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“双碳”目标 数字化的新阵地

冰川消融、海平面上升、极端天气事件不断出现······气候变暖带来的一系列问题,正影响着在地球上生活的我们每一个人。

冰川消融、海平面上升、极端天气事件不断出现······气候变暖带来的一系列问题,正影响着在地球上生活的我们每一个人。

减少碳排放是应对气候变暖的办法之一,人类制定的目标就是“零碳排放”。当前,已有20多个国家和地区提出了“零碳国家”的目标,向绿色低碳转型已经成为全球统一的行动。

每天用空调、开火做饭、开车等都有炭排放,都与碳有关系。每一个人、每一小步节能,都可以为碳中和做出一点贡献。但完成碳中和的任务依然非常艰巨的,而且是一个漫长的过程。

2020年,我国首次提出“碳中和碳达峰”的双碳目标,“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。”

在实现碳中和碳达峰,达到“零碳国家”目标的过程中,除了采用新能源外,还有什么可行的路经?科技甚至数字化技术在其中能发挥什么样的作用呢?

“双碳”目标是杆秤

要做到心中有数

碳中和就是“零碳”。

碳中和(Carbon Neutrality)是指释放的二氧化碳(准确说是温室气体)和吸收的二氧化碳相当,这样大气中二氧化碳含量就不会增加。

因为释放的碳与吸收的碳相抵了,因此一般来说,碳中和也可以称为“零碳”。

首先,在很多情况下,碳中和仍不可避免会释放一些二氧化碳,但可以通过植树造林或购买碳信用的方式抵偿(Carbon Offset)。这也被称之为“净零碳(Net Zero Emission)”,因为这只是“碳收支”相抵的结果。

其次,更严格的“零碳”是“总零碳(Gross Zero Emission)”,即完全抛弃化石能源,只用太阳能、风能等可再生能源,这样系统内就不会有任何新增的碳排放。

基于碳排放被认为是气候变化的“罪魁祸首”,所以碳中和就成为“釜底抽薪”应对气候变化的唯一方法。

不同国家提出碳中和的时间表,中国时间跨度最短,只有30年。

当前,已有20多个国家和地区提出了“零碳国家”目标,大多遵循的是“净零碳”的原则,和中国提出的碳中和一致。

其中,苏里南、不丹已实现碳中和。

欧洲国家如芬兰、奥地利、冰岛、瑞典宣布在2035-2045年间实现零碳,多个欧盟成员国、英国等宣布在2050年实现零碳。

在东亚,韩国承诺2050年实现零碳,日本则承诺“在本世纪下半叶尽早实现零碳”。

相比之下,中国提供2030年碳达峰、2060年实现零碳目标,更加理性。

专家认为,如果考虑到经济发展阶段的因素,计算从达峰到零碳的年数,欧洲国家多在50年以上,中国只有30年,这也显示出中国的责任担当与巨大决心。

明确中国的碳排放数据。

2020年,我国二氧化碳排放量大约103亿吨,其中,煤炭、石油、天然气排放达到95亿吨,约占二氧化碳排放92%。

其中我国总煤耗量约36亿吨,折算成标准煤大约28亿吨,煤炭一年大约排放73.5亿吨二氧化碳。

中国石油消耗7亿多吨,折成标准煤约9亿吨,排放二氧化碳15.4亿吨。

天然气消耗量折成标煤是4亿吨,排放二氧化碳6亿吨。

另外一部分是各种小的比如沼气、生物质等其他的排放,约占总排放量的8%左右。

如何计算一个城市或者一个家庭的炭排放量?

澳大利亚国家工程院外籍院士、南方科技大学创新创业学院院长刘科介绍说,看一个城市的碳排放,只要看一年耗多少万吨煤炭,耗多少万吨天然气,耗多少万吨油,再加上耗电量导致的发电端的碳排放,这个城市二氧化碳的排放的总量就可估算出来了。

