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1、數字技術助力數字技術助力“雙碳雙碳”目標的作用機制目標的作用機制及貢獻評價研究及貢獻評價研究中國移動研究院(中移智庫)2023 年 9 月目目錄錄摘要.11.數字技術助力雙碳目標實現的研究背景.31.1.雙碳目標提出的背景和意義.31.2.數字技術為實現雙碳目標貢獻新力量.42.我國碳達峰碳中和總體路徑.62.1.我國碳排放結構分析.62.1.1.我國總體碳排放結構.72.1.2.我國各行業碳排放結構.92.2.我國各排放行業碳達峰碳中和路徑.123.數字技術助力各行業碳達峰碳中和路徑.183.1.數字技術助力雙碳目標實現的作用體現.183.2.數字技術助力雙碳目標實現的具體路徑.194.數字
2、技術對各行業碳達峰碳中和貢獻核算.244.1.數字技術行業碳排放核算方法.244.2.ICT 行業碳排放核算總體結論.254.3.ICT 行業直接碳排放分析.264.4.ICT 行業對雙碳目標貢獻分析.275.未來展望.29縮略語列表.31參考文獻.32附錄:模型核算說明.341摘要摘要全球氣候變化的影響對全人類生存發展帶來日益嚴峻挑戰,推進碳中和目標實現已成為全球共識。中國作為碳排放量最大國家,實現碳達峰、碳中和是黨中央統籌國內國際兩個大局作出的重大戰略決策,是構建人類命運共同體的大國擔當。我國在第七十五聯合國大會上宣布中國將提高國家自主貢獻力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力爭于
3、 2030 年前達到峰值,努力爭取 2060 年前實現碳中和。以第五代移動通信技術(5G)、大數據、云計算、物聯網、人工智能為代表的數字技術通過推動零碳及低碳可再生能源的投資和使用,促進各領域環保和增效節能技術改造和創新,為中國經濟綠色化轉型和雙碳目標實現貢獻新力量。本研究通過開展數字技術對雙碳目標的貢獻評價和機制研究,分析了我國碳排放結構、實現雙碳目標的機制和總體路徑以及數字技術助力雙碳目標實現的具體路徑,綜合評估和核算了數字技術對雙碳目標的貢獻。從我國分領域碳排放結構來看,能源活動貢獻了我國碳排放總量的近八成,其次為工業生產過程、農業活動和廢棄物排放。由于各行業能源結構和碳產生、碳排放的具
4、體環節不同,因此針對各行業實現雙碳目標的實施方案和路徑存在差異。但總體來看,要達成雙碳目標,需要各行業雙管齊下“控制碳排放+增加碳吸收”。2數字技術助力雙碳目標實現的作用體現在兩方面:一是針對現有產業,其主要通過提升效率,進行產業優化實現減排;二是數字技術本身通過技術集成、產業創新衍生出新的數字應用和產品,形成更低碳綠色的新產業。本研究采用了投入產出模型對數字技術助力雙碳目標的貢獻進行了核算,核算結果表明,數字技術行業自身碳排放量占全國總排放量比例較小但增長較為迅速,同時數字技術行業的迅速發展對其他領域碳減排有很大貢獻作用。本報告的版權歸中國移動研究院(中移智庫)所有,未經授權,任何單位或個人
5、不得復制或拷貝本建議之部分或全部內容。31.1.數字技術助力雙碳目標實現的研究背景數字技術助力雙碳目標實現的研究背景1.1.1.1.雙碳目標提出的背景和意義雙碳目標提出的背景和意義碳中和目標已成為全球共識碳中和目標已成為全球共識。全球氣候變化的影響對全人類生存發展帶來日益嚴峻挑戰,根據聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)最新發布的 氣候變化 2023(AR6 Synthesis Report:Climate Change 2023)報告顯示,20112020 年全球地表平均溫度比 18501900 年升高了 1.1,人類活動產生的溫室氣體排放是導致全球變暖的主要原因。全球升溫 1.5將對
6、陸地海洋生態、人類健康、食品安全、經濟社會發展等產生諸多風險。針對長期氣候變化,限制人類活動導致的全球變暖需要實現二氧化碳凈零排放。實現二氧化碳凈零排放前的累計碳排放和溫室氣體減排水平在很大程度上決定了是否可以將全球變暖溫升限制在1.5或 2以內。在報告測算的情景和模擬路徑中,要實現全球變暖溫升控制在 1.5或 2以內,所有相關排放部門必須在近十年內更為深入的實施碳減排措施。中國提出雙碳目標體現大國擔當中國提出雙碳目標體現大國擔當。實現碳達峰、碳中和是黨中央統籌國內國際兩個大局作出的重大戰略決策,是著力解決資源環境約束突出問題、實現中華民族永續發展的必然選擇,是構建人類命運共同體的莊嚴承諾。雙
7、碳目標的提出體現了中國的大國擔當。2020 年 9 月 22 日,我國在第七十五屆聯合國大會上宣布中國將提高國家自主貢獻力度,采取更加有力的政策和措施,4二氧化碳排放力爭于 2030 年前達到峰值,努力爭取 2060 年前實現碳中和。次年,國務院接連發布關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見和2030 年前碳達峰行動方案,將碳達峰碳中和貫穿于經濟社會發展全過程和各方面,充分展現了中國積極應對氣候變化的決心和作為大國的責任擔當。1.2.1.2.數字技術為實現雙碳目標貢獻新力量數字技術為實現雙碳目標貢獻新力量從全球范圍來看,后疫情時代,“數字化”和“綠色化”成為全球經濟復蘇主旋律
