和平和发展,是人类社会的永恒主题。

 

过去的一两百年,人类经历了三次工业革命、两次世界大战。虽然过程坎坷曲折,但总的来说,生产力水平飞速提升,生活质量也有了巨大改善。

 

进入21世纪后,随着云计算、大数据、人工智能、5G等ICT技术的出现和普及,人类社会的演进方向又开始有了新的变化。我们逐渐从信息革命转向智能革命,从传统经济转向数字经济。

 

以工业、交通、能源为代表的千行百业,在认识到数字科技所蕴藏的无限能量后,纷纷开启了自己的数字化转型之旅,迎接即将到来的数智化浪潮。

 

在数字经济蓬勃发展的同时,另一个影响人类未来命运的问题,摆在了我们的面前。那就是碳排放。

 

众所周知,碳排放是经济发展不可避免的代价。

 

我们所经历的三次工业革命,都是基于化石能源的革命。虽然革命大幅提升了生产力,但也带来了指数级增长的碳排放。巨量的碳排放,引起全球气候的变化,对人类生存环境造成威胁。

 

如果我们给子孙后代留下了经济财富,却没有留下能够生存的空间,那显然是本末倒置。于是,为了地球的可持续发展,世界各国开始重视对碳排放的控制,将其提升到前所未有的重要高度。

 

如今,低碳化和数字化,已经成为全球经济和社会发展的主旋律,也是全人类的共识。

 

那么我们到底该如何实现基于数字化、低碳化的绿色发展呢?目前,在绿色发展方面,我们已经有了哪些成果?未来的研究重点,又在哪里?

 

4月27日,华为在HAS2022 华为全球分析师大会期间举办“绿色ICT使能绿色发展”主题论坛,吸引了来自全球的分析师、专家学者及媒体与会。会上,华为ICT基础设施首席营销官张宏喜以“绿色ICT使能绿色发展”为主题,发布了《绿色发展2030》报告。

 

这份报告的内容非常详尽,不仅对数字化和低碳化如何协同促进绿色发展进行了深入阐述,还对关键行业面向2030年的绿色发展愿景进行了展望畅想。此外,它还详细介绍了ICT技术使能绿色发展的重点创新方向。

 

我们不妨来看看,作为全球领先的ICT(信息与通信)基础设施和智能终端提供商,华为是如何理解数字化、低碳化和绿色发展的。

 

█ 数字助力低碳,低碳激活数字

 

数字化和低碳化,并不是相互独立的关系。

 

提到数字化和碳排放,大家第一反应肯定是数字化会带来更多的碳排放。

 

大家可能会认为,数字化所需要的算力和通信基础设施,全部都是通过电能进行驱动的。用电,就会带来碳排放。现在正在规模建设的5G以及数据中心,用电量更大,碳排放也会更多。

 

其实,这是一种误解。虽然数字基础设施会带来对能源的占用,并产生碳排放。但我们更应该注意到:在使用能源的同时,这些设施会带来怎样的帮助,会输出什么价值。

 

换句话说,我们应该以能效来衡量新型数字化基础设施的“功与过”。

 

以5G基站为例。不可否认,5G因为引入Massive MIMO、AAU有源天线等新技术,工作功率比4G基站明显要高。但是,5G基站的能效是远远大于4G的。也就是说,5G传输单位比特所产生的能耗,远低于4G。

 

换句话说,5G虽然吃得稍微多一点,但工作量大幅提升了,产出更大。这显然是划算的。

 

国家大力推动“新基建”战略,广泛布局新型数字信息基础设施建设,并不是仅仅为了服务消费互联网(游戏、娱乐、购物等)。正如前文所说,数字化的根本目的在于,开启行业互联网时代,带动工业、交通、能源等领域的数字化转型,赋能数字经济。

 

《绿色发展2030》报告中提到:

 

“物质、能量、信息是世界构成的三要素,它们自身的动态流转,以及相互之间的协同约束关系,是我们把握未来绿色发展挑战和方向的出发点。当今世界正在经历的以人工智能、云计算、大数据、物联网、5G等为代表的数字技术变革,通过信息流提升物质流和能量流的效率,从而达到减少碳排放的效果。”

 

是的,信息流的价值,就是服务于物质流和能量流。数字ICT科技之所以能够支撑数字经济,能够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,原因就在于此。

 

数字技术将在各行各业推动能源结构转型、效率提升,帮助实现低碳化。

 

