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1、1邁向綠色發展新時代綠色發展2030構建萬物互聯的智能世界GREEN DEVELOPMENT 2030序言人類社會仍面臨著前所未有的挑戰:碳排放持續增長,威脅著我們的生物圈;社會依然存在不平等現象,基本服務缺乏;隨著經濟的發展,消費模式變得愈發不可持續。為此,我們必須立刻行動起來。在這個過程中,數字技術可以,而且應該做出更多貢獻。企業可以在改變世界發展動態、推動社會繁榮方面發揮重要作用。在全球新冠大流行的背景下,數字技術和創新在保持社會運轉方面的關鍵作用越發凸顯。為了充分發揮數字技術改變世界的潛力,信息和通信技術(ICT)行業必須通過負責任的產品和服務開發、部署及使用來發揮帶頭作用。數字技術能
2、夠助力其他行業減少碳足跡,是企業、城市和公共服務數字化轉型的根本動力。數字技術通過提高新一代生產流程的靈敏度、智能化和自動化,提升工業競爭力,推動工業4.0的發展。數字技術還能驅動城市向智慧型和包容型城市轉型,從而提高人們的生活質量。此外,數字技術還有助于提升公共服務的效率,讓更多學生享受優質教育資源;通過遠程醫療和優化資源利用,提升醫療服務質量;加速經濟交易,最大化資源利用率,提高安全性。數字技術與人們的生活息息相關,但技術本身不足以帶來有影響力的變化。我們應通過開發和部署技術解決方案來改善人類所處的環境,而且現在就應該行動起來。綠色發展是指借助創新和技術的力量,打造一個綠色、低碳、循環發展
3、的世界。雖然技術回彈效應需要得到有效的控制和解決,但相比數字技術對于改善人類所處環境的作用,其負面影響微不足道。因此,我們應全力聚焦解決方案的開發和部署。GeSI的調查數據顯示,現有技術的部署將使可持續發展進程平均加快22%,并將下行趨勢延緩23%1。 交通、制造、農業、建筑和能源領域的智能解決方案有望將全球排放的二氧化碳當量維持在2015年的水平,促使經濟增長與碳排放脫鉤2。 此外,ICT技術還有助于促進增長,創造超過6萬億美元的收入,并節省近5萬億美元的成本3。 數字技術驅動變革的潛力是巨大的。我深信,這份報告將加速我們建設一個更可持續、更具韌性的世界。我們在能效、行業和可再生能源解決方案
4、方面的創新,將驅動行業數字化轉型,共建更美好的世界。我謹向華為公司綠色發展2030報告的發布表示祝賀。該報告通過透明、直接的方式,展示了綠色發展將如何改變我們的生活和未來產業。感謝華為在推動全行業更好地展望未來和制定政策方面做出的貢獻。Luis NevesGeSI CEOFOREWORD31 GeSI:數字目標:使能更智能的 2030 年2世界資源研究所、政府間氣候變化專門委員會、世界銀行、GeSI、埃森哲分析與 CO2模型3世界資源研究所、政府間氣候變化專門委員會、Gartner、聯合國糧食與農業組織、GeSI、埃森哲分析與 CO2模型4GREEN DEVELOPMENT 2030綠色發展
5、2030邁向綠色發展新時代 7綠色發展 2030 展望 9可再生能源成為主流 10工業走向綠色生產 11交通全面電氣化 13未來建筑進入零碳運行 14綠色數字基礎設施成為基本要求 15零碳生活成為新時尚 17數字化、低碳化使能綠色發展 19數字化和低碳化是驅動綠色發展的雙引擎 20數字化使能低碳化發展 20低碳化激發數字化潛能 22數字化與低碳化相輔相成,共同驅動綠色發展 23目錄CONTENTS5目錄數字化、低碳化使能綠色發展的三大創新方向 25方向一:提升數字基礎設施能效 27通過理論、材料、器件、架構的創新,打造綠色站點 29通過系統架構,軟件節能創新,構建極簡網絡 31通過 L1 到
6、L3 多維創新,打造綠色數據中心 32通過指標體系評估、低碳自智網絡,實現智慧運營 34方向二:加大可再生能源占比 35能源供給側創新方向 36能源消費側創新方向 38方向三:使能行業綠色發展 40電力:數字技術助力構建以新能源為主體的新型電力系統 43工業:數字技術助力工業實現綠色智造 45交通:數字技術加速交通工具電氣化和交通體系智慧化 48建筑:數字技術使能建筑綠色零碳運行 49倡議 51鳴謝 536執行摘要華為的愿景與使命是把數字世界帶入每個人、每個家庭、每個組織,構建萬物互聯的智能世界。這個智能世界同時也是一個綠色世界。站在智能世界的入口,眺望2030:零碳生活成為新時尚,虛擬旅游讓
