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未來三年,工業“減碳”將如何展開?數字技術能發揮哪些作用

時間:2022-09-01

來源:賢集網

導語:“減碳”時間窗口期越來越短,既不能不作為,又不能亂作為,因此,有必要首先從宏觀層面理清楚,工業“減碳”究竟該朝著哪個方向努力。

  “減碳”,中國是認真的———請大家把開頭這句話“刻煙吸肺”、牢記在心,因為這將決定未來三年、十年甚至更長時間的產業及從業者命運。

  從2020年做出“2030年前碳排放達到峰值,2060年前爭取實現碳中和”的承諾之后,每年都有重磅政策出臺。2021年,雙碳工作列為“十四五”開局之年的重點任務之一;前不久,工業和信息化部、國家發展改革委、財政部、生態環境部、國務院國資委、市場監管總局聯合發布了《工業能效提升行動計劃》,成為又一個影響深刻的國家級政策,并將工業“減碳”的窗口期縮短到三年,要求2025年將節能提效作為工業減碳的首要舉措。

雙碳政策.jpg

  從中,我們能看到未來三年,工業“減碳”將如何展開,其中數字技術能發揮哪些作用。

  兩股力量,劃定起跑線

  “減碳”時間窗口期越來越短,既不能不作為,又不能亂作為,因此,有必要首先從宏觀層面理清楚,工業“減碳”究竟該朝著哪個方向努力。

  目前看來,有兩股力量為未來3-8年的“減碳”工作劃定了起跑線:

  一股力量是“糾偏”。錯誤的努力會起到反作用,隨著雙碳戰略落地實施,很多省市及工業企業也發布了減碳路線圖,但由于理解差異,出現了一些“跑偏”行為,比如對于高能耗項目“一刀切”關停,為了“搶頭彩”制定不切實際的減碳目標,驟然對煤電項目斷貸等。對于這種不尊重科學規律的“運動式”減碳,已經從國家層面進行了叫停。2021年的國家級會議中,明確提出要“實事求是、尊重規律、循序漸進、先立后破”,并將在接下來加大督導力度,確保雙碳決策不跑偏、不走樣。直白一點說,“糾偏”意志堅決,減碳沒有“捷徑”。

  另一股力量是“加速”。在堅決遏制一些違規行為、表面功夫的同時,政策也為“減碳”按下了“快進鍵”,尤其是最近出臺的《工業能效提升行動計劃》更是將“減碳”窗口期縮小到三年,明確要求在2025年,重點工業行業通過節能提效,單位增加值能耗比2020年下降13.5%。一些認為2030年碳達峰目標還早、將減碳視為負擔能拖就拖的企業,也不能心存僥幸和觀望了。

  而通過能效提升來實現降耗減碳,顯然也是經過深思熟慮的。中國宏觀經濟研究院此前曾調研過,減碳的四個途徑:能源替代、二氧化碳捕獲、植樹造林、以及節能提效,其中節能提效是最主要、最快速的途徑,對于我國實現2030年前碳排放達峰目標的貢獻率在70%以上。

  這兩股力量疊加,不難看出,節能提效將在工業及更多領域的“減碳”中發揮最核心的價值,成為高質量發展的起跑線。

  一次革命,打造新引擎

  坦率來說,面對越來越緊迫的“減碳”任務,工業行業遭遇的挑戰可能是最大的。原因有三:

  從消費結構來看,工業生產對石油、煤炭和天然氣等能源的占比很大,工業率先達峰是實現雙碳承諾的關鍵,因此減碳壓力也是最大的。

  從發展模式來看,我國工業的粗放型方式仍未根本改變,據《中華人民共和國2020年國民經濟和社會發展統計公報》初步核算,2020年全年的煤炭、原油、天然氣、電力等消費量仍然在正增長,發展與減碳成為一對“矛盾體”。

  從變革方向來看,近年來確實有不少煤炭鋼鐵汽車制造等工業企業,嘗試通過數字化轉型、智能技術改造、強化管理等方式提質增效,這又帶來了新的挑戰,因為智能計算需要大規模數據和算力,而數據中心本身也是高能耗行業,如果算力不能夠低碳化、綠色化、普惠化,那么數字化在工業減碳提效中能發揮的作用也是有限的。

  對于工業“減碳”現實存在的困境,顯然國家部委也是有所調研和認識的,從剛印發的《工業能效提升行動計劃》中,給大家畫一下重點。

  橫向上,貫穿全產業鏈,重點行業的“效率至上”———

  三個統籌:統籌推進能效技術變革和能效管理革新,統籌提高能效監管能力和能效服務水平,統籌提升重點用能工藝設備產品效率和全鏈條綜合能效。

  聚焦重點:推進重點行業節能提效(鋼鐵、石化化工、有色金屬、建材等),重點領域綠色升級(數據中心),跨領域耦合提效協同升級(不同行業融合創新)。

  縱向上,能源從供到用打通,實現能盡其用———

  夯實基礎:著力提升節能技術裝備產品供給水平,大力發展節能服務,積極構建綠色增長新引擎,培育制造業綠色競爭新優勢。

  用能轉型:加快推進用能的低碳轉型,包括傳統能源清潔化、工業用能綠色化、重點用能低碳化。

  而這張縱橫交織規劃圖的背后,靠的是一場兩化融合的產業革命?!队媱潯分袑ⅰ皵底稚墶弊鳛橹攸c部分之一,提出發揮數字技術對工業能效提升的賦能作用,加速生產方式數字化、綠色化轉型。