8、,全球主要經濟體均已明確提出數字技術與綠色低碳融合。美、英、歐盟、日本等國家和地區的經濟復蘇方案均指向數字技術對于實現全球綠色經濟增長以及應對氣候變化的重要性。美國發布數字化方向碳中和標準,助力減排模型開發;英國設立綠色基金促進人工智能推廣降低碳排放;歐盟發布歐洲綠色協議,強調數據與信息基礎設施融合提高環境管理能力。而我國出臺了一系列政策文件,形成了“1+N”政策體系,對碳達峰行動的具體目標、行動路徑、保障措施進行了全面的規劃和部署?!?+N”政策體系明確提出建設綠色制造體系,推動新興數字技術與產業深度融合;推進工業領域數字化智能化綠色化融合發展。中國經濟正在經歷從高速增長到高質量發展的結構性
9、轉型關鍵期。一場以碳達峰碳中和為引領、以高新數字技術為依托的產業革命正在中國快速展開,通過利用第五代信息技術(5G)、5大數據、云計算、物聯網、人工智能等數字技術加大對零碳及低碳可再生能源的投資和使用,促進各領域環保和增效節能技術改造和創新,減少碳排放以應對氣候變化的挑戰,最終完成經濟綠色化轉型,實現碳達峰碳中和目標。62.2.我國碳達峰碳中和總體路徑我國碳達峰碳中和總體路徑研究我國數字技術對雙碳目標作用機制和貢獻率,必須首先解析現階段我國碳排放結構,再針對碳排放的不同行業和排放類型來分析其各自的減排、達峰和中和路徑。因此本部分首先根據中華人民共和國氣候變化第三次國家信息通報(以下簡稱 第三次
10、信息通報)和中華人民共和國氣候變化第二次兩年更新報告(以下簡稱第二次兩年更新報)公布的數據口徑對我國碳排放結構進行分析,然后根據各行業不同排放情況和可行實施方案構建我國碳達峰碳中和總體路徑框架。2.1.2.1.我國碳排放結構分析我國碳排放結構分析碳排放是一個復雜而龐大的系統,各研究機構在針對這一議題時采用的統計口徑和分析路徑存在差異。本研究以我國按照聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)發布的國家溫室氣體清單指南,編寫提交的國家信息通報1為數據基礎。根據國家溫室氣體清單指南,各國家地區報告的溫室氣體排放按照兩種分類標準報送。第一類為按照排放領域進行分類,包含五類,分別為能源活動、工業生產過
11、程、農業活動、土地利用、土地利用變化和林業(LULUCF)、廢棄物處理;第二類為按照各領域排放的溫室氣體類別進行分類,包含六種溫室氣體,分別為二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟化碳和六1指聯合國氣候變化框架公約(UNFCCC)締約方根據聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)發布的國家溫室氣體清單指南,編寫的關于該國碳排放情況的報告。該報告公布的碳排放數據可作為某國官方排放數據,其實是巴黎協定下考核各國減排目標是否達成的最終判定依據7氟化硫。即五大領域和六大溫室氣體。中國作為聯合國氣候變化框架公約(UNFCCC)締約方,已分別于 2004 年、2012 年、2017 年和 2018
12、年提交了四次國家信息通報,四次信息通報報告了 1994 年、2005 年、2012 年和 2014年國家溫室氣體排放情況。由于我國碳排放總體結構變化并不顯著,因此本報告以最新的 2018 年提交的我國 2014 年國家溫室氣體排放數據為分析基礎。2.1.1.2.1.1.我國總體碳排放結構我國總體碳排放結構根據 中華人民共和國氣候變化第二次兩年更新報告 數據,我國 2014 年總碳排放 123.01 億噸二氧化碳當量2(不含 LULUCF),相較于 2012 年的 118.96 億噸二氧化碳當量增長 3.7%。其中能源活動排放占比約為 77.7%(不含 LULUCF),是我國溫室氣體主要排放源,
13、因此針對能源活動這一領域的減排實施方案對于雙碳目標實現至關重要。其次為工業生產過程,排放占比約為 14%。再次為農業活動,占比約為 6.6%。最后為廢棄物處理,占比約為1.6%。以上數據需要說明的是,能源活動指全部生產生活中以獲取能源為目的進行的溫室氣體排放,既包括能源供給,如燃煤發電,也包括能源需求,如工業生產領域的化石燃料產熱或產蒸汽等,建筑、交通、家庭用能也屬于這一范疇。而工業生產過程的排放則指因生產過程和工藝而產生的溫室氣體,例如水泥和平板玻璃2二氧化碳當量(CO2e,carbon dioxide equivalent)是測量碳足跡(carbon footprints)的標準單位,是把