7、人們擺脫時空的羈絆,來一場“說走就走”的旅行;全息在線教育讓人們穿梭在知識的宇宙;零碳運行建筑給人們提供節能又健康的居住和工作環境;電氣化、智能化的交通讓人們避免擁堵,實現綠色出行;工業生產更綠色,虛擬工廠讓全球的專家在家里就可以實現整套產品的規劃設計,柔性生產更精準的匹配供給消費側需求;能源加速清潔化,可再生能源成為主流;數字基礎設施擁抱綠色,80%采用可再生能源,能源效率提升100倍。在本報告中,我們從未來生活和行業綠色發展入手,通過對零碳生活、可再生能源、交通電氣化、零碳運行建筑、綠色工業和數字基礎設施的展望,嘗試描繪未來世界綠色發展的美好前景。我們認為數字化、低碳化是驅動綠色發展的雙引
8、擎,數字化使能低碳化發展,低碳化激發數字化的無限潛能。為了實現綠色發展目標,我們提出需要在提升數字設施基礎能效、加大可再生能源占比、使能行業綠色發展三個方向持續創新。我們相信綠色發展的智能世界將加速到來,需要各行各業持續協作,不斷探索,共創美好未來。EXECUTIVE SUMMARY 1邁向綠色發展新時代A NEW ERA OF GREEN DEVELOPMENT8GREEN DEVELOPMENT 2030綠色發展 2030回顧全球現代化發展歷程,人類已經完成了從“蒸汽時代”、“電氣時代”到“信息化時代”的三次工業革命。前三次工業革命主要依賴化石能源,經濟快速增長的同時,二氧化碳排放也呈指數
9、級增加,引發全球氣候變化問題,為人類社會生存與發展帶來巨大挑戰。近期,在包括中國、日本、美國、歐洲等經濟體公布的計劃路線圖中,綠色發展成為與數字經濟并駕齊驅的主要發力領域和全球共識。綠色發展是以綠色低碳循環為主的新型可持續發展模式,其基本內涵是指在保持經濟持續增長的同時,減少對自然環境的損害或者能同時改進自然資源的狀況。當今世界,綠色發展已經成為一個重要趨勢,許多國家把發展綠色產業作為推動經濟結構調整的重要舉措,全球正在加快綠色基礎設施布局。美國大力推動5550億美元的清潔能源計劃,在基礎設施、清潔能源等重點領域加大投資,并重點補貼電動車的購買者和安裝屋頂太陽能的家庭。歐盟計劃2021年至20
10、30年間,每年新增3500億歐元投資,推進電動汽車、公共交通運輸等實現減排目標。德國將放棄化石燃料的目標提前至2035年,擬加速風能、太陽能等可再生能源基礎設施建設,實現100%可再生能源供給。日本在海上風電、電動汽車、氫能等14個重點領域提出了發展目標和具體的減排任務。中國于2020年9月提出力爭于2030年前二氧化碳排放達到峰值,并努力爭取2060年前實現碳中和的“3060”雙碳目標,開啟了“雙碳”目標引領下的高質量綠色發展新征程。中國還發布了2030年前碳達峰行動方案,以及一系列能源、工業、建筑、交通等重點領域和煤炭、電力、鋼鐵、水泥等重點行業的實施方案,出臺了科技、碳匯、財稅、金融等保
11、障措施,形成了碳達峰、碳中和“1+N”政策體系,并明確了相關的時間表、路線圖、施工圖。隨著氣候變化問題的日益緊迫,全世界已經充分意識到人類社會未來發展必須與碳排放“脫鉤”,在做好節能減排的同時,更多地利用可再生能源。同時,綠色經濟帶來的綠色產業發展正日益成為許多國家,尤其是新興發展中國家,推動經濟結構調整,實現經濟快速發展的重要機遇。在這個過程中,5G、云、大數據和人工智能等關鍵數字技術,正扮演著越來越重要的角色。放眼全球,越來越多的國家已經從過去被動應對氣候變化,轉變為主動擁抱綠色發展,人類社會正在加速邁向綠色發展的新時代。9綠色發展 2030 展望2綠色發展 2030 展望VISION F
12、OR GREEN DEVELOPMENT 203010GREEN DEVELOPMENT 2030綠色發展 2030 展望未來,綠色發展將在能源、工業、交通、建筑、數字基礎設施等各個方面改變人類的工作與生活??稍偕茉闯蔀橹髁魑磥?,近海海面將遍布漂浮式光伏電站,也將聳立著直徑超200米的風機;廣袤的撒哈拉建立起全球未來,隨著數字化、智能化技術的發展和大規模應用,電力在生產環節、輸配電環節、用戶端和儲能端都將實現測量、控制、調節等全方位、自主、協同發展。此外,儲能技術和分布式綠色電源的發展將使能源流和信息流雙向互通,大幅度提升能源系統的可靠性、穩定性和安全性。電力生產環節將越來越綠色化、低碳化。
