“雙碳”目標實現面臨的挑戰與應對

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摘要：中國提出的“雙碳”目標為推動構建人類命運共同體向全世界做出莊嚴承諾。近年來，數字技術加速創新發展，在推動“雙碳”目標實現上大有可為。結合數字技術在能源、工業、交通、農業領域與“雙碳”融合的天津實踐，從應用轉化、技術支撐、基礎創新三個方面探究天津市利用數字技術賦能“雙碳”目標實現面臨的挑戰，并嘗試給出對策建議。

關鍵詞：數字技術；“雙碳”；綠色化；智能化

20世紀下半葉，全球氣候變化問題逐漸引起國際社會普遍關注。1979年，第一次世界氣候大會在瑞士日內瓦召開，氣候變化首次作為國際社會關注問題提上議事日程；1992年聯合國大會通過《聯合國氣候變化框架公約》，開啟國際社會共同應對全球氣候變化問題新紀元；此后，1997年通過《京都議定書》，2016年簽署《巴黎協定》，全球氣候變化逐漸演變成集政治、經濟、科技、能源、環境等諸多因素于一體的人類文明可持續發展問題。2020年9月22日，國家主席習近平在第七十五屆聯合國大會上宣布，中國力爭2030年前二氧化碳排放達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和目標。“雙碳”目標是我國按照《巴黎協定》規定更新的國家自主貢獻強化目標以及面向21世紀中葉的長期溫室氣體低排放發展戰略對世界作出的莊嚴承諾，體現了中國推動構建人類命運共同體的堅定決心和大國擔當。當今世界正經歷百年未有之大變局，以大數據、人工智能、區塊鏈、云計算、物聯網為代表的數字技術加速創新發展，不斷融入經濟社會發展的各領域，對于重組各類資源要素、優化產業結構和完善產業鏈體系、改造提升傳統產業和推進產業數字化產生了強大的乘數效應，在推動經濟社會發展的同時，客觀上也起到了綠色、低碳、減排的效果。

2021年10月，中共中央、國務院正式公布《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》，對碳達峰碳中和工作作出頂層設計、系統謀劃，明確指出要推動互聯網、大數據、人工智能、第五代移動通信（5G）等新興技術與綠色低碳產業深度融合。國內學者對數字技術在推動“雙碳”目標實現中的重要作用做出了積極的探索和研究。陳曉紅等（2021）認為，隨著數字技術在資源、能源和環境領域的深度融合與應用創新，數字技術在實現碳中和目標中的作用日益受到關注[1]。劉中民（2021）認為，在實現碳中和、碳達峰的過程中，必須重視一些具有戰略意義的新技術發展，比如人工智能、信息技術和數字技術等。莊貴陽（2021）認為，我國在人工智能、能源互聯網、清潔能源技術為代表的新一輪工業革命中，很多領域處于領先地位，為實現“雙碳”目標奠定了技術基礎[3]。在“雙碳”目標指引下，推動數字技術賦能“雙碳”目標實現是天津全面完整準確貫徹新發展理念、落實《京津冀協同發展規劃綱要》、加快建設“一基地三區”的有力舉措，也是天津全面升級產業體系、加快新舊動能轉換、推動高質量發展面臨的時代課題，機遇和挑戰并存，唯有錨定“雙碳”目標，汲取實踐經驗，補短板、強弱項，才能在全面建設社會主義現代化大都市的新征程上實現更加綠色、更可持續的發展。

一、數字技術與“雙碳”融合的天津實踐

（一）智慧能源

基于物聯網、云計算、大數據智能感知等技術打造能源互聯網相關服務平臺，協調供需兩側多能互補，促進整體能耗下降、能效提升。在供給側，通過提高能源開采效率與設備互聯程度，實現能源供給各環節的數據化、集約化、精細化，為能源生產運行提供安全可靠的技術支撐。在需求側，通過高耗能行業數字化轉型優化以煤炭、石油、天然氣為主的能源消費體系，提高能源消費系統整體效率，創新能源消費新模式、新業態[2]。天津市數字技術賦能“雙碳”目標實現面臨的挑戰及對策研究單新文郎楠國網天津電力公司建設“虛擬電廠”，打破傳統電力系統運行過程中發電廠（供給側）之間以及與用戶（消費側）的界限，“串聯”起各種發電、儲能設備和用電負荷，通過監測柔性負荷，自動調優響應電力供應，在保障電網穩定運行的同時，實現能源供應效益的最大化。隨著“虛擬電廠”覆蓋面的不斷擴大，發電煤耗和碳排放顯著降低，為推動能源供給和消費的清潔低碳轉型架起一座連通各方的智慧橋梁。