14、不同的溫室氣體對于大氣變暖的影響程度用同一種單位來表示的測量單位。一種氣體的二氧化碳當量是通過把這一氣體的噸數乘以其全球變暖潛能值(GWP)后得出的8生產過程中煅燒碳酸鹽而產生的排放,煤化工和石油化工生產中產生的過程排放等。表 1:2014 年中國溫室氣體總量(億噸二氧化碳當量)3二氧化碳甲烷氧化亞氮氫氟碳化物全氟化碳六氟化硫合計1能源活動89.255.21.1495.592工業生產過程13.300.962.140.160.6117.183農業活動4.673.638.304廢棄物處理0.21.380.371.955土地利用、土地利用變化和林業-11.510.360.00-11.15總量(不包括
15、 LULUCF4)102.7511.256.12.140.160.61123.01總量(包括 LULUCF)91.2411.616.12.140.160.61111.86數據來源:中華人民共和國氣候變化第二次兩年更新報告圖 1:2014 年中國溫室氣體總量占比(%)數據來源:中華人民共和國氣候變化第二次兩年更新報告3由于四舍五入原因,表中各分項之和與總計有微小出入;陰影部分不需填寫;0.00 表示數值低于 0.05 萬噸4Land Use,Land-Use Change and Forestry,土地利用、土地利用變化和林業92.1.2.2.1.2.我國各行業碳排放結構我國各行業碳排放結構從各
16、從各排放行業排放行業來看來看,能源活動占我國碳排放總量的近能源活動占我國碳排放總量的近 8 8 成成。能源領域排放主要分為燃料燃燒和逃逸排放兩類。其中燃料燃燒其中燃料燃燒排放量約為排放量約為 9090 億噸億噸,占總排放量的約占總排放量的約 73.2%73.2%,是能源活動的主要是能源活動的主要排放來源排放來源。燃料燃燒主要指能源獲取,包括能源供給(供能)和能源需求(用能)兩類,供能排放主要來自于能源工業,即電力部門,其排放量約為 40 億噸,占總排放量的約 32.5%,是我國排放量最高的細分領域;用能排放主要來自于制造業、建筑業、交通運輸業,三者總計排放量約為 42 億噸,占總排放量的約 3
17、4.1%。逃逸排放指能源開采中的逃逸排放,主要是煤炭和油氣開采中的甲烷排放,占總排放量約 3.8%。圖 2:能源活動領域具體碳排放結構數據來源:中華人民共和國氣候變化第二次兩年更新報告工業生產過程碳排放量約為工業生產過程碳排放量約為 9696 億噸,占我國碳排放總量的億噸,占我國碳排放總量的約約 14%14%。工業生產過程主要僅指因生產過程和工藝而產生的溫室10氣體,其包括以非獲取能源為目的的化學反應產生的溫室氣體排放,主要分為非金屬礦物制品生產、化工生產、金屬制品生產、鹵烴和六氟化硫生產以及鹵烴和六氟化硫消費的溫室氣體排放六類。其中非金屬礦物制品排放為工業生產過程主要排放來源,其指水泥和平板
18、玻璃等在生產過程中因煅燒碳酸鹽而產生的排放,排放量約為 9 億噸,占總排放量約為 7.4%。其次為金屬冶煉排放,其指金屬冶煉的還原反應過程中焦炭被氧化生成二氧化碳,主要排放來自于鋼鐵冶煉,排放量約為 2.7 億噸,占總排放量約為 2.3%。圖 3:工業生產過程領域具體碳排放結構數據來源:中華人民共和國氣候變化第二次兩年更新報告農業活動農業活動碳排放量約為碳排放量約為 8.38.3 億噸,占我國碳排放總量的億噸,占我國碳排放總量的約約6.8%6.8%。農業活動排放主要來自動物腸道發酵甲烷排放、糞便管理甲烷和氧化亞氮排放、稻田甲烷排放以及農用地氧化亞氮排放等115。其中農用地排放農用地排放 2.9
19、2.9 億噸,約占總排放量億噸,約占總排放量 2.3%2.3%,是農業活動,是農業活動主要排放來源主要排放來源,其次為動物腸道排放和水稻種植排放,分別占總排放量約 1.7%和 1.5%。圖 4:農業活動領域具體碳排放結構數據來源:中華人民共和國氣候變化第二次兩年更新報告廢棄物處理廢棄物處理6 6碳排放量約為碳排放量約為 1.951.95 億噸億噸,占我國總碳排放量約,占我國總碳排放量約為為 1.6%1.6%。廢棄物處理排放主要來自固體廢棄物填埋處理、廢棄物焚燒處理和廢水處理。5根據國家溫室氣體清單指南,所有生物產生的二氧化碳排放都不計入國家排放總量。所以農業活動的碳排放主要是農作物種植和畜牧養
20、殖等過程中產生的甲烷和氧化亞氮的排放6廢棄物處理主要是在處理過程中因生物發酵而產生的甲烷和氧化亞氮排放,以及少部分垃圾焚燒過程中非生物碳,如塑料、橡膠等被焚燒而產生的二氧化碳排放12圖 5:廢棄物處理領域具體碳排放結構數據來源:中華人民共和國氣候變化第二次兩年更新報告土地利用、土地利用變化和林業包括林地、農地、草地、濕地、建設用地和其它土地等六種土地利用類型7,其根據用地變化可能導致溫室氣體總量的排放和吸收,我國歷年該項均為凈吸收。土地利用、土地利用變化和林業土地利用、土地利用變化和林業凈吸收約凈吸收約 1111 億噸二氧化碳億噸二氧化碳當量當量。其中林地吸收 8.4 億噸二氧化碳,占總吸收量
21、的 75.3%,是固碳的最主要土地類型。2.2.2.2.我國各行業碳達峰碳中和路徑我國各行業碳達峰碳中和路徑由于各行業排放結構和碳產生、碳排放具體環節不同,因此針對各行業實現雙碳目標的實施方案和路徑存在差異??傮w來看總體來看,要達成雙碳目標要達成雙碳目標,需要各行業雙管齊下需要各行業雙管齊下“控制碳控制碳排放排放+增加碳吸收增加碳吸收”??傮w思路是:1)能不排的不排(電氣化改造并使用零碳或者低碳能源替代煤電等),2)能少排的少排(提7每一種土地利用和土地利用變化類型,都根據實際情況分別估算其地上生物量、地下生物量、枯落物、枯死木和土壤有機碳五大碳庫的碳儲量變化13效節能等),3)難以少排的部分
