数字化绿色化协同发展白皮书（2022年）

No.202229 数字化绿色化协同发展白皮书 (2022年) 中国信息通信研究院2023年1月 版权声明 本白皮书版权属于中国信息通信研究院，并受法律保 护。转载、摘编或利用其它方式使用本白皮书文字或者观点的，应注明“来源：中国信息通信研究院”。违反上述声明者，本院将追究其相关法律责任。 前言 党的二十大报告提出“推动形成绿色低碳的生产方式和生活方式”及“加快发展数字经济，促进数字经济和实体经济深度融合”。目前，我国已相继发布“1+N”的“双碳”政策体系文件中的《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》、《2030年前碳达峰行动方案》和各行业绿色低碳相关文件五十余个，给出我国碳达峰碳中和的时间表、路线图及相关举措的政策布局。 在全面贯彻国家政策，深入落实高质量发展目标上，传统高耗能产业亟需多环节实现用能结构转型、提质增效，数字技术的赋能作用逐渐强化。同时，数字领域的高速发展也需要以绿色低碳作为前提，并需促进自身技术不断创新升级，为全面赋能蓄力。因此，数字化绿色化发展正逐步从“比翼齐飞”向“融合共生”演进，最终实现经济社会发展与生态环境保护的“双赢”。 白皮书首次提出数字化绿色化协同（以下简称“双化协同”）发展内涵，并聚焦数字化赋能绿色化、绿色化牵引数字化进行深入研究。在数字化赋能方面，面向生产中能源结构转型、终端用能节能降碳、资源回收循环利用、能耗与碳排放管理，总结低碳转型着力点；面向生活，聚焦绿色出行、绿色消费、绿色办公和绿色服务，深入分析数字技术赋能绿色发展关键点。在绿色化牵引方面，解析绿色发展对采集、传输及应用等环节的数字技术提出的新诉求及牵引升级方向。最后给出我国数字化绿色化协同发展策略和建议。 目录 一、数字化绿色化协同发展必要性与内涵1 （一）双化协同是我国高质量发展必然选择1 （二）双化协同发展的科学内涵3 二、数字化对绿色化的支撑与赋能4 （一）数字化促进低碳生产新模式4 （二）数字化引领绿色生活新风尚25 三、绿色化对数字化的促进与牵引30 （一）绿色化对数字化采集技术需求30 （二）绿色化对网络化传输性能要求31 （三）绿色化对智能化应用各类诉求32 四、数字化绿色化协同发展策略与建议34 （一）强化统筹管理34 （二）提高协同意识35 （三）增强需求牵引37 （四）提高支撑能力38 （五）完善协同基础40 图目录 图1数字化绿色化协同模型4 图2我国各部门CO2排放变化趋势图（1990-2020）5 图3数字技术助力行业绿色发展测算过程17 图4数字技术助力行业绿色发展测算结果18 一、数字化绿色化协同发展必要性与内涵 （一）双化协同是我国高质量发展必然选择 2020年9月22日，我国在第七十五届联合国大会上正式提出力 争2030年前二氧化碳排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和目标。两年来，我国在绿色低碳发展方面深入实践并取得良好成效。我国先后出台了《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》和《2030年前碳达峰行动方案》，共同构成贯穿我国碳达峰、碳中和两个阶段的顶层设计，“1+N”政策体系已基本建立；我国可再生能源利用总量大幅增长，使用规模和装机容量均创新高；各行业碳排放强度不同幅度下降。但同时看到我国碳达峰碳中和仍然面临减排幅度大、转型任务重、时间窗口紧、核心技术受制约、资本投入大等挑战，迫切需要从技术创新和产业转型等深化推动低碳发展。 绿色化转型过程中数字赋能愈发凸显。我国碳达峰碳中和目标明确后，能源、工业、交通运输、城乡建设等分领域分行业均围绕绿色发展进行实践。政策引导上，“1+N”体系的建立为传统行业低碳发展明确具体行动。以工业为例，2022年8月1日，工信部等三部门联合印发《工业领域碳达峰实施方案》，重点提出“主动推进工业领域数字化转型，强化企业需求和信息服务供给对接，加快数字化低碳解决方案应用推广”。