（二）智慧工業

工業作為碳排放的主要領域，推動工業綠色低碳是實現“雙碳”目標最關鍵的步驟。中國早在2015年就制定“中國制造2025”戰略，以加快新一代信息技術與制造業深度融合為主線，以智能制造為主攻方向，實現中國由制造大國向制造強國轉型。打造一批“智慧園區”和“智慧工廠”，通過工業機器人、3D打印、工業物聯網、云計算、工業大數據、知識工作自動化、工業網絡安全、虛擬現實和人工智能等數字技術或產品，實現裝備、生產、產品、服務和管理全流程的智能化，既提升效率又綠色低碳的成效顯著。中國移動天津公司開發的“基于‘5G+AI’超高清視頻分析的運營商機房巡檢機器人系統”，利用“5G+AI”實現計算機視覺技術和智能駕駛技術的連接，巡檢機器人通過集成超高清視頻攝像機，自動巡航到指定點位進行高清攝像，采集可見光和熱成像兩種超高清視頻信息，傳輸到后臺服務器進行圖像處理，進一步反饋巡檢結果，準確定位設備詳細信息，識別設備異常狀況。這種強大的人工智能擬合能力，可適應運營商機房的復雜檢測情況和指標、數值、狀態等多種識別方式，低成本、高效率地為智慧工業賦能，已成功入選工信部、廣電總局發布的工業制造領域“超高清視頻典型應用案例”。

（三）智慧交通

隨著經濟社會的發展和人民生活水平的提高，我國機動車保有量迅速增長，由此引發的通行效率低下，進而造成能源浪費和尾氣污染等問題，客觀上推動了數字技術在交通領域的探索和應用。充分運用物聯網、云計算、互聯網、人工智能、自動控制、移動互聯網等技術，以全面感知、數據挖掘服務科學決策，打造智能交通信號聯動、智能導航、智慧停車場、自動駕駛、共享單車等應用場景，優化交通資源配置，大大提升交通通行效率，使出行更加安全、高效、便捷、舒適、低碳。中新天津生態城智慧交通2.0版作為智慧城市建設的重要模塊，涵蓋了高效、便捷、安全和綠色出行四大插件。其中，高效出行插件通過建立三維交通模型，在交通大腦中可視化呈現道路實時運行狀態，通過視頻探頭等物聯網設備，實時收集路段的車輛行駛速度、和車輛排隊長度等信息，利用人工智能算法，算出信號燈的優化配時方案，及時調整信號燈顏色，實現從被動的“車看燈”通行到主動的“燈看車”放行，緩解了交通擁堵情況，大大提升了高峰通行效率，同時起到了低碳減排的效果。便捷出行插件則通過加裝毫米波雷達、無線發射傳感器等智能設備，實現車路信息交互協同，使熊貓無人駕駛公交車更加安全高效，方便群眾綠色出行。

