摘要：全球氣候變暖會(huì)引發(fā)一系列自然災(zāi)害，危及人類(lèi)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(guó)積極部署推進(jìn)“雙碳”工作，結(jié)合高質(zhì)量碳中和實(shí)踐需求加強(qiáng)對(duì)數(shù)智技術(shù)的探究成為重要課題。該文以此為出發(fā)點(diǎn)概述了碳中和的基本內(nèi)容與實(shí)施現(xiàn)狀。并在剖析數(shù)智技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景的基礎(chǔ)上，分別對(duì)數(shù)智技術(shù)應(yīng)用后的減排效應(yīng)、增耗效應(yīng)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：碳中和；數(shù)智技術(shù)；應(yīng)用場(chǎng)景；效應(yīng)評(píng)估

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.07.029

中圖分類(lèi)號(hào)：TP 399 文獻(xiàn)標(biāo)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(lèi)在外延式、粗放型、低質(zhì)量經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式下不僅對(duì)自然資源進(jìn)行了過(guò)度開(kāi)發(fā)，還造成了資源、能源浪費(fèi)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(biāo)，旨在從根本上應(yīng)對(duì)全球氣候變暖問(wèn)題。按照聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)（IPCC）發(fā)布的評(píng)估報(bào)告看，截至2019年底全球溫室氣體排放量已達(dá)590億噸左右。目前，要將其排放量降至20世紀(jì)末100億噸以下當(dāng)量，亟需在全球碳中和進(jìn)程下加快對(duì)數(shù)智技術(shù)的應(yīng)用為其實(shí)踐賦能。

1 碳中和概述

2021年，《巴黎協(xié)定》的實(shí)施正式拉開(kāi)了碳中和時(shí)代的序幕。根據(jù)中國(guó)信息通信研究院發(fā)布的《數(shù)字碳中和白皮書(shū)》看，全球承諾實(shí)現(xiàn)碳中和的國(guó)家、地區(qū)、城市、企業(yè)，分別為131個(gè)、116個(gè)、235個(gè)、704家。我國(guó)自2020年正式提出“雙碳”目標(biāo)至今已在各行業(yè)、領(lǐng)域?qū)嵤┨甲阚E追蹤與碳排放控制，預(yù)計(jì)到2030年前達(dá)到碳排放峰值、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，進(jìn)而促進(jìn)人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生二氧化吸收量和排放量的均衡[1]。

從全球碳中和實(shí)踐現(xiàn)狀看，已涉及全球85%人口，關(guān)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(jī)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(chǎng)（如清潔能源市場(chǎng)、儲(chǔ)能市場(chǎng)、環(huán)保市場(chǎng)等），有利于先進(jìn)核能、碳移除和資源利用、綠色建材、風(fēng)電光伏、綠氫/綠氨冶金化工等技術(shù)創(chuàng)新。二是不同實(shí)踐主體通過(guò)技術(shù)研發(fā)與推廣應(yīng)用，成功探索了基于技術(shù)賦能的碳中和實(shí)踐路徑并通過(guò)數(shù)智技術(shù)要素為主的資源配置方案，促進(jìn)了低碳零碳負(fù)碳技術(shù)和數(shù)智技術(shù)的系統(tǒng)化耦合及規(guī)?；瘧?yīng)用。

2 全球碳中和進(jìn)程下數(shù)智技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)

景分析

數(shù)智技術(shù)全稱(chēng)數(shù)字信息智能技術(shù)，兼具理論與技術(shù)雙重屬性。從理論方面看，主要是通過(guò)構(gòu)建無(wú)邊界協(xié)同和全局優(yōu)化的開(kāi)放技術(shù)體系，使“現(xiàn)實(shí)世界”與“虛擬世界”之間進(jìn)行深度融合，進(jìn)而將中期發(fā)展階段的提質(zhì)增效逐漸拓展到多場(chǎng)域下的全生命周期應(yīng)用等。從技術(shù)方面看，數(shù)智技術(shù)應(yīng)用時(shí)涉及物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘等，通過(guò)與數(shù)據(jù)中臺(tái)、移動(dòng)端等進(jìn)行協(xié)同應(yīng)用能形成一個(gè)技術(shù)群落，徹底促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)各個(gè)層面的革新。下面僅以智能降碳技術(shù)、氣候大數(shù)據(jù)技術(shù)為例，對(duì)全球碳中和進(jìn)程下數(shù)智技術(shù)在氣候領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景做出具體分析[2]。

2.1 以智能降碳技術(shù)為例

智能降碳技術(shù)是實(shí)現(xiàn)全球碳中和進(jìn)程下控制溫室氣體排放量的主要手段。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，發(fā)達(dá)國(guó)家、發(fā)展中國(guó)家及新興經(jīng)濟(jì)體均將實(shí)施重點(diǎn)放在能源與產(chǎn)業(yè)技術(shù)革命上，預(yù)計(jì)通過(guò)提高終端能源利用率實(shí)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(jìn)行發(fā)電，進(jìn)入工業(yè)4.0時(shí)代后通過(guò)開(kāi)發(fā)光、風(fēng)、海洋能、核能、垃圾、清潔能源等，一方面降低了電力行業(yè)對(duì)傳統(tǒng)能源的過(guò)度依賴(lài)，另一方面有利于從根本上改變能源結(jié)構(gòu)。從應(yīng)用場(chǎng)景看，當(dāng)前新能源電力的快速發(fā)展已將智能降碳技術(shù)的應(yīng)用拓展到了其他領(lǐng)域[3]。