产业发展上，对于生产制造及能源消耗大国，我国的绿色化发展方向多、潜力大、效果强，在传统行业已率先开展众 多针对提质增效、节能低碳、循环利用等层面的探索尝试。其中，在数字化转型需求的牵引下，新一代信息技术逐渐释放对千行百业绿色发展赋能潜力。数字生产已渗透至设备运行提效、工艺流程优化、运维管理智能等重点环节。民生服务上，数字生活为低碳出行、远程办公、绿色消费等方面逐步提供先进解决方案。数字技术的不断创新，对绿色化发展的支撑作用日益明显。 数字化发展历程中绿色导向不断深化。随着数字经济飞速发展，我国数字技术和数字产业不断与社会各个领域深度融合，成为经济社会转型升级的关键引擎和重要底座。政策引导上，工信部联合七部门印发《信息通信行业绿色低碳发展行动计划（2022-2025年）》，从行业重点设施绿色升级、产业链供应链协同发展、能源资源循环利用及共建共享、健全能耗及碳排放综合管理平台等方面提出了详实的工作方案。同时，该文件也重点提出了赋能产业绿色低碳转型、赋能居民低碳环保生活、赋能城乡绿色智慧发展要求。产业发展上，近年来运营企业、互联网企业等持续通过节能技术及节能产品的应用落地加快推进绿色化发展进程，并聚焦数据中心、通信机房、通信基站，大力推动用能结构转型、低碳技术应用、能源资源回收利用等。技术升级上，随着赋能垂直领域绿色发展需求不断深化，数字技术快速演进升级。首先，数字技术向多领域融通，实现关键资源的跨地域、跨系统、跨组织的高效配置；其次，数字技术达到多环节渗透，从聚焦单一能源消耗，逐渐向多个环节贯通；再次，数字技术实现多场景突破，如工业互联网标识解析体系在低碳领域形成碳标识等。综上，随着我国 “双碳”目标深入实践，数字产业发展中绿色化要求和导向不断深化。党的二十大报告提出“广泛形成绿色生产生活方式，碳排放达峰 后稳中有降，生态环境根本好转，美丽中国目标基本实现”，同时提出“加快发展数字经济，促进数字经济和实体经济深度融合”。从我国经济社会发展进程中可以看出，数字化与绿色化正从以往的泾渭分明阶段逐渐向共生互动阶段和渐次融合阶段演进。当前，我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，数字化与绿色化协同发展的必要性不断显现并得到业界广泛认可。因此，双化协同既是“数字化”和“绿色化”两大发展趋势逐渐融合演进的自发过程，也是我国创新、协调、绿色、开放、共享新发展理念下的必然选择。 （二）双化协同发展的科学内涵 以数字化赋能绿色化、绿色化牵引数字化的双化协同为抓手，对经济社会生产、生活等领域进行数字化与绿色化升级，实现全面高质量发展。主要包含两个层次： 一是数字化赋能绿色化发展。以数字技术如5G、物联网、大数据、人工智能、云计算、区块链技术等作为手段和工具，以数据资源作为关键要素，以信息网络作为重要载体，在各领域的能源供给、传输、存储和使用过程中，通过感知控制、数字建模、决策优化等方式，实现资源最优利用、助力节能减污降碳、促成经济效益与环境效益双赢。 二是绿色化牵引数字技术升级。以绿色为目标与驱动，围绕能源结构转型、低碳技术应用、资源循环利用和碳排放精准管理等手段， 面向设备智能化升级、过程控制优化、融合协同减碳等具体环节，对数字传感能力提出普适性要求、对传输网络提出高性能要求、对平台应用提出多元化要求，推动数字技术与各行业深度融合，进而实现全面绿色化转型。 资料来源：中国信息通信研究院 图1数字化绿色化协同模型 在数字赋能与绿色牵引的关系中，数字化与绿色化将深度协同、协调合作、互相促进，形成拉动效应，最终大力推动数字经济发展和绿色低碳转型。 二、数字化对绿色化的支撑与赋能 （一）数字化促进低碳生产新模式 1.数字化推动能源结构转型升级 据国际能源署统计，我国2020年全年总碳排放相比较1990年 增长了382%，能源部门增长幅度更是达到了惊人的650%。时至今日，能源部门的碳排放占据了我国总碳排放的40%以上。