信息与通信技术在碳达峰碳中和战略中的应用研究

(兰州中信展业信息科技有限公司，甘肃兰州市，730060)王一涵

信息通讯技术是未来实现工业4.0和全面智能制造的关键技术之一，针对该技术的具体应用研究更具有时效性与现实指导意义。在现代工业生产过程中利用信息通讯技术构建有效的交互体系，从而使得生产设备与运行管理能够得到紧密的结合，通过优化控制的方式提高生产环节中的资源利用效率，进而达到控碳、减排的根本目的。

1 “双碳”战略要求及信息与通信技术作用

1.1 “双碳”战略的环境要求

“双碳”战略是中国向世界做出的庄严承诺和负责任大国的表率，更是未来一段时期内我国经济与社会发展的总体思路和目标。2021年8月9日，《气候变化2021：自然科学》公布了一份由联合国IPCC发表的研究报告，指出亚洲的气温上升超过了自然变速率的范围，极端的温暖事件在增加，极端低温事件在下降，这种情况在将来还将持续，同时海洋的热浪也将持续。为了遏制全球气候的改变，必须大力、迅速、持续地减少二氧化碳、甲烷及其他的温室效应。由于全球环境的急剧改变，给人类带来了巨大的危害，许多国家都把“碳中和”作为一项国家发展的重要策略，并且制定了一个长期的无碳排放的发展目标。在2020年9月在联合国七十五次会议上发表讲话时表示，中国将以促进可持续发展为目标，致力于使CO2排放量在2060年之前达到最高水平，并致力于2060年之前，中国政府将进一步强化其战略和举措。习总书记特别指出：要将碳达峰、碳中和融入到整个国家的生态文明体系中去；要促进我国节能减排技术取得重大突破，要抓紧开展低碳技术的研发，加速推进节能减排技术的普及，健全技术评估、交易体系和技术创新服务平台。

1.2 信息与通信技术对“双碳”战略的作用

减碳是一个复杂且综合的系统工程。信息与通信技术已深入到各行各业，对各个领域均起到了推动作用。在信息与通信技术的帮助下，利用构建无人巡检系统能够在“千里之外”对变电站的运行情况进行实时监控。5G技术、云计算、大数据、物联网、区块链等信息技术均是建立在信息和通讯的基础之上的，只有数据信息得到了充分的流通，人员的不必要流动以及其可能带来的能源浪费及碳排放才能够有效的避免。为此，在产业以减碳、控碳为核心目标进行转型与升级时，需要进一步探索信息与通信技术及产业生产的可行结合，探讨相关产业如何更为科学的运用信息与通信技术，构建具有技术领先、功能全面的综合解决办法，推动国家“2060”双碳战略的实施与目标达成成为了社会各界广泛关注的问题之一。

2 “双碳”战略对信息与通信技术的挑战

2.1 “双碳”战略对经济发展具有重大挑战

在2020年，中国的CO2排放量相较于2010年上升了30%以上。这其中虽然有我国人口众多、经济体量巨大的因素，但更多的是我国作为发展中国家，在经济建设与社会治理上显然的存在后发的“劣势”，碳排放意味着我国的基本经济发展权，而碳达峰则意味着我国需要在传统经济尤其是产业发展上达到巅峰。为此，在衡量CO2排放情况，制定减排战略的同时，也要保证在2030以前（碳达峰时间节点），经济发展要比碳达峰走的更快，进而在碳达峰的目标导向下形成发展与生态的双提升。所以在某个时间点上，CO2的排放将继续上升。碳达峰要建立在可持续发展的基础上，这对实现“两碳”的发展具有重大意义；从碳达峰到碳中和，发达国家大约需要50～70年的过渡时期，而我们在2060年前就已经许下了要达到碳达峰目标的诺言，在2060年之前，完成“碳中和”的目标。

2.2 “双碳”战略对经济模式具有重大挑战

“双碳”战略需要在产业升级的基础上实现生产与环境的协同及可持续发展。这就需要在当前的经济模式下，形成多元化经营态势。将传统的重工业生产或资源密集型产业向高精特新产业转移，向高端服务业、创意设计业、文化产业等领域转移，通过数据升级向数据化、信息化、智能化转移。上述改变必然需要信息与通信技术作为基础，只有在以此搭建信息交互网络后才能够通过布置应用的方式实现对相关产业的升级落实，进而辅助在经济模式转变后带来的碳排放减量目标的达成。

2.3 “双碳”战略对工业格局具有重大挑战

我国当前的能源消费和能源结构决定了以煤炭及煤化工为基础的工业产业结构。但在“双碳”战略下，能源转型势在必行。能源转型远不是关停以煤炭为主要燃料的火力发电转而采用风能、太阳能那么简单，而是需要从工业生产过程和国家基本公共服务等一系列方面进行大规模的更新和变革。其中，技术创新与技术应用扩展是实施“双碳”战略的关键，而技术创新则是推进“两碳”与产业升级的关键。利用大型燃煤发电厂减排技术，降低工业能耗和能源消耗总量；将多种能源消耗类型的工业生产转为电力驱动型能源结构，促进到2030年达到峰值；从工业格局的角度，能源体系通过采用太阳能/风力/电力+能量存储等技术实现能源的转型，利用核电和水电技术、天然气转换和煤制氢技术、环保氢能和生物能源的零碳化技术，确保2030～2060年期间的碳中和关键阶段。

