解读数字碳中和

本文主要是介绍解读数字碳中和，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

图：史江鸿《春雷》

近日，我做了一些有关碳中和的学习和调研，想写一篇文章来解读我对中国数字碳中和的理解，结果不小心就写了近7000字。鉴于文章较长，建议您根据下图所述文章结构，挑选感兴趣的部分进行阅读。

我并非知识的创造者，但在调研和梳理的过程中，我确实受益匪浅。愿您读完本文后，也能够对碳中和有一些认识，并从自身做起，为国家绿色转型贡献一份力量。

01 了解碳中和

1.1 什么是碳中和

2020年9月22日，中国在第75届联合国大会上首次提出了双碳目标。2021年是我国碳中和元年。

“双碳”目标又称“30·60”目标，是指我国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。

“双碳”就是指“碳达峰”和“碳中和”：

碳达峰：指碳排放量达到峰值后不再增长，并逐渐下降的过程；
碳中和：在特定时间内，每一个对象（全球、国家、企业、甚至某个产品）未来“排放的碳”与“吸收的碳”相等。

注意，这里的碳排放狭义上指二氧化碳排放，广义上指所有温室气体的排放。

1.2 中国为什么要双碳

中国实现双碳目标有两方面的原因，分别为环境问题和贸易问题。

首先来说环境问题。

如下图所示，在工业革命前的80万年里，地球大气中的二氧化碳含量一直保持在240ppm的均线上下。但工业革命之后，二氧化碳浓度一下子上升到目前的417ppm, 且再也没有回落。这就导致全球气温持续升高。

图：近80万年全球平均二氧化碳浓度变化（来源 NASA）

据研究，全球气温升高2°，将引起动物减少、虫害增多、海平面上升、沙漠扩大、水资源匮乏、极端天气等多重环境问题；而升高5°，则意味着城市消失、生物灭绝。因此《巴黎协定》确定了全球平均气温上涨幅度控制目标：将21世纪全球气温升幅控制在比工业化前水平高2℃之内，并进一步寻求控制在1.5℃之内。

《巴黎协定》（The Paris Agreement），是由全世界178个缔约方共同签署的气候变化协定。

中国实行双碳一方面是为了承担大国责任；另一方面，中国社会的发展离不开能源的使用，随着人口数量的增加和经济的发展，生活和生产用能需求的上升是必然趋势。在这一过程中化石燃料的大规模使用，例如用煤炭发电和供暖，以燃油为动力的汽车，都是温室气体的重要来源，碳排放不可避免。因此，解决发展与排放之间的矛盾、平衡二者的关系就成中国绿色转型的关键。

接着来说贸易问题。

如下图所示，美国和欧洲等发达国家早在2010年以前就实现了碳达峰。而中国作为一个发展中国家，直到今天也还实现未达峰。

图：Wind、广大证券研究所预测，单位：百万吨CO2

这造成的影响有两方面：

在绿色革命的浪潮下，未来那些已经上岸的发达国家会开始在增收碳关税上不断加码，从而会让发展中国家高碳排放的产品越来越缺乏竞争力；
碳交易在行成一个全新的碳金融市场，新能源的未来会重构全球货币体系。

中国不能在贸易竞争中被降维打击。因此，碳中和对中国未来的战略意义极其深远。

1.3 碳中和的技术路线

根据《北大金融评论》发布的“双碳”目标下的技术路线图，碳中和包括“减少碳排放”和“增加碳吸收”两条路径。

减少碳排放包含能源结构调整、重点领域减排、金融减排支持三条路线。

增加碳吸收包含技术固碳（CCUS、直接空气碳捕集）和生态固碳（林业碳汇、海洋碳汇、农业碳汇）两条路线。

02 数字化&碳中和

在后疫情时代，“数字化”和“绿色化”成为全球经济复苏的主旋律。数字技术在助力全球应对气候变化进程中扮演着重要角色。美国、英国和欧盟、日本等发达国家早已开始了数字化与碳中和的融合，数字化也正在成为我国实现碳中和的重要技术路径。

