導(dǎo)讀

中國信通院、中國航天科工集團(tuán)有限公司，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟聯(lián)合發(fā)布《數(shù)字技術(shù)賦能工業(yè)碳達(dá)峰碳中和應(yīng)用指南V1.0》。

本指南主要面向工業(yè)企業(yè)的管理者和技術(shù)骨干以及工業(yè)園區(qū)管理者。本指南內(nèi)容包括5G、衛(wèi)星、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、工業(yè)軟件等主要數(shù)字技術(shù)介紹，上述數(shù)字技術(shù)賦能工業(yè)碳達(dá)峰碳中和的主要方向、已實(shí)施的典型案例，為工業(yè)領(lǐng)域碳達(dá)峰碳中和工作提供參考借鑒。

數(shù)字技術(shù)賦能工業(yè)雙碳概述

數(shù)字技術(shù)是與電子計(jì)算機(jī)相伴相生的科學(xué)技術(shù)，它能夠?qū)D像、文字、聲音、視頻等信息轉(zhuǎn)化為可被電子計(jì)算機(jī)識別的數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行運(yùn)算、加工、存儲、傳送、還原和利 用。5G 移動(dòng)通信、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能和 區(qū)塊鏈等數(shù)字技術(shù)正深刻影響全球經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展變革，也是 工業(yè)節(jié)能降碳不可或缺的重要手段。

工業(yè)行業(yè)是碳排放大戶。根據(jù)全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織《中國 2030 年碳達(dá)峰研究報(bào)告》，2019 年，中國全社 會二氧化碳凈排放量約 105 億噸。從碳排放量看，能源生產(chǎn) 與轉(zhuǎn)換、工業(yè)、交通運(yùn)輸、建筑領(lǐng)域碳排放占全社會碳排放比重分別為 44%、34%、8%和 7%，共占 93%。

數(shù)字技術(shù)在工業(yè)節(jié)能降碳領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：

一是促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)綠色化。數(shù)字技術(shù)可為工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)流通環(huán)節(jié)中的節(jié)能改造、節(jié)約用料、供需精準(zhǔn)對接、物流線路優(yōu)化、材料回收等提供有力支撐，全方位助力工業(yè)節(jié)能減 排。

二是賦能工業(yè)領(lǐng)域碳管理。例如基于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等數(shù)字技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測，更加精確地進(jìn)行碳排放核算。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析碼解決了碳管理領(lǐng)域中數(shù)據(jù)可靠性和數(shù)據(jù)溯源的關(guān)鍵問題。衛(wèi)星遙感可以監(jiān)測不同地區(qū)乃至具體工業(yè)園區(qū)的碳源和碳匯，動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)碳源和碳匯分布。

三是助力工業(yè)碳交易、碳金融發(fā)展。通過區(qū)塊鏈技術(shù)可以對各環(huán)節(jié)碳資產(chǎn)數(shù)據(jù)、碳配額交易數(shù)據(jù)等進(jìn)行實(shí)時(shí)上鏈存證，實(shí)現(xiàn)多層級穿透式核查監(jiān)管、在線跟蹤溯源等。人工智能可運(yùn)用在碳價(jià)預(yù)測方面，云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施可為碳管理分析提供算力和存儲等 基礎(chǔ)支撐等。

數(shù)字技術(shù)已形成一個(gè)相對完整的生態(tài)體系，各類數(shù)字技術(shù)本身相互融合、相互助力，在賦能工業(yè)節(jié)能降碳方面也是共同發(fā)力，實(shí)現(xiàn)倍增效應(yīng)。例如，云網(wǎng)邊端協(xié)同可促進(jìn)工業(yè)數(shù)據(jù)多級聯(lián)動(dòng)，依托 5G、NB-IoT、TSN、工業(yè)PON 等網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接方案，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)數(shù)字化、智能化、綠色化發(fā)展。在賦能工業(yè)雙碳的數(shù)字技術(shù)中，5G、衛(wèi)星、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、工業(yè)軟件等是最重要的代表性技術(shù)。