2030年,全球ICT行业碳排放占全球碳排放总量的1.97%。而ICT行业通过赋能其他行业,将帮助减少全球碳排放的20%。也就是说,数字化将以10倍的杠杆效应,使能低碳化。

 

 

除了使能行业低碳化转型之外,数字化还可以提升政府监管和社会服务的现代化水平,促进形成绿色的生产生活方式,最终推动经济社会绿色发展。

 

这两年,全球新冠疫情大流行,数字化技术在防疫方面也发挥了巨大的作用,这是有目共睹的。

 

反过来,我们再看一下低碳化对数字化的影响。

 

一言以蔽之,低碳化对数字化最大的反向作用,就是潜能激发。

 

世界各国推动绿色低碳发展,都是作为义务来执行的,也是有指标要求的。如何在保持经济持续增长的同时,减少碳排放,是各国政府面前的一个难题。

 

作为一个负责任的大国,中国在2020年9月明确提出了“双碳”战略,即2030年实现“碳达峰”、2060年实现“碳中和”。为了实现这个目标,我们国家还发布《2030 年前碳达峰行动方案》,以及一系列重点领域和行业的实施方案,出台了保障措施和政策,并明确了相关的时间表、路线图。

 

任务分解后,行业企业需要承担相应的责任,完成各自的“双碳”目标。所以,低碳化倒逼了各行各业的数字化应用创新和转型。

 

他们除了自身高碳高污染工艺需要技术革新外,还需要解决供需矛盾、资源利用率低等导致的资源浪费问题。数字化,是最有效的手段。

 

为了实现低碳化目标,5G、数据中心等数字基础设施的电力需求,必须提高可再生能源的使用比例。这个比例越高,数字化的成本越低,推动数字化大规模应用就越容易。这是一个良性循环的过程。

 

简而言之,数字化和低碳化是推进绿色发展的双引擎,也是经济社会高质量向前进步的内在需求。

 

面向2030,一方面要通过数字化谋发展,另一方面则需要通过低碳化确保发展的可持续性。两者相辅相成,不可或缺。

 

█ 数字低碳的创新方向

 

数字化和低碳化,两手都要抓,两手都要硬。那么,到底应该怎么做呢?进行哪些方向的创新,才能够实现绿色发展?

 

《绿色发展2030》报告中指出,想要实现数字化和低碳化的齐头并进,可以在以下三个方向进行创新:

 

1、提升数字基础设施能效

 

前面我其实已经提到了这一点。通过基础理论研究、材料工艺升级、研发技术创新,对数字基础设施进行功耗控制和改良,是从源头上进行节能减排的最有效手段。

 

它的效果最直接,但是难度也最大。企业需要投入大量的资源,进行创新和试错。

 

数字基础设施的范围比较大,站点、网络、数据中心等场景,都有很大的节能减排创新空间。

 

以无线站点为例。目前,为了节能减排,无线站点已经摈弃了以往以性能为主要目标的设计思路,转而关注设备能效。在新建站点时,运营商会从能量传播的全链路上创新绿色节能关键技术,如能源供给侧的站点配套设备,能源使用侧的基站主设备,甚至帮助终端节能的无线绿色空口技术。

 

具体采取的方法包括但不限于:

 

站点极简化,从各节点转换效率、供电链路的线路损耗以及空调等配套设备的功耗优化等方面提升站点供电链路能效;

通过站点架构创新,如 BBU 集中化、全室外免空调站点等,减少空调等非功能性设备的使用;

通过重构站点形态,站点从机房变机柜,机柜变挂杆,站点能效从60%提升至97%;

对于存量机房,采用精确制冷、升压供电方式实现免增机房、免换线缆、免增空调改造,机房能效提升至80%;

对于新建场景,采用以机柜替代机房,免土建机房,能效可以从60%提升至90%;

针对差市电/无市电通信站点,充分利用光伏发电替代油机发电,实现站点绿色的普惠供能,等等。

 

站在技术研发的角度,通过模块形态、架构、工艺、材料、算法等多维度多学科的协调,也可以挖掘节能潜力,提升设备能效。

 

除了产品规划研发、设计施工、安装调测之外,运营维护也是数字化、低碳化的一个重点领域。

 

例如,通过引入AI和智能化运维,建设低碳自智网络,实现多层级能效提升、预防性维护、多维度运营管理等功能,就可以提升网络运维效率,灵活控制设备设施功率,减少碳排放,降低成本。