13、未來十年,清潔能源的使用將日益廣泛,傳統化石能源將逐步被風電、光伏、水電等可再生能源發電代替。到2030年,全球可再生能源占發電總量比例將超過50%,光伏的度電成本將低至0.01美元,全球裝機總量將超過3000GW,比2020年提升10倍以上。未來,輸配電將更加智能化。數字技術可以有力推進輸配電網絡的智能運維、狀態監測、故障診斷等綜合管理能力,實現運行狀態的全面感知,提高設備故障響應速度。運維效率也將獲得大幅提最大的光伏發電廠。超級電網將電力從一個大洲輸送到另一個大洲。依靠兼具融合、開放、智能等特點的能源云,虛擬電廠將打破傳統的發電廠和用電用戶邊界,協調分布式風電、太陽能光伏、存儲系統和其他靈
14、活的負載;儲能技術、無線充放電、消費側雙向融合等將有望進入千家萬戶。Renewable energy is going mainstream可再生能源成為主流50%30%2030 年可再生能源發電占比2030 年消費端電氣化比例2030 年增加 倍儲能累計裝機容量2011綠色發展 2030 展望升,自主協同、自主檢測、自主跟蹤等將可以精準定位并迅速排除能源系統中的故障。虛擬電廠把屋頂光伏、小型風力電站,電動車、家用儲能系統等聯接起來,提供穩定的電力供應。能源消費端的電氣化將加速推進,交通、工業等化石能源的使用大戶將逐步電氣化,根據智能世界2030報告,電能占終端能源消費比重將從2020年的約2
15、0%達到2030年的30%。同時,通過數字技術精準快速的定位高能耗、高碳排放用電環節,用戶能夠更精細化地管理自身能源消耗,從而更好地優化電力調度和匹配方案,達到提升用電效率,降低碳排放的目的。此外,儲能技術的進步和大規模應用,將成為能源體系的重要調節器,全球儲能累計裝機容量將從2020年的17GW增至2030年的358GW,增加20倍以上。儲能技術將有效地解決風光水等可再生能源固有的不穩定、不連續、質量差等問題,并通過數字化技術與電網的雙向融合,實現源、網、荷、儲等各能源參與方互聯互通,起到削峰填谷、需求響應、調峰輔助、平衡供給等作用,實現電網的靈活、高效、穩定可靠、綠色低碳。未來,數字化技術
16、將推動機器人越來越智能化,機器人的使用將更加廣泛。例如自主移動機器人通過豐富的環境感知能力、基于現場的動態路徑規劃能力、靈活避障能力、全局定位能力等在生產和倉儲領域實現貨物的智能揀選、移動、出入庫以及上下生產線,將極大地減少相應的人工成本。根據華為智能世界2030報告預測,到2030年,每萬名制造業員工將與390個機器人共 工業走向綠色生產未來,數字工廠里遍布的機器人將自主完成物料上線、生產制造、質量檢測、下線封裝、打包入庫、出庫裝車等一系列工作。虛擬工廠中,全球的工程師、設計師、專家等將融合到同一個場景中,共同進行產品規劃、設計、模擬等復雜的工作,甚至在數字工廠中完成整套產品規劃。能夠支持多
17、人共創內容的平臺使大家能夠創建和仿真與現實世界高度貼合的虛擬3D世界。3D打印使模具不再是工業生產中的必需,數字化柔性生產可以直接省去模具制造、產線調整等環節,讓消費者自己設計,自己生產,打造全新的個性化生產模式。供應鏈上下游實現完全透明化和可視化,企業可實時監控產業鏈上下游的物質流和信息流。The industrial sector will go green工業走向綠色生產2030 年,每萬名制造業員工將與390個機器人共同工作12GREEN DEVELOPMENT 2030綠色發展 2030同工作。未來,數字化柔性生產將有望改變從生產到消費的全過程。數字技術提供的海量數據,使企業可以更加
18、直接和精準地了解客戶需求。同時,柔性生產中的模塊化設計可以讓消費端更多的參與到生產過程中。通過對產品設計、任務分配、設備功能、物流配送等環節的柔性化重塑,實現以消費端為主的新生產模式。數字化柔性生產將大大縮短產品研發周期,提高周轉,降低能源、資源浪費,實現綠色低碳化發展。未來,工廠將越來越數字化、智能化、綠色化。通過5G、人工智能、物聯網、云計算、數字孿生、區塊鏈等數字化技術在工業制造領域的應用,生產過程將可以實現物質流、能量流、信息流等的采集監控、智能分析、精準控制和精細管理。通過智能化生產和管理,智慧工廠將極大地提高制造和運維服務效率,推動生產、運維、質檢、封裝等全流程碳減排。未來,供應鏈
19、也將會在數字化的助力下,變得更加透明和可預測。通過采集和分析供應鏈中的上下游訂單、物流以及庫存等相關信息,將可實現產業鏈上下游訂單、生產、物流信息透明化和可視化,降低供應鏈風險。同時,通過各類傳感器傳輸的倉庫的溫度、濕度、灰塵、煙霧濃度等信息,企業將可以實時監控運營環境,并利用IoT、RFID、二維碼等技術,對貨物出入庫信息進行自動識別和登記,掌握存儲貨物狀況。此外,利用全球定位系統、人工智能、5G、IoT等技術,對接物流系統中各種交通工具的運營數據,企業將能夠對移動過程中的貨物進行實時監控,迅速優化運輸資源和路線,確保物資準時、安全地到達。未來,隨著云計算、物聯網、大數據、人工智能等數字技術