因此，对于我国碳达峰碳中和发展目标，能源领域是主战场与主阵地，能源行业低碳转型是重要实现路径和战略选择。二十大报告指出：“积极稳妥推进碳达峰碳中和，加快规划建设新型能源体系”，“加快发展数字经济，促进数字经济和实体经济深度融合”。数字产业正在成为经济转型升级的新引擎，以数字化转型为载体驱动能源行业结构性变革、推动能源行业低碳绿色发展，既是现实急迫需求，也是行业发展方向，数字技术将是构建新型能源体系的重要工具。 数据来源：世界各国的温室气体排放量(2021) 图2我国各部门CO2排放变化趋势图（1990-2020） （1）能源生产结构高效绿色转型 立足于我国富煤、少气、贫油的能源资源特征，通过数字技术促进化石能源的高效开采、加工，各类可再生能源的高效发电与系统运行，是双化协同的直接体现。 数字技术赋能传统燃煤电厂升级智慧电厂。作为先进信息技术与 传统电力生产深度融合产物，智慧电厂可实现更加安全、高效、清洁、经济、可持续发展的生产目标。为解决传统火电厂在信息孤岛、数据质量、两化融合等方面的问题，传统发电厂通过智能化监控、操作及管理，利用大数据分析、数字建模、自动拟合、数字孪生等方式，确定电厂最优运行方式，降低单位产能能耗，对生产流程的排放数据进行监测分析，对高排放环节进行智能控制及优化，实现传统发电厂向智慧电厂发展。 数字技术赋能可再生能源比例提升。对于风能、太阳能等可再生能源，数字化技术毋庸置疑是可再生能源高效发电的重要引擎，更是调节新能源发电间断性、波动性、随机性等特征的有效手段。新能源发电基于大数据平台、物联网、云计算、机器学习及移动互联等先进技术实现选址建站和生产，并通过收集分析风、光等新能源资源实时及历史大数据监测，智能安排发电时间及时长，提升电站运行安全水平及发电效率。同时，在运维过程中将系统数据进行集中收集、存储、处理、分发，实现新能源电站的智能巡检、异常排查等智能化运维手段的应用。此外，以多能融合信息系统为多种能源的运行优化提供支撑，进一步推动多源协同、多能互补、供需互动的新型电力系统建设，有效助推能源结构绿色化发展。 数字技术助力智慧水电建设与运营。水力发电作为我国重要的电力供给之一，数字水电技术在推动水利水电发展进程中发挥了重要作用。但伴随对水力发电智慧化、绿色化的进一步要求，行业已开展从数字水电向智慧水电的探索。智慧水电是以数字水电为基础，以物联 网、智能技术、云计算平台与大数据等新一代信息技术为基本手段，以全面感知、实时传送和智能处理为基本运行方式，对水电大坝空间内包括人类社会与水工建筑物在内的物理空间与虚拟空间进行的深度融合，建立水电大坝数字孪生系统，可更加有力地推动水电站高效运行。 数字技术助力建设智慧矿山与智慧油田。煤矿绿色化、智能化发展是煤炭工业高质量发展的核心支撑。以智慧矿山系统建设、优化和关键技术为核心，基于煤炭矿山信息物理空间的数字孪生和深度学习方法，充分融合矿山行业工艺技术和生产管理知识，建立煤炭矿山可视化物理模型、可验证仿真模型、可表示逻辑模型、可计算数据模型，实现物理矿山实体与数字矿山孪生体之间的虚实映射、实时交互，构建全域感知、边缘计算、数据驱动和辅助决策的智慧矿山平台，最大限度地实现煤炭矿山资源利用最大化与绿色化。此外，智慧油田在油气开采中也在不断发展深化，通过充分运用数字技术手段，透彻地感知、全面地互联互通、深入地智能化以及有效地整合油田运行核心系统的各项关键信息，对油田生产、管理、居民生活等各层次需求做出智能响应，提升各方面的泛在化、可视化、智能化水平，最终推动油田的绿色环保和可持续发展。 （2）能源传输方式安全高效升级 能源体系变革不仅体现在供给端与需求端的高效节能，能源的安全传输同样至关重要。利用数字技术引导能量的有序流动，实现能源传输的高效管理和精准匹配，支撑构筑高效、清洁、经济的新型能源体系，提高能源系统的安全性、生产率、可获得性和可持续性。 数字技术赋能油气长输管道。管道运输是石油、天然气的重要传输方式之一，但管道传输存在着故障率高、管理覆盖不全等问题。数字化管道技术在充分利用国