22、使用各類固碳手段或 CCUS 裝置進行吸收(針對工業生產過程、農業活動和廢棄物處理等領域,其中大部分為非二氧化碳溫室氣體,其特點為排放類型復雜、排放源分散、減排難度普遍較高,屬于深度減排領域)。具體從各行業來看具體從各行業來看,其實施方案和路徑存在較大差異,下圖為匯總的各行業達成雙碳目標的具體路徑:14圖 6:各行業雙碳目標實現的基本路徑數據來源:中國移動研究院研究整理15針對能源活動針對能源活動,達成雙碳目標核心在于降低燃料燃燒部分排降低燃料燃燒部分排放放。其中供能部門供能部門,即電力部門電力部門,主要路徑為三類,第一類為提升傳統煤電生產效率,增效節能;第二類為進行能源替代,即逐步退出煤電,
23、發展零或低碳電力,包括風能、水能、太陽能、核能和生物質能等;第三類針對不能進行替代部分,安裝使用 CCUS裝置進行碳捕集利用和封存。對于用能部門用能部門,各行業達成路徑有較大區別。其中 1 1)制造業)制造業主要減排路徑為四類,第一類為進行產業優化升級,包括針對落后產能進行淘汰和調整產業結構鼓勵低碳行業優先發展等;第二類為提升能源效率,利用各類技術和實施方案降低單位 GDP 和單位工業增加值能耗,將制造業的節能減排從個體和局部節能推進至過程和系統級節能,推動工業制造過程從自動化向智能化升級;第三類為用能替代,即進行電氣化改造,使用零碳或低碳能源;第四類針對難以進行電氣化改造部分,加裝 CCUS
24、 裝置進行碳捕集利用和封存。2 2)建筑部門建筑部門主要減排路徑為三類,第一類為提升能源效率,由于建筑部門主要排放來自于用電、供暖/供冷、供熱水和炊事,因此建筑部門提升能效首先需要提高建筑保溫水平,降低供暖/供冷需求,其次需要提高照明、制熱、制冷設備的能源使用效率;第二類為進行設備(供熱和炊事設備)電氣化改造,使用零碳或低碳能源;第三類從建筑全生命周期排放來看,需要合理規劃并控制建筑總規模。3 3)交通運輸部門)交通運輸部門主要排放來源為公交交通,針對公路交通的減排路徑為三類,第一類為能源替代,大力發展新能源汽車,使用16零碳或低碳能源;第二類為提升路網運營效率,減少擁堵和繞行增加的排放;第三
25、類為鼓勵綠色出行,提升公共交通使用效率。從其他交通類型來看,減排路徑為進行電氣化改造和能源替代,使用零碳或低碳能源。其中軌道交通領域已大部分進行了電氣化改造,難以電氣化改造部分考慮采用氫燃料電池,航運船舶領域小型船舶采用化學電池,大型船舶采用氫燃料電池,航空領域可考慮采用氫能動力和生物燃油。除能源活動外,工業生產過程工業生產過程、農業活動農業活動、廢棄物處理等排廢棄物處理等排放放大部分為非二氧化碳溫室氣體,其特點為排放類型復雜、排放源分散、減排難度普遍較高,需要應用的減排或者捕集封存技術成本較高,甚至部分領域目前沒有可行的減排路徑,屬于深度減屬于深度減排領域排領域。其中針對工業生產過程工業生產
26、過程,非金屬礦物制品指水泥和平板玻璃等在生產過程中因煅燒碳酸鹽而產生的排放,其減排路徑為兩類,第一類通過加裝 CCUS 裝置集中捕集和封存,第二類為利用其他原料替代部分石灰石原料;化學工業排放種類復雜,其減排需要根據排放溫室氣體種類和行業性質采取相應的減排措施,第一類為針對排放濃度足夠的子行業,可以收集提純后作為副產品銷售或者就地消化,第二類為針對 N2O 排放,可以在氧化爐中添加催化劑進行減排,第三類為針對其他分散過程,可以加裝CCUS 裝置進行捕集和封存;金屬冶煉絕大部分排放來自于煉鋼,其減排路徑主要為采用綠氫作為還原劑進行冶煉,以及通過綜合利用廢鐵廢鋼進行短流程煉鋼;鹵烴和六氟化硫的生產
27、和消費減17排路徑主要為針對 HFC-23 和 HFC-134a 兩類制冷劑排放物收集并進行高溫裂解或者采用更低 GWP8的制冷劑進行替代。針對農業活農業活動動,是排放源最分散且最難實施深度減排的領域,農業活動減排的總體實施方案是要倡導健康飲食和節約糧食。具體從各分類來看,動物腸道發酵主要是反芻類動物打嗝放屁產生的碳排放,其減排路徑包括第一減少牛羊等反芻類動物飼養,第二為添加特殊飼料添加劑減少動物消化時的甲烷產生,第三是研發植物基肉類替代;動物糞便管理是家畜在露天環境中的甲烷排放,其減排核心是規?;B殖,集中處理并回收利用;水稻種植甲烷排放主要來自于水稻被淹灌部分,減排方案是種植節水或推廣旱種
28、技術;農業土壤排放是農業領域最多的,其主要來自化肥 N2O 釋放,減排方案為減少過度施肥,推廣采用測土施肥種植。針對廢棄物處廢棄物處理理,核心需要減少垃圾產生,并推廣固廢資源化利用,倡導垃圾分類,減少不必要的購買行為和延長物品使用壽命。土地利用、土地利用變化和林業排放可能為正,也可能為負,其實總體固碳的一個重要領域,想要實現凈碳匯即碳吸收,需要在均衡考量地區經濟發展和綠色環保目標,在綜合考量目標下發展林業,推進植樹造林和退耕還草。8GWP(Global Warming Potential),全球變暖潛能值,其是一種物質產生溫室效應的一個指數,是在 100 年的時間框架內,某種溫室氣體產生的溫室