3 信息与通信技术在“双碳”落实中的应用

信息与通信技术的应用核心在于构建信息与数据传输的网络，并在高质量、高效能传输的过程中为其他生产技术赋能，通过提高效率的方式实现碳排放的综合降低。如在5G网络建设、云计算建设、区块链搭建等方面发挥积极作用。而落实到具体的技术应用上则包括了数据采集及接入环节、传输环节、运算环节、人工智能及数据管理等几大模块。

3.1 在数据采集及接入中的应用

物联网技术作为关键支撑性技术而发挥最大效能，物联网技术的实现则建立在信息与通信的底层逻辑之上。利用物联网技术对能源行业、工业、交通运输等行业的各个环节和节点进行数字化改造，实现能源生产供应和能源消耗的各个节点碳排放数据的自动采集、核算和推送，达到社会各行业碳排放泛在感知效果，不仅能够在碳排放政策制定上提供数据依据，更能够对具体的政策与技术落实提供坚定支撑。如在太阳能光伏应用中，通过网络连接到各结点，获取设备参数、位置信息、环境信息、运行信息等，准确推送给光伏系统，实现光伏发电的智能感知。

3.2 在传输环节的应用

信息与通信技术是数据传输的“生命线”，而数据的流动在创造更大价值的基础上提供了能源利用的另一种形式。以5G技术为代表的“带宽、时延、传输速率”的全面提升，支持了各领域的创新应用，为不同的工业应用提供了一系列服务，以满足各种业务的场景需求，实现互联网和物联网的基本连接需求。当前，5G技术是推动我国能源和产业变革的关键力量和基本推进力。如在煤炭、石油、石化等行业建成5G基础的信息传输网络后，将充分发挥5G网络的优势，实现矿山自动监控和安防、环境监测、虚拟交互、智能勘探等多种智能功能的实现，以提高效率的方式促进工业生产中对能源的消耗，进而达到降低碳排放的根本目的。

3.3 在运算环节的应用

在信息与通信技术领域内的运算作为智能系统的“大脑”而支持了多种模式的决策。一方面是能够通过算力的布局替代传统高能耗产业，从而达到减排的目的。如传统出版业涉及造纸、印花、运输等多个高能耗环节。而基于云服务的阅读平台，仅需要完成作者与读者之间的对接，便可以将全部产品与服务进行云端的搭建，消除了中间环节可能产生的碳排放。值得注意的是此种模式存在“无限扩张”的可能，既批量对接与单体对接之间的成本并不重复叠加，规模效应在这一过程中的贡献更为积极。另一方面是现代工业生产或社会服务依赖于对数据的处理与计算，云计算服务通过了集约的建设可以在更广阔的应用场景下提供算力的输出。此种模式极大的提高了运算环节本身的能耗，进而达到了“化零为整”的根本效果，也使得部分更为环保与节能的手段可以实现有效的应用。

3.4 在人工智能中的应用

受限于人工智能的算力需求，当前的人工智能网络以数据上传运算，集中运算后返回结果为基本路径。正是这一趋势使得信息与通信技术成为其中的“堵点”环节，只有在技术进一步应用的情况下才能够广泛开展人工智能应用。而人工智能应用带来的可能碳排放缩减则是十分明显的。如基于物联网、5G技术的大数据、人工智能等技术，在生产和运行中对产生的海量数据进行汇总与初步压缩，并将其汇集到5G传输通道中，能够总体降低信息传输中的能耗水平。通过运用大数据技术，可以统计、分析、应用大量的企业运行数据，从而达到预测、评估、关联分析等作用，进而构建企业级能源数据管理平台，最终与省级、国家级能源管理平台进行连接，实现碳减排的全局控制。

3.5 在数据管理中的应用

基于信息与通信系统能够建立全国甚至是全球范围内的碳减排动态监测网络，对当前政策的碳减排效能进行监控，并对下一步政策的调整与技术的应用提供支撑。只有在数据的支撑下碳减排这一项宏伟的战略才能够有的放矢的逐步推进，才能够在统筹的情况下综合实现特定的目标，并逐步调整对应的管理体系。如按CO2排放量限额或以减排额度为标的，将CO2的排放权视为一种产品。这是一种通过市场化的方式来处理碳排放交易及调节的新途径。但由于排放主体分属于不同的产业，难以对其进行统一的评估和分析，因而亟待对其进行进一步的优化，使其在会计、监管、评估等方面更为完备。将区块链技术引入交易，能够将分布式可信记账、可追溯交易、智能合同等技术特点充分地利用起来，保证交易过程中的每个环节都是有据可查，从而解决不同节点之间的数据孤岛问题，通过智能合约和电子签名确保交易各方数据可信，最终为碳排放交易系统构建安全、高效的环境。

4 总结

信息与通信技术作为数据流通的主体架构，在构建大数据、云计算、人工智能等领域多有建树。上述先进的数字技术能够助推我国“双碳”战略的有效达成。本文在总结了我国“双碳”战略的总体要求基础上，客观的分析了战略达成所需要面对的主要困难与挑战。并从数据采集及接入、数据传输、数据运算、人工智能、数据管理等五个方面分别探讨了信息与通信技术的具体应用及可能贡献，希望通过本文研究能够为后续的相关产业升级及技术落地提供必要参考。