2024数字碳中和研究报告

数字碳中和工业篇 (2024年) 中国信息通信研究院泰尔终端实验室中国信息通信研究院政策与经济研究所2024年1月 前言 近年来，我国工业发展迅速，工业体系不断健全，总体规模不断扩大，工业领域节能降耗工作取得积极进展。然而，工业依然是我国能源消费和碳排放的重点领域，其能源消费总量占全国能源消费总量超过60%。工业绿色低碳转型成为我国实现碳达峰碳中和目标和新型工业化的必经之路。 随着新一轮科技革命的突飞猛进和应对气候变化的深入推进，全球产业结构和布局深度调整，数据作为关键生产要素的价值日益凸显，数字技术深入渗透到工业领域高质量发展过程中，助力工业加速迈向高端化、智能化、绿色化的新型工业化。 本蓝皮书聚焦数字技术与工业领域的融合应用，系统梳理欧盟、美国、日本等国家地区借力数字技术推进工业脱碳的探索实践，分析数字技术助力工业碳减排的内涵机理和思路框架，建立数字技术赋能碳减排潜力评估模型，评估数字技术赋能钢铁、石化化工、建材等重点流程制造业碳减排的潜力和贡献度。数字技术赋能工业碳减排的潜力正处于快速增长期，未来十年现有的数字技术将分别助力钢铁、石化化工、建材行业减少5%~20%、6%~16%、3%~9%的碳排放。随着数字技术的快速发展和应用场景的落地实施，数字技术对工业碳减排的效应将会进一步加强。从重点行业、绿色制造和企业主体等维度，研究数字技术赋能工业减碳管碳的实施路径和应用场景，并从顶层设计、要素支撑、技术布局、财税金融、企业动力、数字化碳管理等方面提出数字技术助力碳减排政策建议，为政府和企业提供参考借鉴。 一、数字技术成为新型工业化绿色化重要推动力1 （一）工业是我国经济绿色低碳转型重点领域1 （二）数字技术助力提升新型工业化“含绿量”2 二、发达国家积极探索数字技术助力工业脱碳3 （一）美国：围绕数字减碳强化顶层设计和资金支持3 （二）欧盟：制定战略规划引领数字和绿色双重转型4 （三）日本：强调政策融合推动数字化赋能绿色发展6 三、数字技术将在工业领域持续释放降碳潜能7 （一）数字技术助力碳减排科学内涵和思路框架7 （二）数字技术对重点流程制造业减碳潜力分析10 四、数字技术赋能工业减碳应用场景不断丰富17 （一）重点行业层面17 （二）绿色制造层面23 （三）企业主体层面28 五、政策建议29 （一）加强政策顶层设计，推动数绿融合发展29 （二）强化关键要素支撑，构建优质赋能基础30 （三）持续推动技术攻关，强化技术支撑能力31 （四）加大财税金融支持，降低投资改造成本32 （五）提升企业赋能动力，鼓励企业赋能实践33 （六）完善数字化碳管理，切实提高赋能效果34 图1数字技术赋能工业碳减排机理框架9 图2数字技术助力碳达峰碳中和的思路框架10 图3数字技术助力钢铁行业碳减排潜力12 图4数字技术助力钢铁行业碳减排增速13 图5数字技术助力石化化工行业碳减排潜力14 图6数字技术助力石化化工行业碳减排增速15 图7数字技术助力水泥行业碳减排潜力16 图8数字技术助力水泥行业碳减排增速17 图9数字技术碳减排潜力评估框架36 图10数字技术普及率曲线37 一、数字技术成为新型工业化绿色化重要推动力 （一）工业是我国经济绿色低碳转型重点领域 多年来，工业始终是我国经济发展的主力军。我国工业发展迅速，工业体系不断健全，总体规模不断扩大，2010年制造业产出超越美国，成为全球第一制造大国，实现了由小向大的历史性转变。我国拥有41个工业大类、207个工业中类、666个工业小类，是全世界唯一拥有联合国产业分类中全部工业门类的国家。在500余种主要工业产品中，有220多种产量位居世界第一。2022年，全部工业增加值突破了40万亿元大关，占GDP比重达到了33.2%。 然而，工业也是我国能源消费和碳排放重点领域。一方面，“十三五”期间，我国工业领域节能提效工作取得积极进展，工业企业节能降耗成果显著。