低碳发展：数字技术产业的责任与担当—关键路径及驱动机制研究

1 低碳发展：数字技术产业的责任与担当 —关键路径及驱动机制研究 中国移动研究院（中移智库）北京师范大学 2023年12月 目录 摘要3 1.数字技术与“双碳”目标5 1.1数字技术产业发展需积极应对“双碳”目标5 1.2中国数字技术产业未来发展前景面临碳排放挑战7 1.3数字技术产业赋能传统产业促进减排10 2.数字技术产业的碳排放核算16 2.1不同核算标准下数字技术产业碳排放均呈增长态势16 2.2碳足迹强度呈现显著下降趋势20 3.考虑了碳排放影响的数字技术部门国民经济产业关联关系与关键路径22 3.1考虑了碳排放影响的数字技术部门产业关联关系22 3.2数字技术产业与其上下游产业的碳流动关键路径24 4.数字技术产业碳排放的驱动机制28 4.1从需求结构看数字技术产业的碳排放驱动28 4.2从社会经济因素看数字技术产业碳排放增长驱动29 5.数字技术产业低碳发展的对策与建议34 附录研究方法38 参考文献44 摘要 随着数字技术在全球范围的迅速发展，其在社会经济中的作用以及对碳排放的潜在影响逐渐成为焦点。在“双碳”目标下，如何在推进我国数字经济发展的同时有效控制其碳排放、推动数字技术产业低碳发展是数字技术产业的责任与担当。从全产业链视角深入剖析我国数字技术产业的碳排放特点、趋势及驱动机制是探索数字技术产业低碳发展路径的前提和基础。 通过构建基于全产业链的碳排放分析框架，本研究系统核算了数字技术部门的不同范围碳排放。结果表明，虽然数字技术部门的范围1二氧化碳排放相对较低，但外购电力和热力排放（范 围2排放）以及供应链排放（范围3排放）呈现明显的增长态势。与此同时，尽管数字技术产业的总碳足迹不断增长，但其碳足迹强度呈现显著的下降趋势，反映了数字技术产业综合碳排放效率的不断提升。 从产业链角度看，供应链排放是数字技术产业碳排放总量的主要来源，反映了数字技术产业对上游高排放产品的高度依赖。在考虑了碳排放影响后，数字技术部门显示出较低的前向关联，但通过较高的后向关联显著拉动了其上游产业的碳排放。数字技术部门与其上下游产业的碳流动关键路径主要集中在电力、热力的产生和供应以及金属冶炼和压延加工等高碳部门。从社会经济驱动角度看，数字技术产业的总碳排放量增长主要受人均最终需求水平的提高和数字技术产业在最终需求结构中占比提升的拉 动；与此同时，碳排放强度的下降对数字技术产业的碳排放增长发挥了重要的遏制作用。从最终需求结构看，出口是通信设备、计算机和其他电子设备部门碳排放的主要驱动，而投资则是信息传输、软件和信息技术服务碳排放的主要驱动。 高效推动低碳发展是数字技术产业的责任与担当。结合上述碳排放特点，本报告提出优化能源结构，降低生产过程碳排放；提升电力使用效率，尤其是减少火电依赖；实施全生命周期碳排放核查，建立低碳采购链；增强资源循环利用，减少对高碳资源的依赖等数字技术产业综合减排策略。同时，利用数字技术产业在国民经济系统中的关键枢纽角色，积极推动全产业部门和全产业链碳排放管理，有助于促进全社会的能源与资源效率提升、推动实现全社会碳减排目标。 本报告及其相关文字、数据、图表等受版权保护，所有权利均属于中国移动和北京师范大学。转载、摘编、引用或以其他方式使用相关内容和观点，需注明来源。对于任何未注明来源或未经授权的使用行为，将受到法律追究。 1.数字技术与“双碳”目标 1.1数字技术产业发展需积极应对“双碳”目标 气候变化已经被国际社会广泛认可为当今全球面临的最重要的挑战之一。为了减轻气候变化所带来的严重影响，国际社会通过巴黎协定等多边协议承诺采取措施限制全球气温上升。2020年，中国政府在第七十五届联合国大会一般性辩论上提出了“中国二氧化碳排放将力争在2030年前达到峰值，同时努力争取在 2060年前实现碳中和”的“双碳”目标。此后，实现“双碳”目标成为我国高质量发展的重要内容。 近年来，数字技术在全球范围内迅速发展，成为21世纪的关键经济推动力。