（四）智慧農業

我國是農業大國，傳統農業生產方式極易造成資源浪費和環境污染，通過數字技術與農業生產相結合，制定一整套智慧農業解決方案，將有力提升我國農業的數字化和現代化水平。把傳感器、物聯網等技術應用到播種、施肥等現代農業生產全過程，使用無人機對農田進行集約化、精準化作業。通過視頻智能感知技術打造全域視頻高低聯動平臺，24小時監控域內秸稈焚燒等情況，實現農田監測、智能分析、煙火預警、應急處置全流程閉環管理。豐富的智慧農業應用場景不僅提高了農業生產效率，客觀上大大降低了對農村土壤、空氣、水資源的污染，有利于改善農村人居環境和生產環境，服務鄉村振興。天津小站稻作為津沽名特產品，不再“看天吃飯”，每個生產環節都用上了智能“黑科技”。苗期管理環節，搭載智能傳感器的測深式插秧機，可以保證每一簇秧苗插進水田里的深度一樣，插秧的同時將緩釋肥料施進田里，既省時又高效。大田管理環節，中化現代農業技術服務平臺的農藝技術人員，通過手機終端可以隨時查看小站稻的長勢，上傳生長信息到平臺，通過農業大數據智能分析，給出合理的灌溉、施肥、滅蟲、撒藥方案，使用智能化農機設備，精準地完成各種田間作業，不僅能夠節約農資，還能減少污染浪費。同時，平臺的精準氣象板塊，集合了衛星遙感、大數據、物聯網等先進技術，結合歷史氣象信息數據，可提前給出旱澇風溫、病蟲害等預警信息，為農田提供精細化、網格化的氣象服務，優化農田作業安排。天津在利用數字技術賦能能源、工業、交通、農業等領域“雙碳”戰略實施上做出了一些積極有效的實踐探索，為下一步深入推進數字技術賦能“雙碳”積累了寶貴的經驗。同時也應看到，天津在應用轉化、技術支撐、基礎創新等方面還面臨諸多挑戰，制約了數字技術賦能“雙碳”目標實現的放大、疊加和倍增效應。

二、天津市數字技術賦能“雙碳”目標實現面臨的挑戰

（一）數字技術賦能“雙碳”應用轉化不足

《天津市生態環境保護“十四五”規劃》指出天津生態文明建設面臨諸多矛盾和挑戰，其中以重化工為主的產業結構、以煤炭為主的能源結構、以公路運輸為主的交通結構沒有根本改變，經濟社會發展、產業發展、能源結構“高碳依賴”的特征依然明顯[4]。

1.能源供給側，智慧綠色的融合創新應用開發建設不足

以煤炭為主的能源結構會帶來較大規模的溫室氣體排放，依靠調整能源結構進行大氣污染防治的邊際效應遞減，導致減煤空間有限，煤炭消費占比持續下降的難度很大，能源供給轉型和創新發展任重道遠。5G、人工智能、物聯網等數字技術與能源行業尤其是電力行業的深度融合與創新應用不足，數字技術助力能源供給側綠色轉型大有可為。

2.能源消費側，傳統高耗能產業數字化、綠色化程度

不高與京滬相比，天津工業結構偏重，以重化工為主的產業結構對能耗水平和能源結構的鎖定效應明顯，第二產業的能源消耗占比遠高于經濟效益占比，能源消耗和經濟效益不成比例，傳統高耗能產業（鋼鐵、石化、建材、有色）的數字化、綠色化轉型還有很大的提升空間。3.公眾生活側，智慧綠色低碳應用場景不夠豐富推動綠色低碳生活方式轉型需要全社會的共同參與，涉及公眾日常生活衣食住行的方方面面。交通出行是目前數字賦能低碳生活中做得相對較好的領域，共享單車、網約車拼車等可以有效引導公眾綠色出行、低碳消費，互聯網醫療、智慧文旅、智能家居在節能減碳上也進行了很多有效的探索。在經濟社會發展全面綠色轉型的背景下，智慧低碳生活應用場景還不夠豐富，生活消費降碳還有很大的潛力可以挖掘。

（二）數字技術支撐體系效率有待提升

1.數據中心能耗相對較高用電產生的碳排放是互聯網科技企業的主要排放來源，數據中心作為支撐數字經濟發展的新型關鍵信息基礎設施，能耗問題日益凸顯。據統計，天津市數據中心平均PUE值在1.5左右，距離國家《貫徹落實碳達峰碳中和目標要求推動數據中心和5G等新型基礎設施綠色高質量發展實施方案》“全國新建大型、超大型數據中心平均PUE降到1.3以下，國家樞紐節點進一步降到1.25以下，綠色低碳等級達到4A級以上”的2025年發展目標還有一定差距，數據中心能耗還有一定的下降空間[5]。

2.碳數據治理水平不高

數字技術以數據這個核心生產要素為基礎，貫穿數據匯集、共享開放、分析挖掘、應用賦能的全流程，數據資源的數量和質量兩個維度可以直觀反映了一個地區的數據治理水平。數據要素是推進各行業進行數字化減碳的關鍵驅動力量，目前利用數字技術進行碳數據治理方面的探索不足，尚未建立起完善的碳數據管理平臺和體系[6]。