29、效應對應于相同效應的二氧化碳的質量。GWP 越大表示該溫室氣體在單位質量單位時間內產生的溫室效應越大。183.3.數字技術助力各行業碳達峰碳中和路徑數字技術助力各行業碳達峰碳中和路徑數字技術以數據資源作為關鍵生產要素,通過采集數據、分析數據、進行優化決策并實施控制,推動應用數字技術的行業向數字化智能化升級。在各行業的雙碳基本實施路徑中廣泛應用數字技術,有利于提升基礎實施路徑效率、促進綠色技術創新,能夠有效促進節能減排和雙碳目標達成,推動經濟整體綠色轉型。3.1.3.1.數字技術助力雙碳目標實現的作用體現數字技術助力雙碳目標實現的作用體現具體來說,數字技術助力雙碳目標實現的作用體現在兩方面:第一
30、方面,針對現有產業針對現有產業,其主要通過提升效率提升效率,進行產業進行產業優化實現減排優化實現減排。具體體現在:1)研發流程優化提效研發流程優化提效。利用仿真、數字孿生、VR/AR、5G、人工智能、云計算、區塊鏈等技術和設備,能夠更高效地進行產品原型研究和設計,有助于企業在生產制造流程前進行產品改造,節省實場研發測試費用,縮短研發周期;2)生產制造流程優化提效生產制造流程優化提效。通過感知-分析決策-控制流程提升生產制造的智能化水平,運用人工智能、物聯網等數字技術,對農業和工業生產過程及用能進行監測和改進,提升生產和用能效率;3)管理管理/運營運營/服務服務流程優化提效流程優化提效。在生產過
31、程外,通過運用數字技術對管理運營和全產業鏈進行升級改造,提升管理運營及服務效率第二方面,數字技術數字技術除針對現有產業提效節能外,本身通過通過19技術集成技術集成,產業創新產業創新衍生出新的數字應用和產品,形成更低碳綠形成更低碳綠色的新產業色的新產業。圖 7:數字技術助力雙碳目標作用3.2.3.2.數字技術助力雙碳目標實現的具體路徑數字技術助力雙碳目標實現的具體路徑單一數字技術很難直接作用于雙碳基本實施路徑,需要集成多種數字技術,確定針對各不同行業的實施方案,才能有針對性的利用數字技術助力雙碳目標實現。具體來看:20圖 8:數字技術助力雙碳目標實現的具體路徑數據來源:中國移動研究院研究整理針對
32、能源活動領域針對能源活動領域,從能源生產從能源生產(供能供能)角度來看角度來看,數字技數字技術不僅在局部實現控制和優化術不僅在局部實現控制和優化,更能夠推動構建源網荷儲的新型更能夠推動構建源網荷儲的新型21電力系統電力系統。針對傳統能源,數字技術能夠幫助其提效節能,現階段大型電廠、油田均采用數字化企業管理系統,與電網的聯調聯控也通過數字化系統實現,隨著機器學習和人工智能技術更多的應用到傳統能源生產各環節中,將智能化實時對工況進行調優。針對新能源,數字技術為其建設及運維貢獻力量。分布式特性較強的光伏、風電等新能源在地理上倚賴信息化系統聯網控制,同時智能化巡檢運維需求也較為強勁。針對建立可再生能源
33、為主的安全、可靠的新型電力系統,數字技術通過人工智能、數字孿生等技術在電網發電側和用電側進行預測仿真,助力在大比例間歇性可再生能源上網的情況下,電網調峰、儲能和跨季節能源調配問題的解決。從能源利用角度來看,從能源利用角度來看,1 1)就制造領域而言,)就制造領域而言,數字技術主要從幫助傳統制造業數字化智能化轉型提升產品價值和流程效率,以及提升創新能力方面助力制造領域實現雙碳目標。傳統制造業利用工業互聯網、仿真及數字孿生、智慧供應鏈、能源合同管理等數字技術和實施方案提升產品和服務流程智能化水平,提高產品價值,從而降低碳排放強度;采集運營數據,利用機器學習和人工智能優化工況,進行精準控制,同時在研
34、發和改進中運營數字孿生和仿真等虛擬環境對研發設計進行實驗性驗證,提升創新能力和制造運營流程效率,從而實現節能降碳;2 2)就建筑領域而言)就建筑領域而言,數字技術通過對建筑全生命周期各環節改造助力其節能減排。在建筑設計和規劃時,建筑仿真設計軟件、云計算平臺可以幫助設計師選擇使用低能耗的材料和技術;在施22工階段,數字技術的應用主要體現在裝配式建筑中;在運維階段,通過物聯網、大數據、云計算平臺等對整個建筑實時監測和反應,能夠降低運維的總體能耗;3 3)就交通領域而言)就交通領域而言,智慧交通、智慧物流等方案推動智能化低碳化交通體系建立,在提升路網運營效率、優化運輸結構的同時降低交通領域碳排放。智
35、慧交通通過整合 LBS、自動駕駛、第五代通信技術(5G)、云計算、物聯網、人工智能等數字技術,構建一整套智能網聯系統,為路網交通提供出行信息服務平臺、運營管理平臺和交通數字孿生與可視化系統等多個系統,有效實現人車路協同。針對工業生產過程領域針對工業生產過程領域,其相對能源活動領域實現雙碳目標的路徑更為復雜,原因在于其垂直類別極其復雜,排放源多樣同時排放較為分散,其提效節能以及減排更多倚賴于工藝流程的技術突破。數字技術在工業生產領域更多的貢獻來自于利用仿真和數字孿生的技術,提升研發和生產工藝改造效率,減少研發成本,推動工業生產領域的工藝流程技術突破,助力工業生產過程領域實現雙碳目標。尤其對于工業