这样算出来的碳排放量基本上占实际排放量的92%左右,其它如秸秆、沼气及垃圾燃烧等只占8%左右。

中国14亿人口,人均二氧化碳排放大概7.4吨,一个三口之家每年平均排放22吨二氧化碳,这是一个天量的数字。

每一个人、每一小步节能,都可以为碳中和做出一点贡献,但完成碳中和这个任务还是非常艰巨的,而且是一个漫长的过程。

新能源汽车

实现“双碳”目标

数字化是必不可少的可行路经

专家们提出了实现碳中和的众多路经,每一种路经都非常关键。

如通过现有煤化工与可再生能源结合,实现低碳能源系统;利用煤炭领域的碳中和技术——微矿分离技术,降低碳排放;利用光伏与农业的综合发展,将光伏与农业、畜牧业、水资源利用及沙漠治理并举,实现光伏和沙漠治理结合,及光伏和农业联合减碳;峰谷电与热储能综合利用,火电厂是半夜也不能停的;利用可再生能源制甲醇,然后做分布式的发电,等等。

那么,数字化转型能赋能我国“双碳”目标的实现吗?答案是肯定的。

首先,数字化转型已经成为促进可持续发展的最佳工具。

中国“十四五”规划和2035年远景目标纲要中,碳中和路线图非常明确,并将数字经济、新能源、创新等要素作为实现碳中和目标的关键支柱。

政府和相关行业都已经意识到,数字化是促进可持续发展的最佳工具,数字化转型加速。

其次,通过数字化技术提升能源使用效率,对于大多数企业来说仍是实现可持续发展的最佳途径。

面对碳中和大考,有效的方法是提升新能源比例,提高能源使用效率,增加电力使用比例等。不过,无论是新能源发展,还是改善电力结构等吗,都需要一个过程,会受制于行业发展现状。因此,通过数字化技术提升能源使用效率,对于大多数企业来说仍是实现可持续发展的最佳途径。

第三,通过提高能耗,可以显著降低工业流程、产品使用中的碳排放,就可以实现碳中和。

能效永远要提高,提高能效是世界上成本最低的减碳路线。加入WTO 二十年来,我国能效提高了很多。但由于我国经济和生产水平的飞速发展,碳排放增加了,随着能效的提高,炭排放增加速度减缓了。

提高能效确实是成本最低的减低碳排放的方式,也是最应该优先做的,同时单靠能效提高,不能达到碳中和。

第四,数字化促进能源行业转型、循环经济发展和生态圈协作增强。

在减碳发展背景下,可持续发展呈现出新趋势。数字化要让能源变“轻”。能源行业整体转型迫在眉睫,发展清洁能源是大势所趋,碳中和将全面推进全球电气化的进程。

循环经济受到重视。越来越多的企业通过循环经济重新利用原材料,以降低资源和能源的消耗,并将上中下游连接起来后,将产生规模经济价值。

生态圈协作增强。零碳城市、低碳经济区、零碳供应链在不久的将来都将成为现实。为推动可持续发展,把先进的数字化技术充分应用到自身和用户的工厂和运营中,建设零碳工厂、绿色工厂、灯塔工厂,开发绿色创新产品和绿色设计。

第五、数字化赋能传统行业碳中和。

目前高耗能行业主要有工业、电力、能源、建筑、交通等行业,其中工业领域的钢铁、石化化工、建材、有色金属等最为突出。为了实现“双碳”目标,除行业自身的技术升级外,还可以通过数字化技术的赋能助力降低碳排放。

据相关国际组织研究,未来十年内ICT产业有望通过赋能其他行业贡献全球碳排放减少量的20%。大数据、人工智能、物联网、区块链等技术与能源、建筑、交通、工业、农业等进行结合是促进降低碳排放的有力手段。