（三）數字技術賦能“雙碳”基礎創新體系存在短板

1.數字化、綠色化復合型人才培養的探索和投入不足

數字技術與“雙碳”的深度融合，對人才提出了更高的要求，既有數字化的思維方式，又有生態環保領域的專業背景和實踐經驗，這些技術與業務融合跨界的復合型人才是推動數字技術賦能“雙碳”的核心。目前，天津在高校新一代信息技術融合學科建設與復合型人才培養、企業數字化轉型技術支持與人才培訓方面進行的探索和投入不足，尚未構建起完善的復合型人才培養體系。

2.財稅金融政策對數字化、綠色化轉型的支持不夠

數字化對企業節能、降本、提質、增效具有至關重要的作用，但企業往往由于改造成本高、資金回收周期長、短期經濟效益不顯著等原因缺乏數字化、綠色化的動力，需要政府給予更多的財稅金融等政策傾斜。以天津百億智能制造財政專項資金為代表的政府獎勵補貼在支持企業“數字化”+“綠色化”的綜合能力提升方面還不夠精準有效，綠色金融資本對企業數字化、綠色化轉型的支持服務力度還不夠。

3.尚未建立起產學研深度融合的協同創新體系

現有的數字技術無法滿足各行業進行精準的綠色化改造，數字管碳和數字降碳的能力發揮不充分，亟需加強前沿數字技術研究，推進“數字碳中和”融合應用創新。天津市瞪羚、科技領軍（培育）企業共571家，其中生態環保相關企業共76家，包含智能裝備領域5家，新一代信息技術領域1家，數字技術與生態環保產業融合發展的市場空間開發利用不足，尚未建立起以企業為主體、市場為導向、產學研深度融合的技術和應用創新體系[7]。

三、天津市數字技術賦能“雙碳”目標實現的對策建議

（一）提升數字技術賦能“雙碳”應用轉化水平

1.構建智能化、綠色化新型電力系統

搭建電力源網荷儲一體化運行平臺，利用大數據、物聯網、邊緣計算等數字技術，全面感知電網運行數據，可視化呈現全域電網運行狀態。建立動態監測預警模型，通過配變過載預警、故障精準定位、在線智能干預等能力，提升電網綜合調度、削峰填谷、運維檢查、應急處置和客戶服務的水平。利用人工智能算法對客戶用能情況進行精準畫像，構建園區、企業、工廠用電智能分析系統，為輸配電合理定價提供數據支撐。

2.推進高耗能行業低碳工藝革新和數字化轉型

支持工業互聯網發展，開展傳統高耗能行業智能化綠色化升級，基于關鍵設備運行耗能等生產運行數據的監測分析，通過5G、物聯網、智能感知、無人操作等數字技術，優化研發工藝、資源調度、設備運行、質量管理、安全生產全過程的核心環節，有效減少資源浪費和碳排放。深化“制造業立市”戰略，圍繞天津“一基地三區”定位，在重要區域、重點行業、重大項目開展“數字碳中和”創新應用和解決方案試點，發揮濱海新區、西青區信息技術產業和現代工業企業集聚優勢，建設或升級一批具有典型示范帶動作用的綠色智慧園區和工廠。

3.打造便捷高效的智慧低碳生活應用場景

交通出行領域，車輛網應用通過綠波通行引導、生態路徑規劃可有效降低駕駛能量消耗。建筑家居領域，綠色建筑和智能家居通過AI算法、物聯網技術采集分析溫度、濕度、亮度等數據，智能調減水電暖設備的能量消耗。垃圾處理領域，聚焦城鄉生活垃圾分類，探索建立具備分類收集、高效轉運、處置回收、分析評價功能的垃圾處置監督管理平臺，優化各環節決策，提升垃圾處置精細化水平。秉持數字時代共享開放思維，加強國內外交流合作，在世界智能大會開辦數字碳中和”主題分論壇，交流互鑒數字技術賦能“雙碳”典型應用創新成果。