20、的引入,供應鏈將向供應網轉型,讓每個環節所需的上游物資都有多重的供貨備份,并可以通過多路徑送達。通過加強企業內外部的互聯互通,打造多觸點的協同供應生態系13綠色發展 2030 展望未來的交通出行,將加速向電氣化領域轉型,尤其在電動汽車領域,車、樁、網、儲智能協同,實現更安全、更綠色、更智慧的出行。未來,在完善的電力基礎設施和電池技術快速進步的推動下,清潔電能將成為道路和鐵路交通中最主要的能量來源。其中電動汽車,既是交通工具、用電設施,同時也是儲能設施,將成為電力系統與交通系統融合的關鍵樞紐。隨著電池成本下降和性能提升,以及自動駕駛技術的快速發展,電動汽車將獲得越來越多消費者的青睞,預計到203
21、0年,全球電動汽車的銷量將有可能突破4000萬輛,與燃油車二分天下。 交通出行的綠色發展離不開相關的支持體系。以電動汽車為例,未來,電動汽車充電基礎設施將快速發展,據國際能源署(IEA)和相關報告預測,到2030年全球私人充電樁預計保有量將達1億臺,總充電功率達1500GW,總充電量達800TWh。其中公共充電樁預計保有量達2000萬臺,總充電功率達1800GW,總充電量達1200TWh。隨著包括WiFi設備、微波檢測設備、北斗定位地面站等設備的大規模部署,以及自動駕駛、5.5G、6G通信感知融合技術的廣泛應用,公路和鐵路網將在多維感知、信息互聯互通、設備自動控制、自主決策、智慧管控等諸多方面
22、實現跨越式發展,如實現厘米級的定位精度,毫米級的成像分辨率等。公路、橋梁、信號燈等交通基礎設施將能夠實現彼此間的信息統,杜絕鏈條中“最弱一環”效應。2030年,1.45億輛具有自動駕駛功能的新能源汽車奔馳在世界各地,提供共享服務,數以萬計的采用翼身融合技術的新能源民航飛機在全球的機場間穿梭。新能源貨輪活躍在世界各個港口之間,海上光伏電廠為其提供綠色能源補給。交通互聯網使新能源汽車能夠與公共交通、共享自行車服務、共享摩托車服務、人行道結合,輕松通過各種交通方式轉接運送乘客和貨物到達最終目的地,從而減少擁堵和碳排放。Comprehensive electrification in transpor
23、tation交通全面電氣化2030年2030年2030年1.45億輛新能源汽車1億臺全球私人充電樁680GW汽車儲能交通全面電氣化14GREEN DEVELOPMENT 2030綠色發展 2030互聯互通和自動控制,并與交通工具、交通參與者協同聯動,主動檢測路網運行異常,及時上報道路擁堵、設備故障,并聯網發布跨區域交通信息及事故信息。同時,車輛智能化水平的提高,加之路網運行的全面感知能力,車、路有望實現一體化運行監測,在發現公路通行異常后,可自主實施車路協同、區域路網協同管理、出行信息服務等智能服務。隨著儲能技術的發展和電網的智能化與靈活性提升,微觀的儲能單元如電動汽車等將全面參與能源系統雙向
24、互動。國際能源署(IEA)于2021年4月發布的全球電動汽車展望報告預測,未來10年,全球電動汽車保有量將持續增長,2030年將達到1.45億輛,相當于2020年儲能裝機的40倍,汽車儲能規模達到680GW。屆時,作為負荷具有高度靈活和可調節性儲能單元的電動汽車,將可以自主參與電力市場雙向交易,不僅降低充電時對電網的影響,還可以為電力系統提供更加靈活和分布的資源。Future buildings will operate at net zero carbon未來建筑進入零碳運行20302050新建建筑進入零碳運行時代100% 的建筑將實現零碳運行 未來建筑進入零碳運行到2030年,全球新建建筑
25、將主要為零碳運行建筑。通過建筑設計的改良、節能環保新材料的使用,充分利用自然界的風和光,零碳運行建筑將可大幅度減少電燈、空調、暖氣等使用。利用太陽能、風能和有機垃圾發酵產生的生物質能等能源,將使建筑達到“零能耗”。利用屋頂收集的雨水沖洗馬桶或灌溉植物,減少對自來水的需求,將使建筑達到“零廢水”。將無機垃圾制作成家具或建筑材料,將實現“零廢棄物”。15綠色發展 2030 展望根據全球建筑建設聯盟發布的2021年全球建筑建造業現狀報告顯示,2020年建筑業占全球終端能源消費量的36%,占與能源相關二氧化碳排放量的37%。與此同時,全球每年新建筑還在快速增加。根據國際能源署和聯合國環境規劃署發布的2