中国作为全球最大的经济体之一，数字经济已经成为带动全国经济增长的核心动力。2022年，我国数字经济规模为50.2万亿[1]，占国民经济生产总值的41.8%（图1）。数字技术的飞速发展深刻改变了消费、投资以及进出口格局。随着大数据、物联网、区块链、人工智能等数字技术的不断涌现和更新，数字技术逐渐渗透到政府治理、企业生产以及居民生活的各个领域，经济社会正经历着深刻转型。 中国政府积极推动数字技术的发展，特别是互联网、大数据、人工智能、第五代移动通信（5G）等领域。这些技术的广泛应用正在推动产业转型和产业创新，并对中国经济的增长和国际竞争力的提高产生深远的影响。2021年，国务院先后发布《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》，明确指出“推动互联网、大数据、人工智能、第五代移动通信（5G）等新兴技术与绿色低碳产业深度融合”，“推进工业领域数字化智能化绿色化融合发展”。通过互联网和信息通信技术（ICT）发展数字技术被广泛视作减少碳排放的有效策略[2,3]，也是我国实现“碳达峰”和“碳中和”目标的重要路径。 图1数字经济规模及GDP占比资料来源：中国信通院[4] 然而，数字技术产业高速发展在带来巨大的社会和经济效益的同时，其自身也伴随着环境负外部性的产生[5]，在一定程度上导致了能源消费的增加和碳排放的上升。Walsh等人的研究发现，数字技术部门主要由电信、软件和IT服务以及互联网部门等行业驱动，具有较高的电力消费强度；其中，2013年数字技术部门消 耗了全球发电量的10%[6]。与此同时，由于数字技术产业的发展高度依赖稀有金属和矿物的开采，这将导致资源的加速消耗[7]。由于我国数字经济的规模较大，在发展数字经济的过程中，除了要关注产业数字化带来的生产效率的提升，数字技术产业引发的碳排放也值得关注。深刻理解中国数字技术产业的碳排放影响与驱动机制有助于科学制定数字技术产业的碳减排方案，进而助力“双碳”目标的实现。 1.2中国数字技术产业未来发展前景面临碳排放挑战 在过去的几年中，中国的数字经济经历了显著的增长。具体来说，自2015年以来，数字经济规模增至50.2万亿元人民币，年均增长率达到了15.2%（图2）。这一增速远超同期国民经济增速，反映出数字经济在中国国民经济结构中的占比正在快速提升。尽管如此，2022年中国数字经济占GDP的比重为41.5%，这一数字与美国、德国、英国等发达国家相比，仍有较大的上升空间（图3）。由于持续的技术创新和数字化转型驱动，中国数字经济有望进一步扩大其对国民经济的贡献度。 图2中国数字经济规模及GDP占比数据来源：中国信通院[4]，国家统计局[8] 图3主要发达国家与中国数字经济规模与占比对比资料来源：联合国贸易和发展会议(UnitedNations ConferenceonTradeandDevelopment)[9] 在电力消耗方面，美国的数字技术设备耗电量占其总电力消耗的4.5%；对比之下，中国数字技术部门用电量占比仅为3.1%。电力消耗虽非直接衡量数字技术产业规模的指标，但它却反映了技术应用普及度和基础设施建设的水平，也间接指向了数字技术 产业发展的潜力。假设维持现有的能源结构不变，中国数字技术产业达到美国同等用电比例时，其电力消耗将增加1209亿千瓦时。假设电力部门维持现有的碳排放强度，增加的这部分电力消耗意味着引发6141万吨二氧化碳排放，是现有水平的1.5倍。因此，在数字技术产业发展过程中，其显著的碳排放增长潜力亟需关注。 在碳排放结构方面，中国数字技术产业的碳排放结构与全球数字技术产业的碳排放结构有明显差异（图4）。根据本报告的核算结果，中国数字技术产业的范围一二氧化碳排放占比相对较低，而范围二和范围三排放占比较高，尤其是范围三排放占比达到了65%。相比之下，全球数字技术产业的范围三排放占比达到了77%，反映了全球产业链更加错综复杂，使得数字技术产业引发了更多的供应链排放。