5G-賦能雙碳

5G 賦能行業(yè)雙碳的關(guān)鍵技術(shù)有五個(gè)方面，分別是用于邊 緣計(jì)算的 5G 高可靠專網(wǎng)、精準(zhǔn)定位、智能調(diào)度、碳排監(jiān)測、遠(yuǎn)程操控。

在賦能方向上，5G 作為新型信息基礎(chǔ)設(shè)施，正在融入千行百業(yè)，助力全社會數(shù)智化轉(zhuǎn)型，提高傳統(tǒng)行業(yè)的能源使用效率，支撐整個(gè)社會的低碳化。在鋼鐵、煤礦開采、化工等各領(lǐng)域，各類 5G 應(yīng)用在傳統(tǒng)高耗能行業(yè)起到融合提效作用，助力生產(chǎn)運(yùn)營關(guān)鍵環(huán)節(jié)的綠色低碳，切實(shí)發(fā)揮綠色 5G 社會價(jià)值。

支持新能源建設(shè)和并網(wǎng)

助力鋼鐵行業(yè)改進(jìn)流程

賦能煤炭井下開采作業(yè)

促進(jìn)化工行業(yè)數(shù)字化和智能化

助力碳排放量化、審計(jì)和交易

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)-賦能雙碳

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過與工業(yè)、能 源、交通、農(nóng)業(yè)等實(shí)體經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的融合，為實(shí)體經(jīng)濟(jì)提 物理感知、網(wǎng)絡(luò)連接和計(jì)算處理平臺等新型通用基礎(chǔ)設(shè)施支撐。促進(jìn)各類資源要素優(yōu)化和產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同，幫助各實(shí)體行業(yè)創(chuàng)新研發(fā)模式、優(yōu)化生產(chǎn)流程。

在賦能方向上，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主要賦能：

碳排放量監(jiān)測和預(yù)測。以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐，部署和應(yīng)用各類智能傳感器， 可以幫助企業(yè)獲取生產(chǎn)運(yùn)營過程中的碳足跡信息、碳排放數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)開展在線監(jiān)測，輔助節(jié)能減排決策及實(shí)施。幫助企業(yè)更加準(zhǔn)確的制定、調(diào)整和實(shí)現(xiàn)碳排放目標(biāo)。

碳資產(chǎn)管理。依托工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析服務(wù)平臺建設(shè)碳資產(chǎn)專項(xiàng)服務(wù)平臺，基于標(biāo)識代碼和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺可以精準(zhǔn)管理物流、 能源流、排放流數(shù)據(jù)，通過標(biāo)識解析服務(wù)平臺可以記錄管理對象的動(dòng)態(tài)信息，溯源相關(guān)碳資產(chǎn)數(shù)據(jù)，支持政府或行業(yè)實(shí)施碳達(dá)峰碳中和規(guī)劃與目標(biāo)。

碳計(jì)量管理。按照國家標(biāo)準(zhǔn)《計(jì)量器具 識別編碼》（GB/T 36377-2018）建設(shè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析儀表平臺，可為儀器儀表、計(jì)量器具和測量數(shù)據(jù)等提供標(biāo)識編碼，為企業(yè)能源消耗與碳排放數(shù)據(jù)管理提供解析服務(wù)，可確保測量數(shù)據(jù)的可靠可信。

企業(yè)碳數(shù)據(jù)管理。工業(yè)企業(yè)可按照國家標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)企業(yè)能源管控中心建設(shè)指南》（GB/T 40063-2021）構(gòu)建企業(yè)能源管控中心，用于采集能源消耗量和碳排放量，并通過安全網(wǎng)關(guān)設(shè)備把碳數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦I(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺上。建立基于企業(yè)內(nèi)部工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)對能源及碳數(shù)據(jù)實(shí)施計(jì)量的監(jiān)控體系。建立數(shù)據(jù)交換融合接口，實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)資源共享與信息融合，助力能源大數(shù)據(jù)的高效利用

云原生-賦能雙碳

云原生是一種新型技術(shù)體 系，開發(fā)者無需考慮底層技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)快速部署、按需伸縮、不停機(jī)交付等。云原生、浸沒式液冷、分布式等云計(jì)算新技術(shù)，為云計(jì) 算賦能工業(yè)雙碳提供強(qiáng)有力支撐。