26、019年全球建筑和建筑業狀況報告,到2060年,全球人口有望達到100億,其中三分之二的人口將生活在城市中。要容納這些城市人口,需要新增建筑面積達2300億平方米,相當于現有建筑存量翻倍。如此巨大的建筑需求,意味著建筑業溫室氣體排放量將持續上升。預計從2030年起,所有新增建筑將全面進入零碳運行時代。到2050年,100%的建筑將實現零碳運行。通過數字化和智能化技術的深度應用,零碳運行建筑將可建立一種基于無人化、感知型的自動、智能交互系統。通過傳感器實時監控并獲取整個建筑的運營環境和條件數據,將照明、電表、水表、水泵、供暖、火災報警器和冷水機組等核心系統與控制系統聯系起來,通過云端智能的復雜算
27、法,零碳運行建筑將自動做出節能的運營決策。例如,樓宇自動控制系統可以根據入住率,決定何時打開和關閉大樓中不同區域的空調、照明、電梯、通道和遮陽等設備。未來的零碳運行建筑也將有更高的舒適度。比如自動控制系統可以將內部溫度保持在宜人的水平,而新型材料的運用可以減少外部噪音污染,幫助住戶更好的入眠。 綠色數字基礎設施成為基本要求2030年,根據智能世界2030報告,聯接數量將達到2000億,通用計算總量提升10倍,AI計算總量提升500倍??稍偕茉闯蔀閿底只A設施的主流供能方式,數字基礎設施運維全面自動化,通過神經網絡、知識圖譜和領域遷移等技術,數字基礎設施大幅提升運維效率,不僅可以代替人工解決大
28、量重復性的、復雜性的計算工作,還可基于海量數據提升數字基礎設施的預防和預測能力,通過數據驅動差異化的服務模式,使能高度自動化和智能化的數字基礎設施運營。16GREEN DEVELOPMENT 2030綠色發展 2030構建全面綠色低碳化、柔性高效化、智能自動化的數字基礎設施將成為未來發展的重點領域。未來的數字基礎設施將實現主流供能方式綠色低碳化,風電、光伏、水電等可再生能源將成為普遍的供能方式。尤其是分布式、小型化的風電和光伏將在2030年為超過80%的數字基礎設施供電,比如在數據中心園區和屋頂建設分布式光伏電站,或在周邊區域建設大型光伏、風電或其他清潔能源電站,直供數據中心。此外,儲能技術將
29、在數字基礎設施中廣泛應用,不僅解決了可再生能源不穩定等問題,還可實現數字基礎設施與智能電網的雙向供電,實現數字基礎設施的商業價值最大化。隨著新材料、新器件、新架構、新算法、新理論的應用,數字基礎設施的能效也將提升百倍。未來的數字基礎設施建設將更加柔性高效。不同于目前數據中心大部分為傳統室內站建設模式,未來的數據中心將呈現以柜替房、以桿替柜的多元建設模式。此外,數據中心傳統混凝土的建筑也將被預制裝配式建設模式代替,數據中心的建設和擴建將更加靈活高效、占地更少、建設周期更短、建設成本更低。1000個機柜的數據中心過去可能需要20個月,未來可能只需要數月即可建成,滿足業務快速上線要求。隨著大數據、人
30、工智能、神經網絡等技術的快速發展,數字基礎設施的運營維護將實現智能化和自動化。海量的數據和更加智能的數字基礎設施將具備預防、預測能力,可以實時、迅速地對運營過程中出現的問題進行干預,大幅度降低運營維護成本,減少運營維護時間,提升響應速度,增加可靠性,提高數字基礎設施利用率和運營收益。Green digital infrastructure is becoming a basic requirement綠色數字基礎設施成為基本要求2030 年,數字基礎設施能效將提升100倍17綠色發展 2030 展望Low-carbon living is gaining tractionE-Health On
31、line Education Digital Tourism 零碳生活成為新時尚2030 年全球在線醫療達到4318億美元,增長超過10倍2030 年預計中國在線教育將增長23倍2030 年使用虛實結合的增強現實和虛擬現實進行數字旅游的用戶數達到10億零碳生活成為新時尚18GREEN DEVELOPMENT 2030綠色發展 20302030年,依托物聯網、人工智能、高靈敏的生物傳感器、云端存儲的海量健康數據,以及大型醫療設備的小型化和便攜化,實現居家遠程醫療成為可能?;颊咦悴怀鰬艟涂梢栽诰€與醫生問診,并獲得線上電子處方。根據美國聯合市場研究公司報告,預計到2030年,全球遠程醫療市場規模達4