36、生產過程領域需要的氫能技術、CCUS 技術,數字技術可能有效輔助其研發和測試。針對農業活動領域針對農業活動領域,數字化設施農業、自動化養殖、數字牧場等有效提升了農業活動領域的智能化水平,提升規?;B殖水平,有效降低農業活動領域碳排放。其中智能灌溉系統是較為典型的數字化設施農業代表。智能灌溉系統應用物聯網技術、自動化控制技術、傳感技術、信息傳輸和人工智能等數字化技術,為23農用地灌溉施肥提供整套精確水肥一體化系統。系統采集農田、植物和外在環境相關參數,將采集的農業數據上傳,通過相應的軟件進行智能計算、分析信息、綜合決策確認灌溉和施肥的位置、時間和最優量。針對廢棄物處理領域針對廢棄物處理領域,通過
37、融合物聯網、大數據、云計算、智能系統等數字技術,搭建可再生資源回收循環利用信息管理平臺,實現垃圾分類、回收、分揀、精細化打包加工和利用規范化,提升固廢回收利用效率和垃圾總體減量化。針對土地利用針對土地利用、土地利用變化和林業領域土地利用變化和林業領域,數字技術通過對其進行數字化智能化改造,提高生態固碳9效率,促進生態系統的碳吸收和儲存能力,其應用主要體現在兩方面,第一通過搭建森林管理云平臺和建立森林綜合數據看板等,提升林業管理效率;第二通過無人機巡檢、物聯網技術采集數據,第五代通信技術(5G)傳輸實時數據,云平臺優化決策等智能化管理系統對森林、草場等進行智能巡檢、火情監測、病蟲害監測預警等。9
38、指利用植物的光合作用,提高生態系統的碳吸收和儲存能力,從而減少二氧化碳在大氣中的濃度244.4.數字技術對各行業碳達峰碳中和貢獻核算數字技術對各行業碳達峰碳中和貢獻核算ICT 行業是數字技術發展的基礎,ICT 行業碳排放及其對雙碳目標的貢獻可以一定程度反應數字技術對雙碳目標實現的影響。因此,本研究選取 ICT 行業作為數字技術行業典型代表,對其進行碳排放核算。根據國民經濟行業分類(GB/T 4754-2017)和數字經濟及其核心產業統計分類(2021)標準,數字技術行業主要包括“信息傳輸、軟件和信息技術服務”和“通信設備、計算機和其他電子設備”兩個子類。核算結果表明:數字技術行業自身碳排放量占
39、全國碳排放總量比例較小但增長較為迅速,其行業迅速發展對其他領域碳減排有很大貢獻作用。4.1.4.1.數字技術行業碳排放核算方法數字技術行業碳排放核算方法本研究利用投入產出表10進行碳排放核算,該核算方法不僅可以直接核算各部門能源消耗的直接碳排放,還可以通過部門間中間投入關系核算各部門的碳排放關聯,即直觀化部門間的碳轉移問題,為碳減排責任劃分提供更客觀依據。(1)直接碳排放量:指某一行業生產過程中所消耗各種能源直接引發的碳排放量。通過將各類型能源的碳排放因子作為權重,加權加總該行業所消耗的各種能源量(如原煤、原油等),即可計算得到該行業的直接碳排放量。直接碳排放強度為單位產10投入產出表可以反映
40、部門間的生產技術聯系,可全面系統地反映國民經濟各部門之間的投入產出關系,揭示國民經濟各部門的產出情況,以及這些部門的產出是怎樣分配給其它部門用于生產或怎樣分配給居民和社會用于最終消費的。25出所產生的直接碳排放量(行業直接碳排放強度=行業直接碳排放量/行業總產值)。(2)間接碳貢獻量:指反映某一行業為滿足其他行業需求所產生的碳排放,即幫助其他行業碳減排的量。間接碳貢獻量的核算是采用投入產出分析法,利用該行業對其他行業的完全消耗系數矩陣與其對應行業的直接碳排放量相乘進行計算得出。4.2.4.2.ICTICT 行業碳排放核算總體結論行業碳排放核算總體結論模型核算結果表明,從直接碳排放來看,2020
41、 年 ICT 行業直接碳排放量達到 2.90 億噸,相對 2017 年同比上漲了 16.60%,直接碳排放強度達到 0.14 噸/萬元,相對 2017 年同比上漲了16.67%;從間接碳貢獻來看,2020 年 ICT 行業的間接碳貢獻量達到 5.06 億噸,相對 2017 年同比大幅上漲 168.43%,而貢獻率11達到 1.74 單位(表明 ICT 行業每多排放 1 單位碳,其他行業少排放 1.74 單位碳),相對 2017 年同比增長 91.90%。間接碳貢獻量表明 ICT 行業為滿足其他行業需求所間接引發的碳排放量,其同比增幅顯著快于直接碳排放表明 ICT 行業迅速發展對其他領域碳減排有
42、較大貢獻作用。表 2:2017 年、2020 年 ICT 行業直接碳排放和間接碳貢獻情況直接碳排放直接碳排放間接碳貢獻間接碳貢獻碳排放量碳排放量同比增長率同比增長率碳排放強度碳排放強度同比增長率同比增長率碳貢獻量碳貢獻量同比增長率同比增長率貢獻率貢獻率同比增長率同比增長率11貢獻率=間接碳貢獻/直接碳排放,其表明 ICT 行業每多排放 1 單位碳,其他行業將少排放的碳數量。26(億噸)(億噸)(%)(噸(噸/萬元)萬元)(%)(億噸)(億噸)(%)(%)20172.070.111.890.9120202.9016.60%0.1416.67%5.06168.43%1.7491.90%4.3.4.