 

2、加大可再生能源占比

 

提高可再生能源的占比,减少化石能源的使用,是能源领域绿色发展的关键。

 

在能源供给侧,我们需要大力发展可再生能源,大幅提升光伏、风力发电比例,逐步取代化石能源发电主导地位。

 

另一方面,在能源消费侧,通过引入绿电、加速各行各业电气化进程,可以大幅减少化石能源消费。

 

目前,全球终端能源消费目前主要以化石能源为主,占比超过60%,电气化比例仅20%。根据《绿色发展2030》报告的预测,到2030年,全球电气化比例将达30%;电动汽车的销量占比将超过50%。

 

值得一提的是,随着城市化和人民生活水平的提高,建筑与园区已经成为终端能源消费、碳排放增长速度最快的领域之一。为了减少建筑领域的能源消费,现在发展出了电力电子技术与数字技术融合的综合智慧能源。

 

综合智慧能源运用领先的数字技术和电力电子技术,如先进的建筑光伏一体化(BIPV,Building Integrated Photovoltaic)、交直流微网架构、智慧能源管理、场景化节能设计、先进储能系统等技术,助力园区能源基础设施建设,打造能源管理平台。

 

建筑正在加速走向“光储直柔”,园区实现源网荷储一体化运行,设备智能化运维,碳排放数字化管理。

 

3、使能行业绿色发展

 

想要实现全球碳中和,就必须对行业进行深度脱碳研究,提供定制化的脱碳解决方案。

 

行业是碳排放的主要来源。尤其是电力、工业、交通、建筑这四个行业,加起来占总体碳排放的比例高达94.2%。

 

研究表明,这些行业实现碳减排的途径主要有4种,分别是:使用清洁能源(67%)、提升能效(16%)、循环利用(10%)和管理调控(7%)。

 

我们以工业行业为例,看看如何减少碳排放。

 

工业领域节能减排,一方面要靠行业自身的技术改造、升级。另一方面,就是依赖数字技术,针对工业研发设计、生产制造、质量监控、产业链协同、碳封存等方面,进行数字化转型。

 

 

在研发设计阶段,通过数字化技术进行模型搭建、模拟仿真等,可以大幅度减少实验数量,缩短研发周期,降低研发成本,提高研发效率,减少原材料浪费等研发相关环节的碳排放。

 

在生产制造阶段,利用工业互联网等数字化技术,企业可在设备监控、原料供应、质量检测等多方面对生产制造过程实施动态实时管控。通过对生产技术参数、原料等的动态优化,提升生产操作的精细化水平,减少不合理操作导致的物料、能源、甚至产成品的损耗。

 

数字技术还可通过实时智能监控运行状况,对问题进行提前预警,避免因设备故障导致生产线停机,提高运营效率,降低运维成本。

 

数字技术在产业链协同发展方面也有助力空间。

 

工业行业作为中游产业,需要与上游原料供应商和下游消费企业保持紧密联系。借助电商平台、供销数字平台等数字技术,可以简化采购流程,减小沟通成本。

 

█ 结语

 

根据《绿色发展2030》报告的预测,到2030年,全球数字基础设施能效将提升100倍,可再生能源发电量占比超50%,行业数字化渗透率达到50%。

 

绿色发展已经真正成为了全球共识。我们可以看到,越来越多的国家、组织和个人开始重视绿色发展,并积极参与到绿色发展当中。即便是新兴发展中国家,也热衷于参与数字化、低碳化。因为可以趁这个机会调动经济结构调整,优化产业布局。

 

绿色发展的整体发展前景是非常乐观的。但是,我们也要注意到,摆在数字化、低碳化面前的实际问题仍然不少。例如,数字鸿沟、规则体系缺失、标准不健全、产业发展缺乏协作,等等。

 

想要解决这些问题,我们需要全社会、全产业、跨价值链和生态系统的协作,对科技创新的鼓励,以及底层建设的尽快完善。

 

人类只有一个地球,各国共处一个世界。

 

面对世界经济的复杂形势和全球性问题,任何国家都不可能独善其身。作为“人类命运共同体”,携手拥抱绿色发展,全力推动数字化和低碳化,才能够打造地球可持续发展的未来,人类文明才能够永远存续下去。

 

希望《绿色发展2030》报告能够唤醒更多人对绿色发展的共识,加速绿色发展新时代的到来!