32、318億美元,增長超過10倍。遠程醫療將大幅度減少患者在家與醫院之間的交通需求,尤其是將免去邊遠地區患者千里迢迢到大城市看病的奔波之苦,在方便醫患雙方的同時,促進醫療的低碳發展。2030年,在線教育將更加普及。隨著人工智能、大數據、云計算、物聯網、虛擬和增強現實等技術的進一步發展,在線教育可以突破時間和空間的限制,萬里之外的學生也可以享受與本地學生一樣的名師指導。根據摩根士丹利分析師報告,預計到2030年,中國在線教育將增長23倍,不僅可以將優質的教育理念和內容,帶給更多的學生,尤其是偏遠地區的學生,還可實現溫室氣體減排,助力綠色教育發展。2030年,數據將構建出眾多旅游景點的數字空間,這些數
33、字空間與物理世界共同組成了一個虛實融合的世界。在虛擬旅行中游覽“真實的”山川、流水,瀏覽名勝古跡的同時還可以對話先哲,一起悟道。根據智能世界2030報告,2030年,各種虛實結合的增強現實和虛擬現實用戶數將達到10億。我們預計這些用戶都將使用數字旅游服務,也就是說,2030年使用虛實結合的增強現實和虛擬現實進行數字旅游的用戶數達到10億。GREEN DEVELOPMENT 2030綠色發展 203019數字化、低碳化使能綠色發展3數字化、低碳化使能綠色發展DIGITALIZATION AND DECARBONIZATION: POWERING GREEN DEVELOPMENT20GREEN
34、DEVELOPMENT 2030綠色發展 2030數字化和低碳化是驅動綠色發展的雙引擎綠色發展已經成為全球經濟發展和社會進步的基本要求。當前,數字經濟正在成為推動全球經濟發展的關鍵引擎,其背后是千行百業數字化轉型的洶涌大潮。然而隨著全球氣候變化問題的日益嚴重,經濟的發展和社會的進步,還必須以不破壞自然環境為前提,可持續的綠色發展的背后是千行百業低碳化轉型的迫切需求。因此,進入綠色發展新時代,一方面要通過數字化謀發展,另一方面則需要通過低碳化確保發展的可持續性。數字化和低碳化是推進綠色發展的雙引擎。Digitalization and decarbonization: Two drivers o
35、f green development數字化和低碳化是驅動綠色發展的雙引擎使能低碳化發展激發數字化潛能數字化使能低碳化發展物質、能量、信息是世界構成的三要素,它們自身的動態流轉,以及相互之間的協同約束關系,是我們把握未來綠色發展挑戰和方向的出發點。當今世界正在經歷的以人工智能、云計算、大數據、物聯網、5G等為代表的數字技術變革,通過信息流提升物質流和能量流的效率,從而達到減少碳排放的效果。放眼未來,數字技術將在各行各業推動能源結構轉型、效率提升,是實現綠色低碳化的重要途徑和抓手。根據全球電子可持續發展倡議組織(GeSI)發布的SMARTer2030報告顯示,未來十年內數字21數字化、低碳化使能
36、綠色發展技術有望通過賦能其他行業貢獻全球碳排放減少量的20%,是自身排放量的10倍。數字技術主要通過網絡化、數字化、智能化的技術手段來使能行業低碳化轉型,同時提升政府監管和社會服務的現代化水平,促進形成綠色的生產生活方式,最終推動經濟社會綠色發展。數字技術在降低碳排放、碳移除和碳管理方面都將發揮重要作用。所謂的碳中和主要包括碳的排放、碳的移除。如果碳的排放和移除相等,即可實現碳中和,在這個過程中始終伴隨著碳的管理。在降低碳排放方面,數字化在能源供給側和消費側都發揮重要作用。能源供給側包括傳統能源和清潔能源,對傳統能源來講,數字技術提升供能效率,降低環境破壞程度;對于清潔能源,數字技術助力解決清
37、潔能源消納與穩定兩大問題。能源消費側包括工業、建筑、交通和生活,數字技術使能工業智能化綠色制造和能源管理,使能建筑全生命周期降碳,促進交通、提升運輸組織效率。在生活方面,數字技術使能智慧醫療、教育、文旅、金融等。在碳移除方面,數字技術提升Digitalization enables decarbonization數字化以10倍杠桿效應使能低碳化2030 年全球 ICT 行業碳排放占全球碳排放的 1.97%2030 年,ICT 技術將通過賦能其他行業,幫助減排全球碳排放的 20%22GREEN DEVELOPMENT 2030綠色發展 2030生態固碳效率。碳管理方面,碳核算監測、碳交易、碳金融