云原生的主要賦能方向?yàn)椋?/p>

為工業(yè)碳管理提供低成本高可用支撐平臺。云計(jì)算為碳數(shù)據(jù)應(yīng)用與管理提供低成本、高可用、高擴(kuò)展的算力和存儲環(huán)境。最大限度提升物理資源的復(fù)用價(jià)值，增強(qiáng)企業(yè)在運(yùn)行成本控制、環(huán)保效益提高、能源效率提升等方面的數(shù)據(jù)分析能力。

應(yīng)對計(jì)算資源需求峰谷不定的工業(yè)場景?；谠品?wù)的伸縮、計(jì)算資源即開即用、按需租用等特性，工業(yè)企業(yè)可以根據(jù)業(yè)務(wù)負(fù)載需求進(jìn)行自動(dòng)的彈性申請和釋放，靈活應(yīng)對業(yè)務(wù)對計(jì)算資源的訴求，減少不必要的重資產(chǎn)投入，避免重復(fù)建設(shè)和設(shè)備空轉(zhuǎn)，降低能耗和碳排放，并縮短產(chǎn)品上市周期，提升企業(yè)產(chǎn)能和效益。

降低傳統(tǒng)工業(yè)軟件研發(fā)能耗成本。云端開發(fā)環(huán)境，可為工業(yè)企業(yè)提供一站式開發(fā)運(yùn)維能力。當(dāng)前，數(shù)字化服務(wù)企業(yè)提供全代碼、輕代碼和低代碼等各種開發(fā)模式，地域協(xié)同研發(fā)，能夠靈活滿足工業(yè)用戶個(gè)性化定制需求，提升工業(yè)智能業(yè)務(wù)的開發(fā)和交付效率，節(jié)省人力、能耗成本。

賦能工業(yè)數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排。數(shù)據(jù)中心云化、集約化、綠色化發(fā)展，是工業(yè)低碳發(fā)展的重要基礎(chǔ)。云計(jì)算通過以下幾個(gè)方面降低碳排放：用電和散熱效率的提升、硬件效率上的提升、軟件工程設(shè)計(jì)在能耗上的節(jié)省、云原生架構(gòu)在計(jì)算效率上的提升、云計(jì)算中心集中使用新能源和硬件的材料循環(huán)等。

人工智能-賦能雙碳

人工智能技術(shù)在制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈 各個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)揮重要作用，通過對工廠整個(gè)生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)進(jìn) 行智能分析，不斷地優(yōu)化生產(chǎn)方案，還可基于自然語言處理技術(shù)分析工人檢修報(bào)告，基于機(jī)器視覺技術(shù)對產(chǎn)品進(jìn)行缺陷 自動(dòng)檢測等。

人工智能的主要賦能方向?yàn)椋?/p>

助力工業(yè)行業(yè)的雙碳規(guī)劃與節(jié)能降碳優(yōu)化。在盡可能充分收集歷史多源、多類型數(shù)據(jù)情況下，大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的人工智能算法可以和“能源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境”等傳統(tǒng)機(jī)理分析模型相融合，自動(dòng)給出碳達(dá)峰推演、碳減排路徑規(guī)劃與碳中和投資決策等結(jié)果，助力區(qū)域工業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量綠色轉(zhuǎn)型。

助力能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。借助人工智能技術(shù)，對新型電力系統(tǒng)供需兩側(cè)的不確定性進(jìn)行預(yù)測，并優(yōu)化源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié)之間的效率，實(shí)現(xiàn)“安全-經(jīng)濟(jì)-低碳”最優(yōu)，是助力能源結(jié)構(gòu)邁向綠色清潔的必經(jīng)之路。

助力市場碳價(jià)預(yù)測。對碳排放權(quán)交易價(jià)格進(jìn)行預(yù)測，是碳市場交易的重要環(huán)節(jié)。需要綜合數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法與知識經(jīng)驗(yàn)的方法，如可采用數(shù)據(jù)重構(gòu)、知識嵌入、遺傳算法和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)等混合算法的思想，構(gòu)建碳價(jià)的魯棒預(yù)測模型。

典型賦能應(yīng)用

主要賦能方向

審核編輯 ：李倩