43、3.ICTICT 行業直接碳排放分析行業直接碳排放分析模型核算結果表明,ICTICT 行業自身碳排放量占碳排放總量比行業自身碳排放量占碳排放總量比例較小但增長較為迅速例較小但增長較為迅速。2020 年,ICT 行業直接碳排放量約為 2.90 億噸12,占全國碳排放總量比重僅為 2.10%,直接碳排放強度達到 0.14 噸/萬元。相對而言,ICTICT 行業直接碳排放量和直接碳排放強度均遠少于高行業直接碳排放量和直接碳排放強度均遠少于高能耗行業能耗行業。以電力熱力、金屬冶煉和壓延加工品、非金屬礦物制品三個高耗能行業為例,ICT 行業與之相比,直接碳排放量僅為這三個行業碳排放量的 11%33%,就
44、直接碳排放強度而言,2020年 ICT 行業直接碳排放強度為 0.14 噸/萬元,遠低于三個高耗能行業(三行業的直接碳排放強度約為:2.39 噸/萬元、2.12 噸/萬元、0.95 噸/萬元)。20172020 年,ICT 行業直接碳排放量和直接碳排放強度總體呈現上漲趨勢。2020 年 ICT 行業直接碳排放量達到 2.90 億噸,相對 2017 年同比上漲了 16.60%,直接碳排放強度達到 0.14 噸/萬元,相對 2017 年同比上漲了 16.67%。ICT 行業的直接碳排放量及直接碳排放強度不斷攀升原因為:數字技術行業消耗能源的12本報告根據國家統計年鑒中 2017、2020 年能源消
45、費量與行業產值數據進行匹配和分配,得到數字技術的直接能耗量;采用 IPCC 標煤碳排放因子換算(2006 年)得到直接碳排放量27本質是為其他行業數字化智能化轉型升級提供必要的基礎能力,而近年來各行業數字化智能化轉型對算力基礎設施和泛在連接通信等信息基礎設施的需求激增。根據工信部統計數據顯示,我國在用數據中心機架規模持續增長,年均增速超過 30%。截至 2021年底,我國在用數據中心機架總規模達 520 萬標準機架。全社會數字化需求短期內不會減少,數字技術行業的直接碳排放具有擴張風險,需要引起重視。圖 9:2017、2020 年 ICT 行業直接碳排放量和直接碳排放強度4.4.4.4.ICTI
46、CT 行業對雙碳目標貢獻分析行業對雙碳目標貢獻分析模型核算結果表明,ICTICT 行業的間接碳貢獻量很大,且呈上行業的間接碳貢獻量很大,且呈上升趨勢。升趨勢。2020 年,ICT 行業的間接碳貢獻量達到 5.06 億噸,相對 2017 年同比大幅上漲 168.43%,其中 57.54%均為滿足其他行業需求所間接引發的碳排放量,共計達 2.91 億噸。分行業來看,20172020 年,ICT 行業對幾乎所有行業的間28接碳貢獻量均呈上升趨勢。2020 年,投入產出表涉及的 42 個行業中,ICT 行業對其中 30 個行業的間接碳貢獻量均比 2017 年增長了 100%以上。碳排放總量靠前的行業中
47、,ICT 行業對電力熱力的生產和供應、石油和天然氣開采產品、非金屬礦物制品、交通運輸等行業的間接碳貢獻量均有上漲,其中有 2 個行業(石油和天然氣開采產品、電力熱力的生產和供應)增長了 20 倍以上。ICT 行業通過賦能其他相關行業碳減排,助力雙碳目標實現。2020 年,ICT 行業碳排放貢獻率到 1.74 單位(表明 ICT 行業每多排放 1 單位碳,其他行業少排放 1.74 單位碳),相比 2017 年同比增長 91.90%。圖 10:2017、2020 年 ICT 行業間接碳貢獻量和貢獻率295.5.未來展望未來展望中國經濟正在經歷從高速增長到高質量發展的結構性轉型關鍵期,雙碳目標是高質
48、量發展的核心要義之一。數字技術通過推動產業轉型升級和新業態發展,助力雙碳目標實現,這一進程長期性與艱巨性并存,需要包括政府,數字技術提供方和行業應用方各主體相互協同,繼續統一深化共識,共同行動,進一步推動規劃方案落地實施。政府機構充分發揮調控功能,保障雙碳目標穩步實現。從頂層設計視角持續深化數字技術和雙碳融合的政策體系,加大政策供給。進一步推動碳標準化計量、推廣綠色節能技術、制定區域和行業減排戰略并落實責任主體。進一步深化數字技術管碳、減排的創新政策體系,推進數字技術碳中和發展激勵機制,推動企業利用數字技術實現碳減排。數字技術提供方創新數字化降碳核心技術,激活數據資源和數字技術生態潛能。數字技
49、術提供方持續提升對雙碳目標認知,關注雙碳目標實現的長期價值,促進數字技術和各行業生產技術融合,協調推進高效生產和節能減排。具體而言可以通過數字技術助力碳排放等氣候類信息的披露,并使碳排放源鎖定、碳排放檢測及其他環境指標的測算成為可能,為全國統一碳排放權交易市場的形成與碳登記結算計量等相關配套設施創造契機。數字技術提供方作為核心技術力量,可以面向雙碳目標持續優化技術布30局,構建全產業鏈生態。行業應用方通過數字技術努力促進生產方式的綠色精益化,推動企業能源管理的綠色智慧化,促進企業資源利用的綠色循環化,打造各行業的低碳生產體系。一方面可以關注自身能耗,加強對自身排放監控,通過數字技術監測和計量自