38、等也離不開數字技術。針對當前業界提到的數字化回彈效應4,其本質是非技術的,根源在于經濟學和人類行為,具有動態性和系統性。對于能源、交通、建筑和工業的數字化轉型,數字技術本身是中性的,無論其帶來的效率提升和成本節省的大小,這些碳排放密集型行業始終需要通過碳交易、碳價格等系統級碳減排機制進行強度和總量雙控。另外,數字技術賦能傳統行業,實際上是直接或間接改變了人的行為以及人與人、人與組織之間的相互關系,在此過程中通過如碳普惠激勵機制等的合理政策設計引導,也可以減少數字回彈的負面影響。低碳化發展反過來會進一步激發數字化的無限潛能。主要表現在兩個方面:一方面,社會對綠色低碳發展的迫切需求,在促進數字產業
39、本身可持續發展的同時,正在倒逼各行各業進一步加速數字化應用創新和轉型的進程。特別是傳統行業的低碳發展,除了自身高碳高污染工藝需要技術革新外,還需要解決供需矛盾、資源利用率低等導致的資源浪費問題。針對這類問題,數字化轉型是重要手段,各行業生產過程中產生的數據經過處理和傳輸成為可流通的信息和知識,通過對行業數據的智能化處理,可提高生產效率,并且構建以數據信息為基礎的共享合作生產關系,催生共享經濟、循環經濟等新商業模式,提高能效和資源效率。另一方面,低碳化驅動下產生的可再生能4回彈效應指當一個產品或者服務的效率提升后越來越便宜,在其他條件不變的情況下,需求就會增加。很多人因此擔心,由引進數字化產生的
40、碳減排就可能會被部分或者全部抵消掉,甚至產生更多的碳排放,這就是數字化的回彈效應。Decarbonization unleashesthe potential of digitalization低碳化激發數字化潛能低碳化驅動行業數字化滲透率數字基礎設施使用可再生能源15%80%低碳化激發數字化潛能23數字化、低碳化使能綠色發展源,可以首先用來解決數據中心等數字基礎設施的電力需求,這部分用電增量可通過購買可再生能源配額解決,或者結合數據中心負載特點和合理的供電系統設計,部署現場可再生能源發電。這樣,不僅可以解決數字基礎設施能耗增加的問題,還可以降低數字化成本,進一步推動數字化的大規模應用。中國的
41、“東數西算”工程,通過加大數據中心在西部布局,可以就近消納西部可再生能源,并利用規模優勢,提高算力使用效率,降低單位能耗?!皷|數西算”工程不僅很好地解決了數字化帶來的“回彈效應”,還可以進一步滿足各行各業,尤其是東部產業對數字化算力的需求。同時,規?;瘞淼某杀窘档?,又可以使更多的行業和用戶更經濟地利用數字技術,從而賦能行業應用更多低碳技術和方案,形成持續的正向反饋。 數字化與低碳化相輔相成,共同驅動綠色發展數字化和低碳化相輔相成、協同發展是經濟社會高質量發展的內在需求。為了更好的評估數字化和低碳化對綠色發展的促進作用,我們提出從數字基礎設施能效提升、可再生能源發展和行業數字化轉型程度三個維度
42、,對綠色發展進程進行評估。我們預測,到2030年,數字基礎設施能效提升100倍,可再生能源發電量占比超50%,行業數字化滲透率達到50%。24GREEN DEVELOPMENT 2030綠色發展 2030數字化與低碳化的結合具有深遠意義,依托于數字基礎設施能效的不斷提升,以及可再生能源的不斷發展,數字技術將以更強大的動能推進千行百業的數字化和低碳化轉型,在堅持綠色可持續發展目標的基礎上,提高產業經濟的發展效率和質量,加速推進人類社會的綠色發展進程。Areas for assessing green development綠色發展評估維度綠色發展評估三維度行業數字化滲透率2030 年50%數字基
43、礎設施能效提升2030 年100倍可再生能源發電量占比2030 年50%25數字化、低碳化使能綠色發展的三大創新方向4數字化、低碳化使能綠色發展的三大創新方向THREE INNOVATION PATHWAYS: HOW DIGITALIZATION AND DECARBONIZATION POWER GREEN DEVELOPMENT26GREEN DEVELOPMENT 2030綠色發展 2030隨著數字化加速發展,數字基礎設施規模不斷擴大,根據智能世界2030報告,預計2030年聯接數量將達到2000億,通用算力增長10倍,人工智能算力增長500倍,需要不斷提升數字基礎設施能效,來應對能耗
44、增長。當前全球可再生能源發電量占比約28.6%,要在2030年實現可再生能源發電量占比50%的目標,需要依托數字化技術和電力電子技術的融合創新。數字技術在通過提升效率促進人類社會快速發展的同時,也使能了全社會的低碳化,但當前行業數字化滲透率僅20%,需要持續提升行業數字化滲透率,使能行業綠色發展。要解決上述挑戰,需要在提升數字基礎設施能效、加大可再生能源占比、使能行業綠色發展等方向進行持續創新,加速全社會的綠色發展。Three innovation pathways of green development綠色發展三大創新方向27數字化、低碳化使能綠色發展的三大創新方向方向一:提升數字基礎設施