另一方面，工业领域能源消费总量仍占全国能源消费总量的60%以上，钢铁、有色金属、建材、石化化工等重点行业碳排放量占工业领域碳排量的近80%。 随着新一轮科技革命的突飞猛进和应对气候变化的深入推进，全球产业结构和布局深度调整，我国处于制造大国向制造强国迈进的重要关口期。工业绿色低碳转型成为我国实现碳达峰碳中和目标和新型工业化的必经之路。在“双碳”目标下，工信部等3部门印发了《工业领域碳达峰实施方案》，钢铁、有色、建材、石化化工4个行业均制定了行业碳达峰方案，明确了工业碳达峰的目标、任务、途径和措施。同时，我国聚焦高端化、智能化、绿色化，深入推进数字化与绿色化融合创新，加快传统工业转型升级，形成节约资源和保护环境的 绿色低碳生产方式，促使绿色低碳成为新型工业化的生态底色。 （二）数字技术助力提升新型工业化“含绿量” 随着新一轮科技革命和产业变革深入发展，互联网、大数据、云计算、人工智能、区块链等数字技术创新活跃，数字技术和绿色低碳产业深度融合，推动产业结构由高碳向低碳、由低端向高端转型升级。数据作为关键生产要素的价值日益凸显，深入渗透到经济社会各领域全过程，随着算力、算法、模型、数据等技术底座不断夯实、数字基础设施和服务体系不断完善，数字化转型深入推进，传统产业加速向高端化、智能化、绿色化方向转型升级，新产业、新业态、新模式蓬勃发展，推动生产方式、生活方式发生深刻变化，数字技术成为重组全球要素资源、重塑全球经济结构、改变全球竞争格局的关键力量。 近年来，我国高度重视数字经济发展，重点部署数字技术赋能全社会降碳。《工业领域碳达峰实施方案》指出要推动数字赋能工业绿色低碳转型，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。《信息通信行业绿色低碳发展行动计划（2022-2025）》将“赋能全社会降碳促达峰”作为重点任务之一，提出以各行业数字化、智能化、绿色化转型需求为导向，以产业绿色低碳转型、居民低碳环保生活和城乡绿色智慧发展等领域为重点，加快提升数字技术与垂直行业应用深度融合的服务供给能力，助力经济社会数字化绿色化转型。此外，我国确定在河北省张家口市、辽宁省大连市、黑龙江省齐齐哈尔市、江苏省盐城市、浙江省湖州市、山东省济南市、广东省深圳市、重庆高新区、四川省成都市、西藏自治区拉萨市等10个地 区和城市开展首批数字化绿色化协同转型发展（双化协同）综合试点，以试点方式推动数字技术与绿色低碳产业深度融合，提升双化协同的能力和水平。 数字技术的快速发展为工业绿色低碳转型提供了新路径。通过集成利用先进的数字技术，促进研发设计、生产制造、经营管理、运维服务等全方位全链条的升级改造，推动工业向环境影响小、资源利用高、经济效益好的绿色化方向发展，实现生产效率与碳效率的双提升。根据全球电子可持续发展推进协会（GeSI）研究结果，在未来十年内，数字技术将通过赋能能源、制造业等行业减少20%的全球碳排放。数字技术、数字基础设施与传统产业的融合将进一步推动产业数字化和绿色化转型，释放全领域数据价值，提高全过程生产效率，降低全链条能源消耗，实现发展和减排的双赢，助力推动全社会高质量发展。 二、发达国家积极探索数字技术助力工业脱碳 （一）美国：围绕数字减碳强化顶层设计和资金支持 美国在推进本国净零排放目标整体过程中高度重视数字技术的融合应用，特别是围绕数据、标准、技术、资金等制定了丰富的政策工具，助力绿色低碳方向的数字技术和应用创新推广。一是充分发挥顶层设计对行业数字化减碳的支撑和引领作用。2022年美国能源部发布《工业脱碳路线图》，确定了减少美国制造业工业排放的4个关键途径及其研发和示范需求，在提高能效关键路径中提出在系统级优化工业过程性能的能源管理方法，以及来自制造过程加热、锅炉和热电联产的热能系统管理和优化，同时加强智能制造和先进的数据分析， 以提高制造过程中的能源生产力，从而有效提升制造业利用数字技术实现节能减排效率。二是提供助力减碳模型开发/智能决策的高质量数据集和大数据工具。