2.1 数字技术如何致力于碳中和

根据中国信息通信研究院发表的《数字碳中和白皮书》，数字化技术助力碳中和有三种主要路径：

2.1.1 数字技术如何助力赋能碳减排

所谓赋能效应，就是通过在经济和社会活动中使用数字化技术而产生的效应。数字技术一方面能减少不必要的活动，另一方面，通过对经济活动进行优化和非物质化而有益于环境。

数字技术助力双碳目标的总体思路有四个步骤：

图：数字助力双碳目标的思路框架（中国信息通信研究院）

数据摸底：开展碳排放数据盘查、实施碳排放数据检测、统计、核算、核查，认真分析碳排放来源，确定工作重点。在这个过程中将使用5G技术进行数据传输、使用大数据和云计算进行数据挖掘、使用物联网技术进行数据采集；
情景预测：基于碳排放现状和目标，对碳达峰和碳中和进程模拟预测。在此过程中将使用大数据和云计算进行规律分析和预测、利用数字孪生技术进行数字建模和情景仿真；
明确路径：设计科学系统的双碳顶层规划，研究制定可操作性、可落地的碳减排路径和行动计划，出台“1+N”政策体系。而在这个过程中，将使用人工智能技术进行深度学习和趋势分析；
实施调整：完善碳排放管理体系。在此过程中，5G技术是通信基础、大数据和云计算可帮助我们进行数据分析和效果评估、人工智能技术将助力于智能分析和决策优化、物联网技术则有助于感知控制，而区块链技术有助于数据可信和交互激励。

数字技术助力双碳目标有三个主要途径：

图：数字助力助力双碳目标的主要途径（中国信息通信研究院）

碳排放：包括能源的供给和消费。数字技术旨在提升传统能源的供能效应，解决清洁能源消纳和稳定两大问题。能源消费侧包括工业（赋能工业智能绿色制造能源管理）、建筑（赋能全生命周期降低能耗）、交通（促进交通和运输效率）、生活（赋能智慧医疗、教育、文旅、金融等）等方面
碳移除：数字技术提升固碳效率
碳管理：碳核算检测、碳交易、碳金融等也离不开数字技术

2.1.2 数字技术如何助力重点行业

数字技术助力重点行业，这些行业包含：以新能源为主的新型电力系统、交通、工业、建筑、碳管理等。

1. 助力构建以新能源为主的新型电力系统

其着力点是数字技术赋能输配电网智能化运行，推动城市、园区、企业家庭用电智能化管控系统构建，数字化储能系统加速实现规模化削峰填谷。

数字技术赋能输配电网智能化运行
- 海量电网数据的深度挖掘和可视化呈现；
- 边云协同实现电力物联网；
- 综合利用人工智能、物联网大数据等先进技术推动实现电网智能化运维。
推动城市、园区、企业家庭用电智能化管控系统构建
- 通过人工智能算法实现用户侧智慧用能；
- 区块链助力用户自主的能源服务安全对等化发展。
数字化储能系统加速实现规模化削峰填谷：与云计算大数据等技术紧密融合，实现储能系统的互联网化管控，提升储能系统运维自动化程度和储能资源的利用效率。

2. 助力工业数字化智能化绿色化融合

数字技术赋能工业碳减排主要包括产业工艺研发、生产过程管控、经营管理模式、运维与服务、多环节协同优化、构建产业链供应链协同等方面。具体包含：

助力钢铁行业生产运营一贯管理；
助力石油化工行业能源优化和碳资产管理；
助力建材行业生产工艺和安全环保管理；
助力有色金属行业设备精准控制和绿色高效。

3. 助力建设绿色智慧交通体系

其着力点是车辆的智能化、出行结构的优化和出行效率的提升、电动汽车的充放电优化、新能源汽车与可再生能源协同使数字技术促进交通领域碳减排。

车辆的智能化：通过车联网技术，实现绿波通行引导、并线辅助、编队行驶、生态路线规划等智能驾驶场景，促进司机规避突发事件或恶劣路况带来的急加减速度、无效怠慢等驾驶行为，降低驾驶能耗；
改善出行习惯、优化出行结构：车联网可优化公共交通水平，有效提升车辆使用率、共享率，改善出行习惯，构建绿色出行体系，实现碳综合减排；
赋能数字化治理、提升交通效率：车联网支持区域交通整体优化、提升单位时间、单位面积的交通运输能力和区域交通的通行效率。比如在城市道路下，实现交通信号精确控制、特殊车辆优先通行等；
促进充放电优化：
- 新能源汽车充电桩平台化管理，实现数字化、智能化充电模式促进交通领域的能源替代；
- 充分发挥电动汽车充放电负荷的快速响应能力、在规模化后可深度参与电网调度、进一步促进可再生能源的消纳。