目前,工业互联网在制造业高质量发展中的价值已经显现,实现提质、降本、增效的效果。通过发展工业互联网,达到数字化转型的目标,进而实现对低碳发展的赋能。

数据中心新基建

减炭行动全面提速

早在2020年,数据中心就被列入国家“新型基础设施”的范畴。“新基建”提速,数据中心受到了前所未有的关注。

其实,在数据中心领域,高能耗、低算力等问题一直困扰着用户,各个国家在数据中心发展上都面临着淘汰旧技术、发展新技术等挑战。

毫无疑问,数据中心等正在成为技术创新的制高点。同样,在新型数据中心发展上,创新涉及技术与运营两方面,将统领新型数据中心的发展,也成为实现碳中和的重要举措之一。

腾讯推出碳中和全景图,不断探索数据中心碳中和实践与路经。

腾讯碳中和全景图

2021年1月,腾讯宣布启动碳中和规划,成为国内首批启动碳中和规划的互联网企业之一。

腾讯正在从数据中心、公司运营、产业助力、公益教育等方向发力,积极推进碳中和。

在数据中心方面,一是采用新清洁能源,如腾讯云清远数据中心厂房屋顶规划光伏发电组件,设计使用年限内年均发电量约1200万kWh。

二是采用新型技术,降低能耗。如第四代T-block技术采用更高效率的制冷和供配电架构。一个拥有30万台服务器的园区一年就能节省2.5亿度电。

在公司运营方面,利用楼宇能源智能管理系统节能降耗管理,推广智能照明系统、中水管理系统、过滤饮用水系统、生态陶瓷透水砖等。

在产业助力方面,如智慧出行,腾讯在建设、管理、运营、服务四个维度提出智慧化解决方案,助力城市交通网络的智慧化升级,提高交通效率的同时降低碳排放。

公益方面,在新冠疫情期间,腾讯会议支撑超过1亿人远程沟通,5个月节约社会成本714亿元,有效减少出行能源消耗。

阿里的碳中和有三个“环”,数据中心减排推陈出新。

9月26日,在2021年世界互联网大会乌镇峰会上,阿里巴巴CEO张勇表示,作为连接十亿级用户生态,千百万级商业经济数字平台,既要确保自身成为一家健康可持续发展的公司,同时也有机会与广大客户和伙伴搭建绿色和可持续的新商业生态,这也是历史的新课题。

阿里巴巴首席技术官程立说,目前仅从技术创新角度,阿里巴巴至少看到了“三个环”:实现企业自身发展中的减排是“内环”;助力平台企业、行业脱碳为“中环”;推动消费低碳环保是辐射范围更大的“外环”。

阿里云一直践行绿色数据中心理念,以低碳选址、清洁能源、液冷技术等融合AI应用,加速绿色节能技术创新及迭代升级。今年6月,阿里云还推出了“零碳云”计划:推动自身节能减排,输出数字减碳能力,支持绿色技术创新。

一方面,2020年,阿里云自建基地型数据中心交易清洁能源电量4.1亿千瓦时,同比上升266%,减排二氧化碳30万吨,同比上升127%。

阿里云张北数据中心就是行业内首个碳普惠试点项目,近3年来,已交易约4.5亿千瓦时清洁能源,累计减排二氧化碳近40万吨,在实现企业自身减排的同时,也为更多平台生态企业提供了“绿色算力”。自研的服务器液冷技术,可节省70%的散热能耗。

另一光面,自建数据中心能耗大幅度降低。阿里云杭州数据中心是全球最大的浸没式液冷服务器集群,其服务器浸泡在特殊冷却液,PUE(电源使用效率)逼近理论极限值1.0,每年可节电7000万度,节约的电力可以供西湖周边所有路灯连续亮8年。

而广东河源数据中心,采用深层湖水制冷,2022年将实现100%使用绿色清洁能源,将成为阿里巴巴首个实现碳中和的大型数据中心。

亚马逊在2019年与Global Optimism组织共同发布了《气候宣言》,目标在2040年实现所有业务线零碳排放。

亚马逊的探索有几个显著特点:

第一,大量使用可再生能源。亚马逊也在可再生能源的使用上设定了目标,到2025年实现全球基础设施100%使用可再生能源。

亚马逊在中国支持的第一个可再生能源项目是位于山东的 100 兆瓦太阳能项目,项目完成后,预计每年将产生 12.8 万兆瓦时的清洁能源。目前,亚马逊是全球最大的可再生能源企业采购商之一,在全球打造了206个可再生能源项目,包括71个公用事业规模的风能和太阳能项目及135个设施和商店的太阳能屋顶,总发电量超过8500兆瓦(MW)。

第二,通过技术创新降低云计算能耗。451 Research的一组调查数据显示,亚马逊云科技基础设施的能源效率是一般美国企业数据中心的 3.6 倍,亚马逊云科技比传统本地数据中心的碳足迹减少88%。

当前,亚马逊云科技也在探索构建绿色云服务的有效路径,比如服务器高可用性、数据中心散热技术、创新服务器设计等。

第三,亚马逊云科技在为企业提高敏捷性、弹性、加速创新和节约成本的同时,也提供比传统本地基础设施更好的资源利用率和能源效率。

如在数据中心的设计中,移除了传统的不间断电源(UPS),转而采用了集成在每个机架的小型电池组合自定义电源,进一步提高了能效和可用性;探索提高水资源利用率、减少冷却数据中心饮用水使用、减少总体水足迹的最佳实践;在不断探索更加创新的服务器设计提高能源效率等。