50、身排放情況,建立企業自身碳管理系統。比如基于數字技術,依托云計算、大數據、物聯網、人工智能等構建雙碳支撐體系,完善本行業數字信息基礎設施,提供安全高效的技術底座,為自身碳管理系統提供強勁引擎。另一方面行業應用方可以通過數字技術打造各行業低碳生產體系,推動企業能源管理綠色智慧化,促進企業資源利用綠色循環化。31縮略語列表縮略語列表縮略語縮略語英文全名英文全名中文解釋中文解釋IPCCIntergovernmental Panel on ClimateChange聯合國政府間氣候變化專門委員會LULUCFLand Use,Land-Use Change andForestry土地利用、土地利用變化和
51、林業UNFCCCUnited Nations Framework Conventionon Climate Change聯合國氣候變化框架公約CCUSCarbon Capture,Utilization andStorage二氧化碳捕集、利用與封存技術GWPGlobal Warming Potential全球變暖潛能值ICTInformation and CommunicationsTechnology信息通信技術32參考文獻參考文獻1國家氣候戰略中心.中華人民共和國氣候變化第二次兩年更新報告R.2020.2郭海,楊主恩.從數字技術到數字創業:內涵、特征與內在聯系J.外國經濟與管理,2021(
52、09).3何建坤,解振華等.中國長期低碳發展戰略與轉型路徑研究綜合報告J.中國人口資源與環境.2020.4清華可持續發展研究院.中國長期低碳發展戰略與轉型路徑研究M.環境出版社.2021.5王皓菡.基于投入產出法的重點工業行業碳排放核算研究D.北京化工大學.2023.6謝衛紅,林培望,李忠順,郭海珍.數字化創新:內涵特征、價值創造與展望J.外國經濟與管理,2020(09).7楊本曉,劉夏青,侯鋒.基于投入產出法的中國紡織服裝產業碳排放核算J.毛紡科技.2022,50(12):6.8張月月,王曉萍,馮仁光.中國裝備制造企業跨越式升級的實現機制:數字技術賦能的邏輯與路徑J.科技進步與對策,2022
53、(12).9鄭新業,吳施美,郭伯威.碳減排成本代際均等化:理論與證據J.經濟研究,2023(02).10中金研究院.碳中和經濟學:新約束下的宏觀與行業趨勢M.中信出版集團.2021.11中共中央,國務院.數字中國建設整體布局規劃Z.2023.3312中國移動通信集團有限公司.5G 基站節能技術白皮書R.2020.13中國移動通信集團有限公司.可持續發展報告(2017-2020)R.14GSMA.The Enablement EffectR.2019.15IPCC.AR6 Synthesis Report:Climate Change 2023R.2023.34附錄:模型核算說明附錄:模型核算說
54、明(1 1)直接碳排放)直接碳排放直接碳排放量反映某一行業生產過程中所消耗各種能源直接排放的溫室氣體量。Q1j=k=1njkEjk?其中,Q1j為 j 行業的直接碳排放量,jk為 j 行業消耗的能源 k 的碳排放因子,Ejk為 j 行業行業生產過程中能源 k 的消耗量。Dj=QjYj其中,Dj為 j 行業的直接碳排放系數,Qj為 j 行業的直接碳排放量,Yj為 j 行業的總產出值。(2 2)間接碳貢獻)間接碳貢獻間接碳貢獻量反映某一行業對其他行業間接排放的溫室氣體量總和,需要采用投入產出分析法,結合該行業對其他行業的完全消耗系數矩陣計算得出。=其中,為直接消耗系數,即生產單位 j 行業產品對
55、i 行業產品的直接消耗量,為行業 i 對 j 行業的總投入。=+=1?其中,為完全消耗系數,即生產單位 j 行業產品對 i 行業產品的完全消耗量,除了生產單位 j 產品對 i 產品的直接消耗量外,還包括生產35單位 j 行業產品過程中 i 行業間接投入的消耗量。=1?其中,為是 j 行業單位產出的間接碳貢獻系數,為是 k 行業單位產出的直接碳排放系數,為投入產出表中 j 行業對 k 行業的完全消耗系數,是為保證 j 行業單位產出產品的生產,所需 k 行業的間接碳貢獻系數,也成為 j 行業對 k 行業的碳排放拉動系數。2=1其中,Q2j為 j 行業的間接碳貢獻量,B 為投入產出表中完全消耗系數矩陣。(3 3)完全碳排放完全碳排放=1+2其中,TQj為 j 行業的完全碳排放量,反應 j 行業的碳排放總量。