（1）從供給側(cè)看，雖然受到天氣、自然災(zāi)害、市場(chǎng)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(shù)應(yīng)用后對(duì)“集中式發(fā)電+大電網(wǎng)輸配”技術(shù)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(guó)東北、美國(guó)加州分別在2021年、2020年發(fā)生過(guò)大規(guī)模的緊急停電事件，嚴(yán)重?cái)_亂了工業(yè)生產(chǎn)與人們的日常生活。在此類(lèi)區(qū)域進(jìn)行新能源電力建設(shè)后，可以通過(guò)局部用電、聯(lián)網(wǎng)用電等預(yù)防此類(lèi)事件，促進(jìn)儲(chǔ)能市場(chǎng)的快速發(fā)展，并實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)的節(jié)能減碳目標(biāo)。

（2）從需求側(cè)看，近幾年電動(dòng)汽車(chē)、光儲(chǔ)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(jī)性、靈活性。對(duì)終端用戶的需求監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集及數(shù)字價(jià)值開(kāi)發(fā)，已變得越來(lái)越重要。而智能電表、傳感測(cè)量技術(shù)、能源路由器、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字能量計(jì)算裝置等數(shù)智技術(shù)與智能降碳技術(shù)資源的整合，能夠讓PC端、數(shù)字中臺(tái)、移動(dòng)端建立起一個(gè)跨時(shí)空、多維度耦合的系統(tǒng)。盡管當(dāng)前階段仍存在系統(tǒng)平衡的問(wèn)題，但在海量備用資源的配置與建設(shè)條件下，未來(lái)必然會(huì)使智能降碳技術(shù)與其他數(shù)智技術(shù)之間通過(guò)融合擴(kuò)展其應(yīng)用場(chǎng)景。從我國(guó)近幾年的實(shí)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(jìn)的道路上，將進(jìn)一步通過(guò)軟硬件的深度融合與多場(chǎng)景應(yīng)用，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域的節(jié)能減碳。智能降碳技術(shù)在能源領(lǐng)域的應(yīng)用演化如表1所示。

2.2 以氣候大數(shù)據(jù)技術(shù)為例

碳中和能降低溫室氣體排放量，解決氣候變暖問(wèn)題。應(yīng)用氣候大數(shù)據(jù)技術(shù)后，能夠針對(duì)云量、輻照度、風(fēng)向、風(fēng)速等進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)報(bào)并生成相應(yīng)的器測(cè)數(shù)據(jù)。然后，將其應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境管理、光伏風(fēng)電、潮汐發(fā)電等領(lǐng)域。

例如，我國(guó)氣象站經(jīng)過(guò)升級(jí)改造后，安裝了各類(lèi)傳感器、執(zhí)行器、監(jiān)測(cè)裝置、監(jiān)控設(shè)備，應(yīng)用氣候大數(shù)據(jù)技術(shù)，能夠使“物聯(lián)設(shè)備層→數(shù)據(jù)采集層→通信層→數(shù)據(jù)管理層→應(yīng)用層”之間形成一個(gè)更高效氣候數(shù)智管理系統(tǒng)，進(jìn)而完成對(duì)多元異構(gòu)數(shù)據(jù)的同步采集、分類(lèi)存儲(chǔ)、關(guān)聯(lián)分析及深度挖掘，進(jìn)而生成可用于其他應(yīng)用場(chǎng)景的報(bào)表。

再如，與之類(lèi)似的“地球引擎”平臺(tái)建設(shè)、“上升的海平面”工具及“森林在線監(jiān)測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)”應(yīng)用，累積了海量數(shù)據(jù)，實(shí)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(shí)發(fā)現(xiàn)與預(yù)警等。除此之外，近幾年應(yīng)用了人工智能技術(shù)的地球系統(tǒng)模型，已能夠?qū)ψ匀幌到y(tǒng)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)等進(jìn)行建模仿真分析，輔助農(nóng)業(yè)、工業(yè)、林業(yè)等更為科學(xué)地開(kāi)展活動(dòng)[4]。