碳排放结构的这一差异揭示了在数字技术产业发展过程中对供应链碳排放管理与优化的重要性，尤其是考虑到中国数字技术产业在国民经济中的占比日益增长。 图4数字技术产业碳排放结构 资料来源：中国的数据为本报告核算结果，全球的数据来自世 界资源研究所[10] 随着中国数字技术快速发展，数字设备使用将更加普遍，数据中心、云服务平台得到更广泛应用，这些都将导致电力消耗的增加。考虑到中国数字技术部门的经济规模和用电量占比均与发达国家存在较大差距，未来在发展数字技术的同时，如何遏制行业碳排放增长，是“双碳”目标下实现数字经济稳定发展的关键挑战，也是数字技术产业的责任与担当。 1.3数字技术产业赋能传统产业促进减排 在数字技术日趋成熟并广泛渗透的当下，传统产业正面临前所未有的数字化转型挑战。核心的数字技术如物联网（InternetofThings,IoT）、人工智能（ArtificialIntelligence,AI）与机器学习（MachineLearning,ML）、大数据分析（BigDataAnalysis，BDA）及区块链（BlockchainTechnology，BT）等，可以实现更高效、更可持续的生产方式，从而降低碳排放。联合国环境规划署强调[11]，实现数字化转型需依赖于不同行业间的协同创新，加快各产业的数字化进程将有助于关键行业实现碳减排。 （1）智慧农业 数字技术的应用在农业领域具有巨大的碳减排潜力。《2023中国农业农村低碳发展报告》[12]显示，我国农业生产总碳排放量为8.28亿吨二氧化碳当量，占全国碳排放的6.7%，而农业生产总值占GDP总量的9.5%。这意味着，我国农业生产以1/16的碳排放量，创造了近1/10的GDP。数字技术在智慧农业中的赋能作用 不容忽视，它为农业生产和农村发展提供了新的可能性，能够帮助农业部门提高生产效率，进而降低碳排放。数字经济对智慧农业的创新与发展提供了全过程的支撑和赋能作用（图5）。 图5智慧农业框架 资料来源：中国信通院，华安证券研究所[13] 在农业领域，数字技术通过提高生产效率和资源利用率，显示出巨大的碳减排潜力。移动设备和应用程序在提供农业相关信息、病虫害控制等方面发挥着重要作用，同时农业生产的精细化管理也在不断提升农业生产的效率。（联合国粮食农业组织）[14]。此外，数字技术还帮助农业生产者更有效地与市场、物流和金融服务进行对接，优化农业供应链，从而降低碳排放[15]。在中国西部地区，数字科技推动小农价值链的发展对农村发展和减贫产生了积极影响[16]。据减贫研究数据库数据[17]，到2025年中国的农业数字经济规模将达到1.26万亿，占农业增加值比重达到15%。 未来智慧农业有望实现更大的增长，为乡村振兴和可持续发展注入更多动力。 （2）智能制造 智能制造是信息物理系统（Cyber-PhysicalSystems,CPS）的实体化应用，它通过数字孪生（DigitalTwin）、工业物联网、人工智能、机器学习等先进技术的融合，实现了设计、生产、管理和服务的全过程智能化。 钢铁行业数字化：优化生产过程，提高能源效率 随着全球经济的数字化转型，钢铁行业也在积极探索数字技术的应用，以优化生产过程和提高能源效率。这一转型涉及协同、运行、技术和要素，目的是实现生产数字化、成本可控化和全程低碳化（图6）[18]。通过数字技术的引入，钢铁企业能够实现生产过程的实时监控和智能调度，大幅提高生产效率并降低能源消耗。这种技术整合不仅实现了生产流程的自动化和精确控制，还优化了能源管理，达到了能耗和成本的双重优化。此外，数字化还提高了操作流程和能源使用的透明度，优化供应链管理，为钢铁行业的低碳转型奠定了坚实基础[19]。 图6钢铁行业数字化框架 资料来源：McKinsey&Company[20] 水泥行业数字化：实现生产的可持续性 水泥行业作为传统重工业的代表，也面临着生产效率提升和环境可持续性的双重挑战。数字化技术的引