45、能效為了持續提升數字基礎設施的能效,需要在站點、網絡、數據中心、運營等維度進行創新。在站點維度,要通過理論、材料、器件、架構的創新,比如通過以無源補有源、以光補電的方式持續提升設備能效。在網絡維度,要持續通過系統架構,軟件節能創新等提升整體能效。在數據中心維度,要通過 L1 到 L3 多維創新,實現最優能效。在運營維度,要通過指標體系評估、低碳自智網絡,牽引用戶轉向高能效基礎設施,發揮數字基礎設施的最佳能效。28GREEN DEVELOPMENT 2030綠色發展 2030網絡運營:通過指標體系,精準衡量與優化網絡能效用戶運營:通過用戶遷移釋放老舊設備和資源,提高能效智慧運營綠色站點極簡網絡綠
46、色數據中心 Improving the energy efficiency of digital infrastructure提升數字基礎設施能效29數字化、低碳化使能綠色發展的三大創新方向通過理論、材料、器件、架構的創新,打造綠色站點按場景來看,站點有無線站點、有線站點等。站點能耗主要有兩部分,一部分是設備配套系統,如空調、電源等的能耗,一部分是設備本身的能耗。站點配套系統能效提升主要創新方向有站點可再生能源、重構站點形態等。設備能效提升創新方向聚焦在提升設備使用階段的能效。站點設備80%的碳排放發生在使用階段,設備原材料提取階段碳排放占比約11.5%,設備生產、運輸階段碳排放僅占比4.6%
47、。無線站點:原生高能效設備、站點極簡架構,系統性、多維度提升能效未來十年,為了滿足大眾隨時隨地良好網絡體驗的訴求,為了萬物互聯和支撐社會的數字化轉型,無線網絡流量仍有百倍的增長需求。在全球各行業綠色化的背景下,為了避免移動網絡的功耗隨著流量線性增長,需要全鏈路全周期的原生綠色站點,實現比特能效百倍提升。過去移動基站設備的設計,以提升性能作為主要目標。面向未來,設備能效要作為基礎因素考慮,需要從能量傳播的全鏈路上創新綠色節能關鍵技術,如能源供給側的站點配套設備,能源使用側的基站主設備,甚至幫助終端節能的無線綠色空口技術。站點極簡化,通過整站視角的系統化設計,從各節點轉換效率、供電鏈路的線路損耗以
48、及空調等配套設備的功耗優化等方面提升站點供電鏈路能效。通過站點架構創新,如BBU集中化、全室外免空調站點等,減少空調等非功能性設備的使用。通過重構站點形態,站點從機房變機柜,機柜變掛桿,站點能效從60%提升至97%。對于存量機房,采用精確制冷、升壓供電方式實現免增機房、免換線纜、免增空調改造,機房能效提升至80%;對于新建場景,采用以機柜替代機房,免30GREEN DEVELOPMENT 2030綠色發展 2030土建機房,能效可以從60%提升至90%。此外,針對差市電/無市電通信站點,充分利用光伏發電替代油機發電,實現站點綠色的普惠供能。杭州移動、移動設計院對室外站點進行極簡改造,電源效率從
49、89%提升到96%,同時利用節省的空間安裝光伏發電,單站每年減少碳排放8噸。原生高效設備,通過模塊形態、架構、工藝、材料、算法等多維度多學科綜合挖掘時頻空碼功率等多維度節能機會,不斷提升設備能效。通過“無源補有源”,從射頻有源功率提升,逐步向射頻有源聯合無源口徑綜合提升演進是未來AAU功耗降低演進方向之一。擴大天線口徑后,采用更小的射頻發射功率即可實現原來需要大功率才能實現的小區覆蓋,大幅降低基站能耗。另一方面通過提升設備的動態能力也是重要方向之一,在不同的忙閑情況下設備均能達到最高比特能效。除了上述能效提升手段,還需要進一步研究其他高能效技術與理論,如無線光基站,語義通信,智能超表面等。有線
50、站點: 通過以光補電、智能休眠等技術創新,實現能效提升未來10年,全球千兆以上及萬兆家庭寬帶網絡滲透率分別達到55%和22%,家庭月均網絡流量增長8倍,達到1.3TB。為了降低因此帶來的能耗增長,需要持續提升有線站點的能效。有線站點能效提升,當前通過無源替有源的方式,在家庭場景使用FTTH技術全面替代銅線/Cable接入,預計提升能效60%,在園區場景使用POL技術,預計提升能效100%150%;通過低維化、小型化的全光交換技術,構建廣覆蓋的全光交換站點,相比電交換,能效提升80%100%。未來仍需通過以光補電的方式持續提升設備能效,比如通過光電混合結構性提升30%的設備能效。此外設備動態休眠