针对当前行业由于应用越来越多的现代设备设施、仪器和高性能计算机而生成传统工具难以有效解析的海量数据，2021年美国能源部拨款2900万美元用于开发应对清洁能源、气候和国家安全挑战的大数据工具，其中800万用于支撑超大型数据集系统简化，2100万用于支持识别相关数据模型，服务能源领域智能决策，对提高能源领域利用数字技术开发节能减碳模型具有重要意义。三是为企业利用数字技术促进净零排放技术创新提供研发补贴。在研发补助方面，2020年美国能源部宣布提供1600万美元用于机器学习和人工智能高级研究，服务各领域智能化、可持续发展；在奖励资金方面，2020年美国能源部设立10亿美元的“新人工智能奖项”，对12个提高效率、降低成本和能耗的人工智能项目给予资金奖励，同时美国能源部“可持续发展奖”还对一系列成效突出的数据中心绿色化集约化项目予以表彰；在贷款担保方面，能源部提供85亿美元贷款担保，支持利用数字技术减少或隔离温室气体排放。 （二）欧盟：制定战略规划引领数字和绿色双重转型 欧盟将利用数字技术促进行业脱碳和可持续发展纳入投融资、研究创新、国际合作等政策，特别强调通过相关政策，引导和支持企业通过数字转型提高应对气候变化的能力。一是在战略规划方面，重视工业数字化绿色化双重转型。2019年欧盟委员会发布《欧洲绿色新政》，明确提出工业领域要充分挖掘数字转型的潜力，使人工智能、 5G、云计算和边缘计算及物联网等数字技术尽快在欧盟应对气候变化和保护环境的政策中发挥重要作用。为持续推动工业领域双化协同转型，2020年欧盟委员会还发布了《欧洲工业战略》旨在提升欧盟全球竞争力并带动欧洲绿色工业和数字化的发展，助推欧洲向更加可持续、数字化和更具全球竞争力的经济转型。2023年10月欧盟委员会通过了战略能源技术（SET）计划的修订，旨在将最初的战略目标与欧洲绿色协议、REPowerEU计划和绿色新政工业计划（特别是“净零工业法案”）相协调，此次修订，欧盟委员会将纳入跨领域问题的新优先事项，包括根据社会需求、数字化和市场准入度定制的可持续性设计、技能开发、研究和创新。二是利用大数据、区块链等数字技术提高碳市场可信度和碳交易效率。欧洲能源交易所EEX建立了电子碳交易平台，通过支撑线上登记/交易/拍卖、提供实时交易数据，助力政策优化调整、模拟交易过程，选择最优拍卖方案等功能，助力本国碳交易制度实施，最终利用数字技术更有效地利用市场机制促进电力、钢铁、玻璃、水泥等行业减碳。三是成立绿色化数字化联盟，更好地集聚行业力量支撑政府决策和引导产业发展。欧盟召集埃森哲、达索、爱立信、施耐德电气、谷歌、西门子、思科等26家ICT龙头企业成立欧洲绿色化数字化联盟（EGDC），2021年签署《支持欧盟绿色和数字化转型宣言》，同时与龙头企业合作制定能源、制造、交通、农业、建筑等领域绿色化数字化转型指导方案。四是加强重点领域数字技术应用基金支持，在创新项目中部署利用数字化减少行业碳足迹研究。2020年欧盟委员会与欧洲投资基金宣布部署风险投资基 金，促进人工智能、机器人等技术在工业领域的推广，降低生产能耗和碳排放。2021年欧盟“地平线欧洲”（HorizonEurope）计划宣布未来两年将提供7.24亿欧元拨款，支持制造业和建筑业的数字化并减 少行业碳足迹。2023年12月，欧盟投入近6亿欧元支持跨境能源基础设施项目，包括支持五个二氧化碳网络项目、两个电力部门项目和一个储气库项目，其中电力部门项目包括1亿欧元的智能电网项目和122万欧元的电力互连线加固项目等，以实现更智能的电网、效率以及创新技术和解决方案。 （三）日本：强调政策融合推动数字化赋能绿色发展 当前日本面临着绿色发展、区域发展、生产力增长、低出生率和人口老龄化等一系列挑战，亟需推动数字化来实现可持续发展。日本数字化赋能工业绿色发展注重战略、法规、标准顶层设计的融合创新。一是制定实施国家战略，最大限度地推进绿色社会发展。2020年12月25日日本发布《2050年碳中和绿色增长战略》，明确了“2050年日本实现净零排放”的碳中