智管理系統(tǒng)，進而完成對多元異構(gòu)數(shù)據(jù)的同步采集、分類存儲、關聯(lián)分析及深度挖掘，進而生成可用于其他應用場景的報表。

再如，與之類似的“地球引擎”平臺建設、“上升的海平面”工具及“森林在線監(jiān)測和預警系統(tǒng)”應用，累積了海量數(shù)據(jù)，實踐主體可利用其中匯總的全球衛(wèi)星圖像、海平面上升、極端氣候事件、森林毀壞等數(shù)據(jù)，能夠及時發(fā)現(xiàn)與預警等。除此之外，近幾年應用了人工智能技術的地球系統(tǒng)模型，已能夠?qū)ψ匀幌到y(tǒng)、經(jīng)濟社會系統(tǒng)等進行建模仿真分析，輔助農(nóng)業(yè)、工業(yè)、林業(yè)等更為科學地開展活動[4]。

3 全球碳中和進程下數(shù)智技術的應用效

應評估

3.1 數(shù)智技術的減排效應評估

數(shù)智技術在全球碳中和實踐中的應用已涉及各行業(yè)、領域，其應用效應首先呈現(xiàn)在碳排放量的控減上。從《數(shù)字碳中和白皮書》提供的數(shù)據(jù)看，國內(nèi)、國際企業(yè)實踐案例方面，基站運行、大數(shù)據(jù)中心、人工智能物聯(lián)網(wǎng)應用方面，取得了顯著減排效應。具體如表2所示。

從減排效應產(chǎn)生的動力看：一是我國經(jīng)濟學家吳敬璉認為技術進步是提升能效的根本手段，我國在全球率先實施了大規(guī)模的5G基站建設，并且推動了國內(nèi)不同形式的大數(shù)據(jù)中心建設，證實了數(shù)智技術減排效應。二是數(shù)智技術應用后，可以帶動全產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)化，如交通、能源、建筑、工業(yè)等領域，通過數(shù)智技術進行產(chǎn)業(yè)升級優(yōu)化后，即可促進上、中、下游間的協(xié)同合作，進一步節(jié)能降耗、減少碳排放量。三是按照中國信息通信研究院的測算，預計在2030年因技術賦能，各行業(yè)的碳排放結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化并使減碳量達到一定水平。其中，建筑部門可以減少23%到40%，工業(yè)部門能降低13%到22%，交通部門可減少10%到33%，經(jīng)濟部門減少12%到22%等。四是生產(chǎn)方式與消費行為的變化，會進一步降低溫室效應的排放，如低碳出行、節(jié)能生產(chǎn)等[5]。

3.2 數(shù)智技術的增耗效應評估

與數(shù)智技術的減排效應相對應的是增耗效應，對上述同樣的案例進行增耗分析發(fā)現(xiàn)：一是每建設一個5G基站，需要約8.5噸的鋼材。就國內(nèi)企業(yè)而言，5G單站滿載功率為3 700 W左右，高于4G時代的1 045 W。與之相比，國際企業(yè)在2026年之前其耗能將增加150%到170%。二是在大數(shù)據(jù)中心方面，根據(jù)《點亮綠色云儲：中國數(shù)據(jù)中心能耗與可再生能源使用潛力研究》中發(fā)布的數(shù)據(jù)，2022年我國用電總量已增長了66%，與未建之前相比，年均增長率為10.64%，根據(jù)測算，總用電量約為2 668億千瓦時，并排放1.63億噸。根據(jù)歐盟委員會的測算（參看賽迪智庫電子信息研究所發(fā)布的《“新基建”白皮書》），信息、通信、技術行業(yè)的用電量已占到全球總用電量的5%到9%，大于規(guī)定的2%碳總排放量。三是在人工智能物聯(lián)網(wǎng)方面，國際計算語言學學會認為，2025年人工智能用電量或達到全球用電量的1/10。以語言處理深度神經(jīng)網(wǎng)絡為例，為滿足神經(jīng)架構(gòu)檢索要求，訓練時間至少要達到27萬小時，其間會排放284噸的CO2等[6]。

4 結(jié)束語

全球碳中和進程加快背景下的實踐目標越來越明確，各類實踐主體已擴大對數(shù)智技術配置比例，有利于全球氣候變暖治理。作為全球承諾落實碳中和的國家之一，我國已通過數(shù)字經(jīng)濟建設為數(shù)智技術在碳中和領域的應用奠定了堅實基礎。建議實踐主體一方面在技術賦能路徑下持續(xù)加強對其應用場景的擴展，另一方面實施針對各行業(yè)、領域數(shù)智技術應用減排效應評估，更為科學地制定一些適配性減碳政策、合理開發(fā)有利于增強國家競爭力的數(shù)智技術，進而促進碳中和目標的落實，為構(gòu)建人類命運共同體做出應有貢獻。

參考文獻

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