数字碳中和场景不断浮现

赋能传统行业炭中和

ICT企业在降低新型基础设施能耗和提高能效之外,也通过数字化,赋能传统企业降低能耗,走向碳中和。

IDC预测,从2021年到2024年,云计算技术的进一步应用可以防止排放超过10亿吨的二氧化碳。因此,上云将为企业的可持续发展注入强大动能。

在这方面,中外企业的做法有异曲同工之妙。

华为年初发布了数字能源零碳网络解决方案,旨在助力运营商实现零碳网络战略,并加速世界绿色可持续发展进程。

具体来看,华为零碳网络解决方案包含了极简站点、极简机房、极简数据中心、无处不在的绿电等。四大解决方案融合“智慧能源云”,通过源-网-荷-储一体化智慧管理,最终大幅度降低用电成本,提升能源效率。

为数字能源零碳网络解决方案将积极助力运营商向低碳可持续发展,加速世界碳中和进程。据介绍,华为数字能源在电力电子技术、信息通信技术和数字技术方面有深厚的积累,致力于绿色发电和高效用电两大产业板块,当前累计绿色发电3250亿度,节电100亿度,相当于种植2.2亿棵树。

去年疫情暴发后,阿里巴巴发力数字基建,向全社会开放即插即用的数字化能力,一方面帮助中小企业降本提效,同时也提升了不少企业的绿色值。

如阿里云协助开发的攀钢“钢铁大脑”,目前每生产1吨钢节省1.28公斤铁,每年可节省1700万元炼钢成本;阿里云协助垃圾焚烧发电企业瀚蓝环境提升了23%的燃烧稳定性;钉钉的无纸化办公已累计减少碳排放1100万吨,相当于固化6300平方公里荒漠……以阿里云、达摩院、钉钉为代表的技术力量,正不断凝聚创新力助推一个多维度、全覆盖的低碳发展体系。

而推动绿色低碳消费的探索,阿里巴巴已有不少积累。从2014年以来,菜鸟使用电子面单的包裹达到1000多亿个,节省纸张4000亿张;饿了么累计送出无餐具订单4亿单,减少碳排放达6400吨;银泰喵街全年累计回收空瓶2万多个,通过收银无纸化、发票小票电子化,节省1600吨纸等。

亚马逊助力赋能千行百业,协力实现可持续发展。亚马逊云科技与山东淄博市热力集团共同研发了“综合智慧供热平台”,让淄博热力实现了从传统管理模式到数字化管理模式的转变,极大地提升了业务和管理效率。

基于机器学习的精准供热模型投产后,不仅可以及时、准确地预测前端供暖调节需求、调整小区级和房间级的供暖策略,确保住户在整个供暖季都获得舒适的室温体验,同时还大幅节约了热能。

淄博热力集团能耗水平实现比行业平均水平降低30%,按目前北方地区约130亿平方米的总供热面积计算,如果10%的供热面积使用此方案,则预计每年减少标煤消耗440万吨,折合成本约50亿元,二氧化碳预计减排约220万吨,二氧化硫预计减排约3.6万吨,氮氧化物预计减排约3.3万吨,体现了此方案的重要社会价值和商业价值。

毫无疑问,“双碳”催生多个重要应用场景,越来越多的数字碳中和场景逐渐浮现。

如由于5G单站的功耗是4G的3倍,密度是4G的3倍,建设成本也是4G的3倍,运营商面临挑战。利用低碳机房的解决方案,从原来单网的节能,从基站到设备级到站点级再到网络级的节能,降低每个基站的能耗。

通过智慧低碳交通、智慧新能源设施、智慧资源循环利用、智慧生态走廊、智慧低碳住宅以及智慧可再生能源等层面,智慧城市可以有效赋能碳达峰与碳中和。

要实现碳中和,单靠数字化转型是不可能的,但是离开数字化,碳中和实现也是不现实的。

正如专家所言,目前我们正处在数字化与绿色化交汇的路口,这是我们所有人必须共同面对的挑战和机遇。

END

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