4. 助力建筑全生命周期碳减排

其着力点是节能设计、运行阶段的能效提升和构建“光储直柔”建筑。

节能设计：虽然施工阶段碳排放量很小，但建筑的绿色低碳很多是在设计阶段决定的，设计阶段要充分考虑节能低碳等因素，基于建筑信息模型和数字技术的创新应用，帮助设计师选择低能耗的材料和技术；
运行阶段的能效提升：基于数字技术的智慧建筑、楼宇自动化系统、智能供暖、通风与空气调节、照明；
构建“光储直柔”建筑：光 - 在城乡建筑的屋顶安装分布式光伏；储 - 在建筑内设置分布式储电；直- 将建筑内部的供电系统由目前的交流变成直流；柔 - 建筑从能源系统的使用者变成生产者、使用者和储存调控者。“光储直柔”是建筑配电模式。

5. 助力碳管理数字化高效化

助力政府部门提升碳管理效率和数据质量；
帮助企业建立高效可信的碳资产管理体系；
赋能碳市场碳金融高效运转
- 碳市场：市场交易透明化、实时性、数据安全性；
- 碳金融方面：利用大数据、人工智能等先机技术在客户筛选、投资决策、交易定价、信息披露、投资者教育等方面提供更多支持；
- 碳汇方面：对土壤、作物、森林等环境要素进行数字化采集、存储和分析。

2.1.3 信息及通信行业自身能耗与绿色低碳发展

IT企业以用电为主，基本上没有直接碳排放，但是产生了大量的间接排放。我国电力结构中，70%是火电，其余是核电、太阳能发电、风电、水电和生物发电，其中火电是我国乃至世界最大的碳排放源。IT企业尤其互联网公司是用电大户，为生产这些电，造成了大量的化石燃料燃烧，从而产生了大量的碳排放。

数据中心和5G基站的建设是公认的“排碳大户”；
供应链也是温室气体排放的一大源头。

降低自身能耗是IT/互联网企业绿色低碳发展的主要途径。

然而，在科技巨头们执着于提升节能技术来降低能耗的同时，PUE（电能使用效率，其越接近1，表示效率越高）的瓶颈已经初显。

根据Uptime Institute2019年针对全球624位IT经理人的问卷调查，大型数据中心的能效提升已经停滞甚至开始出现反弹趋势。2007年至2013年之间，大型数据中心的年均PUE提升超过30%（从2.5提升至1.65），而2013-2019年之间，年均PUE则几乎没有进步（维持在1.65左右）。

图：全球最大的624家IT公司数据中心的PUE值

这也意味着，对于科技企业来说，仅仅依靠节能技术将不足以应对零碳挑战。无论PUE如何改善，也难以抹掉“1”背后的碳排放。使用零排放的100%可再生能源或许才是必不可少的手段。

2.2 IT/互联网巨头在行动

在国内，腾讯、阿里、字节跳动、美团、百度、华为等IT/互联网巨头已纷纷跻身碳中和大军。腾讯、阿里、百度先后公布了碳中和目标。

1. 腾讯

腾讯承诺：不晚于 2030 年，实现自身运营及供应链的全面碳中和。同时，不晚于 2030 年，实现 100% 绿色电力。

根据《腾讯碳中和目标及行动路线报告》所述，腾讯分析了自身温室气体排放总量及构成（直接碳排放、电力或其他能源间接产生的碳排放、在价值链中间接产生的碳排放）。确定了碳中和的路径和重点行动，从节能提效、可再生能源、碳抵消方面着手，通过“碳中和问答”小程序、碳碳岛”公益游戏、低碳星球”小程序等引领消费者绿色生活方式、通过智慧建筑管理平台、腾讯云综能工场等数字化技术助力产业低碳转型、并持续推动可持续社会价值创新。

2. 阿里

阿里巴巴承诺：3030年前，实现自身运营碳中和，做好绿色阿里巴巴；2030年前，价值链碳强度减半，做强绿色价值链；2035年前，通过助力消费者和企业，激发更大的社会参与，带动生态减碳15亿吨，做大绿色生态。

根据《2021阿里巴巴碳中和行动报告》所述，阿里巴巴分析了自身碳排放构成范围（直接碳排放、运营造成的碳排放、价值链上下游产生的碳排放）、明确了碳减排的七大基本原则、提出了每个范围的碳减排策略，通过研发智能物流车、云计算技术、绿色供应商管理体系、发展闲置经济、绿色物流与回收利用等技术，逐步实现碳中和目标。

3. 百度

百度承诺：在2030年实现集团运营层面的碳中和目标。

百度将以2020年为基准年，计划在已有绿色实践的基础上，参照《温室气体核算体系》范围类型，在数据中心、办公楼宇、碳抵消、智能交通、智能云、供应链六个方面，全面构建2030年碳中和目标的科学实现路径。