（二）加快數字技術支撐體系綠色創新發展

1.推動建設綠色數據中心

鼓勵數據中心布局智能鋰電技術，提升電池能量密度，減少機房空間占用，延長電池壽命，降低數據中心運維成本。利用AI調冷技術實現數據中心根據IT制冷需求、外界溫度自動調優溫控設備參數，降低數據中心能耗。探索數據中心可再生清潔能源綠電專線供給，引導數據中心利用自身及周邊空間合理布局分布式智能光伏發電設備，用于輔助設施或次要負荷的供電。推廣液體冷卻、余熱回收等節能技術，不斷降低數據中心設施層能耗水平。2.著力提升碳數據治理水平建設生態環境雙碳大數據平臺，匯集市、區兩級的碳排放數據、空氣質量數據、企業排放數據、人口數據、交通數據、車輛數據、電力數據等，利用物聯網、人工智能等技術實時接入氣象、企業用能等動態數據，將數據進行分級分類的可視化呈現，建立雙碳領域“一源多用”的大數據庫。探索建立基于數字孿生技術的二維或三維碳地圖模型，構建排放驅動因素追蹤、減排動態模擬推演、能耗告警檢測分析等能力，實現從監測、統計到分析、管控的全流程、全鏈條碳排放管理。

（三）夯實數字技術在“雙碳”領域應用基礎

1.加強數字化、綠色化復合型人才培養

推動高校探索建設“數字碳中和”融合學科，結合數字減碳需求，在環境科學專業領域開設大數據、人工智能、物聯網等相關課程，培養一批擁有數字思維和生態環保專業知識的復合背景人才隊伍。推進政企、校企人才交流合作，深化“雙萬雙服”促發展系列活動，為有數字化轉型、綠色化改造需求的企業提供技術指導和專業培訓，必要時可進行跨單位、跨部門的人才掛職交流，提高協同創新能力。

2.加大財稅扶持和綠色金融政策支持

充分發揮財政政策宏觀調控和引導作用，對利用數字技術實現節能降碳的創新應用給予企業研發補助和稅收優惠，在百億智能制造專項資金和千億智能科技產業基金項目評審中增設“數字碳中和”方向。創新一、二、三產業數字化、綠色化轉型金融支持政策，引導金融資本為數字減碳提供源頭活水，通過擔保、貼息等政策鼓勵金融機構擴大數字減碳方向信貸投放力度，支持海河產業基金設立“數字減碳”挑戰基金。

3.構建協同創新的產學研生態

聚焦人工智能關鍵算法、智能物聯網和傳感器等領域，推進基礎算法、特殊材料的技術研發與應用，探索區塊鏈、量子計算等新一代信息技術在“雙碳”領域的交叉與集成創新，開發碳監測、碳減排、碳交易的大數據工具，為數字減碳提供技術和產品支撐。利用物質綠色創造與制造海河實驗室平臺開展數字減碳、數字管碳方向的基礎研究，瞄準新能源產業發展中的“卡脖子”問題，攻關原始創新科研成果，打造未來競爭新優勢，帶動新能源等相關產業集聚發展，打造一批數字碳中和領域的瞪羚、科技領軍（培育）企業，構建產學研深度融合的新型創新體系。

參考文獻

[1]陳曉紅,胡東濱,曹文治,等.數字技術助推我國能源行業碳中和目標實現的路徑探析[J].中國科學院院刊,2021,36(9):1019.

[2]陸成寬.堅持全國一盤棋找出碳達峰碳中和的科技“最優解”[N].科技日報,2021-9-27(002):1.

[3]莊貴陽.我國實現“雙碳”目標面臨的挑戰及對策[J].人民論壇,2021,06月下:51.

[4]天津市人民政府辦公廳,天津市人民政府辦公廳關于印發天津市生態環境保護“十四五”規劃的通知[J].天津市人民政府公報,津政辦發〔2022〕2號,2022(2):33.

[5]國家發展改革委,中央網信辦,工業和信息化部,國家能源局.貫徹落實碳達峰碳中和目標要求推動數據中心和5G等新型基礎設施綠色高質量發展實施方案.發改高技〔2021〕1742號,2021,11:2.

[6]中國信息通信研究院.數字碳中和白皮書[M].2021,12:57.

[7]天津市科學技術局,天津市科學技術發展戰略研究院.天津市生態環境保護科技發展藍皮書（2021）[M].2021,12:18-19.

作者:單新文 郎楠 單位:天津市大數據管理中心 天津市濱海新區財政綜合服務中心