3 全球碳中和進(jìn)程下數(shù)智技術(shù)的應(yīng)用效

應(yīng)評(píng)估

3.1 數(shù)智技術(shù)的減排效應(yīng)評(píng)估

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

從減排效應(yīng)產(chǎn)生的動(dòng)力看：一是我國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)家吳敬璉認(rèn)為技術(shù)進(jìn)步是提升能效的根本手段，我國(guó)在全球率先實(shí)施了大規(guī)模的5G基站建設(shè)，并且推動(dòng)了國(guó)內(nèi)不同形式的大數(shù)據(jù)中心建設(shè)，證實(shí)了數(shù)智技術(shù)減排效應(yīng)。二是數(shù)智技術(shù)應(yīng)用后，可以帶動(dòng)全產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)化，如交通、能源、建筑、工業(yè)等領(lǐng)域，通過(guò)數(shù)智技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)優(yōu)化后，即可促進(jìn)上、中、下游間的協(xié)同合作，進(jìn)一步節(jié)能降耗、減少碳排放量。三是按照中國(guó)信息通信研究院的測(cè)算，預(yù)計(jì)在2030年因技術(shù)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(dá)到一定水平。其中，建筑部門(mén)可以減少23%到40%，工業(yè)部門(mén)能降低13%到22%，交通部門(mén)可減少10%到33%，經(jīng)濟(jì)部門(mén)減少12%到22%等。四是生產(chǎn)方式與消費(fèi)行為的變化，會(huì)進(jìn)一步降低溫室效應(yīng)的排放，如低碳出行、節(jié)能生產(chǎn)等[5]。

3.2 數(shù)智技術(shù)的增耗效應(yīng)評(píng)估

與數(shù)智技術(shù)的減排效應(yīng)相對(duì)應(yīng)的是增耗效應(yīng)，對(duì)上述同樣的案例進(jìn)行增耗分析發(fā)現(xiàn)：一是每建設(shè)一個(gè)5G基站，需要約8.5噸的鋼材。就國(guó)內(nèi)企業(yè)而言，5G單站滿載功率為3 700 W左右，高于4G時(shí)代的1 045 W。與之相比，國(guó)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(diǎn)亮綠色云儲(chǔ)：中國(guó)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(guó)用電總量已增長(zhǎng)了66%，與未建之前相比，年均增長(zhǎng)率為10.64%，根據(jù)測(cè)算，總用電量約為2 668億千瓦時(shí)，并排放1.63億噸。根據(jù)歐盟委員會(huì)的測(cè)算（參看賽迪智庫(kù)電子信息研究所發(fā)布的《“新基建”白皮書(shū)》），信息、通信、技術(shù)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(guó)際計(jì)算語(yǔ)言學(xué)學(xué)會(huì)認(rèn)為，2025年人工智能用電量或達(dá)到全球用電量的1/10。以語(yǔ)言處理深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為例，為滿足神經(jīng)架構(gòu)檢索要求，訓(xùn)練時(shí)間至少要達(dá)到27萬(wàn)小時(shí)，其間會(huì)排放284噸的CO2等[6]。

4 結(jié)束語(yǔ)

全球碳中和進(jìn)程加快背景下的實(shí)踐目標(biāo)越來(lái)越明確，各類(lèi)實(shí)踐主體已擴(kuò)大對(duì)數(shù)智技術(shù)配置比例，有利于全球氣候變暖治理。作為全球承諾落實(shí)碳中和的國(guó)家之一，我國(guó)已通過(guò)數(shù)字經(jīng)濟(jì)建設(shè)為數(shù)智技術(shù)在碳中和領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。建議實(shí)踐主體一方面在技術(shù)賦能路徑下持續(xù)加強(qiáng)對(duì)其應(yīng)用場(chǎng)景的擴(kuò)展，另一方面實(shí)施針對(duì)各行業(yè)、領(lǐng)域數(shù)智技術(shù)應(yīng)用減排效應(yīng)評(píng)估，更為科學(xué)地制定一些適配性減碳政策、合理開(kāi)發(fā)有利于增強(qiáng)國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的數(shù)智技術(shù)，進(jìn)而促進(jìn)碳中和目標(biāo)的落實(shí)，為構(gòu)建人類(lèi)命運(yùn)共同體做出應(yīng)有貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張烈輝，曹成，文紹牧，等．碳達(dá)峰碳中和背景下發(fā)展CO2-EGR的思考[J]．天然氣工業(yè)，2023，43（1）：13-22．

[2] 翁士增，朱利新，翁梓瑜．傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的問(wèn)題、路徑與對(duì)策[J]．科技和產(chǎn)業(yè)，2022，22（12）：68-74．

[3] 陳世金，孫理密，劉圣東，等．用地緊張條件下工業(yè)污水處理工程集約化低碳化設(shè)計(jì)案例[J]．工業(yè)水處理，2023，43（9）：195-200．

[4] 李永紅，張淑雯．大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的路徑——基于大數(shù)據(jù)價(jià)值鏈視角[J]．科技管理研究，2019，39（7）：156-162．

[5] 馮國(guó)會(huì)，崔航，常莎莎，等．近零能耗建筑碳排放及影響因素分析[J]．氣候變化研究進(jìn)展，2022，18（2）：205-214．

[6] 鄒才能，吳松濤，楊智，等．碳中和戰(zhàn)略背景下建設(shè)碳工業(yè)體系的進(jìn)展、挑戰(zhàn)及意義[J]．石油勘探與開(kāi)發(fā)，2023，50（1）：190-205．