03 “我们” 如何助力碳中和

3.1 作为社会公民，“我们”如何助力碳中和

作为社会公民，“我们”可以从科研、就业、自身低碳环保三个方面着手：

在科研方面：我们可以研究碳中和与自身所学专业或所处行业的相互影响，从专业性角度出发，研究可以为碳中和做什么。比如作为IT行业的我，正在探索如何通过数字化技术助力碳中和；
在专业或就业方面：
- 如果您是正在选专业的学生，不妨选择有利于推动碳中和发展的相关技术和专业，如新一代信息技术、节能减排技术等；
- 若您是正在择业的选手，不妨关注新一轮低碳环保技术发展所催生一大批绿色环保领域的就业机会，传统的化石能源行业发展空间可能受限，尽早切换赛道或选择在低碳技术领域自主创业，有利于抓住新一轮“风口”，实现个人发展的“弯道超车”。
在自身低碳环保方面：
- 绿色出行：尽量通过自行车、电动公交车、地铁、电动汽车等多种交通工具，或共享等出行方式，减少碳排放；
- 环保办公：减少办公过程中的打印/复印次数，节约纸张，选择可循环利用的办公文具，加快适应无纸化办公。同时减少商务出行；
- 降低能耗：尽可能选择使用节能电器。同时，养成节约用电的习惯，可以通过使用智能家居控制中心统筹屋内耗能，及时关闭不使用的电器；
- 减少肉类摄入：倡导少吃肉。原因是水果、蔬菜和谷物对环境影响较小，而饲养牛、羊等的过程中会产生大量的温室气体；
- 植树造林。森林可以吸收和储存二氧化碳，因此主动参与植树造林有助于实现碳中和。可以通过“蚂蚁森林”这样的线上碳减排活动参与植树造林。

3.2 作为IT行业从业人员，“我们”如何助力碳中和

从2012年进入移动互联网时代，到2018年之后，移动互联网已经度过了快速发展期。未来的我们将何去何从？

我们可以积极参与到智慧能源、智慧交通、智慧城市、智慧建筑、智慧物流、智能生态、智慧农业、智慧文旅等领域，帮助传统行业进行全方位的数字化转型。

根据文章第二部分所描述的，在这些领域里，将频繁运用到大数据、区块链、人工智能、车联网、云计算、物联网、无人驾驶等新兴技术。

那么，不妨就从现在开始学习和探索吧!

3.3 作为IT服务与咨询公司，“我们”如何助力碳中和

我也一直在思考，像Thoughtworks这样的IT咨询与服务公司，确实与互联网大厂有所不同，我们没有自己的数据中心，排碳来源主要包含供暖、车辆、空调、冰箱等造成的直接排放，组织购买的电力、商旅、企业采购运输、产生的废弃物垃圾和废水等导致的间接排放，但这绝对称不上排碳大户。那么，我们能做些什么呢？

百思之后，我认为有以下两个路径可寻：

首先，从自身绿色减排做起：

持续践行自身绿色运营：秉持“绿色、低碳、可持续”的发展理念，持续进行自身生产和运营等过程中的节能减排；
推行员工绿色出行&办公：
- 持续推进无纸化办公；
- 加强远程工作、减少不必要的出差；
- 倡导员工绿色出行，比如合理增加班车（电车）、从而减少私家车运行、组织公司内部共享出行等。

其次，我们拥有先进的技术，可以借此赋能各个行业：

技术赋能传统行业：
- 深入到更多的传统行业，帮助其进行数字化赋能与转型；
- 帮助企业进行B端/E端产品赋能，进行碳排放数据检测告&告警、分析运营状态，打造了一套预测性企业维护方案。
技术赋能环保组织和生态伙伴：积极地与环保组织合作，通过创新数字技术，更好地监测、保护和维系良好的生态环境，让自然受益于科技；
积极践行绿色公益：
- 有针对性地开展全民低碳知识科普；
- 联合环境保护组织发起环境保护活动，号召大家关爱自然生态环境，保护野生动植物，一起做地球的守护者。

当然，以上只是我个人的一些见解。实际上，Thoughtworks正在行动，我们加入了SBTi ，承诺正式加入科学碳目标倡议，采取行动应对气候变化。

科学碳目标倡议（SBTi）是由全球环境信息研究中心（CDP）、世界资源研究所（WRI）、世界自然基金会（WWF）和联合国全球契约组织（UNGC）合作发起的国际倡议，旨在为企业提供设定基于气候科学减排目标的清晰指导框架，以确保企业所设定温室气体排放减排幅度和速度的目标与《巴黎协定》相一致。

参考阅读：