  兩化融合提高工業能效、幫助減碳,我們走訪過不少案例,確實能得到比較好的效果。舉兩個例子。

  案例之一,煤炭行業是碳排放的傳統“大戶”,減碳難度很大,而且決定著生死。在山西某煤炭企業,就通過5G、物聯網、人工智能、大數據中心等信息技術的引入,對礦井、礦場、辦公園區進行改造,實現了井下作業的遠程無人化,生產過程的自動化,園區能耗的智能分析和精細化管理,通過全過程的數字化碳管理,實現了減碳、增效的雙重目標,勞動者也不需要冒著安全風險下井。

  案例之二,是工業制造場景,制造是很多中西部城市的支柱型產業。以湖北省隨州市為例,在培育專汽、風機等特色產業,既要發展,引入智能技術來推動精益生產、精益制造,滿足節能提效的要求,同時又不能因為算力規?;a與使用,而增加額外的碳負擔。最終,隨州市選擇在數字基礎設施的綠色化下功夫快速建成湖北首個5A級智算中心,用更短的建設周期、更綠色普惠的算力,為接下來工業數字用能打好基礎。

  從上述案例中可以看到,兩化融合的產業革命,使得減碳不僅不是負擔,反而成為工業行業及企業降本增效、提升競爭力的重要契機。

  三道關卡,尋路綠色計算

  兩化融合的產業革命是高質量發展的“新引擎”,那么算力就是數字經濟的“新動力”。《計劃》中也明確提出,數據中心等重點領域要節能提效、實現綠色升級。

  可以說,綠色計算既是工業減碳的題中之義,也是其他工業行業減碳的關鍵支撐。然而在現實中,綠色計算并沒有想象中容易。從目前的政策作為切入點,可以看到綠色計算落地、數據中心領域節能提效的三重關卡:

  第一關,生產。

  《計劃》中規定,數據中心作為重點領域,需要在2025年,新建大型、超大型數據中心電能利用效率(PUE,指數據中心總耗電量與信息設備耗電量的比值)優于1.3。

  達到這一目標,需要:技術創新,加快液冷、自然冷源等節能技術的應用,目前很多新建數據中心都采用了更為綠色節能的浸沒相變液冷技術;集約供給,通過大型數據中心與智能化能源管控系統,實現算力資源的規?;?、集約化供給,以及能耗的精準化調控;硬件升級,通過更高性能、更低功耗的AI芯片部署,推動單位算力能效的提升,擴大綠色算力的比例。

  總的來說,數據中心的節能提效,不僅能夠直接帶來較大的減碳效益,同時也可以為其他行業的數字化輸送“綠色能源”,在更長的產業鏈上發揮減碳作用。

  第二關,輸送。

  交流電的發明和電網的出現,讓電力可以低損耗、穩定地輸送到世界各地,對于算力能源來說,中國各區域的情況也各有不同,為了平衡數據中心的區域差異、實現互補協同發展,以“東數西算”為核心概念的算力網絡被納入國家新型基礎設施發展建設體系。

  簡單來說,算力網絡建成之后,能夠讓算力被統一管理、協同調度、全局優化,像自來水和電一樣成為“即取即用“的基礎能源。但必須注意到,目前人們對算力網絡的定義、構成和理解還不完全統一。一方面需要進一步達成共識,通過行業研討、產業聯盟等形式形成共識;另一方面,算力與網絡的深度一體化融合,需要從基礎設施層、編排管理層、運營服務層等各個層次上繼續創新。

  第三關,應用。

  用好算力這一“新能源”,對于工業減碳、數字產業變革有著直接的意義。《計劃》中也明確指出,充分挖掘鋼鐵、石油化工、電力、裝備制造、有色金屬等高能耗行業的節能潛力。其中,綠色計算在不同行業發揮的作用也有所差異。

  優化產能:對于鋼鐵、煤炭等產能過剩的領域,數字化技術和算力基礎設施主要作用于產能優化,通過智能算法開展生產側的系統化優化,推動生產制造向精益化方向發展,降低整體能耗指標;

  升級改造:對于一些需求高企的工業企業,發揮創新應用中心等作用,進行生產經營的全周期、全過程數字化升級改造,引入綠色節能的算力能源。以清潔能源和節能環保領域的企業金風科技為例,就將風場流體仿真技術用于風力發電機組研發,通過云端集群算力來保障實驗的穩定性與節能增效。

  創新發展:除了一味降低碳排放數字,增加單位算力的GDP同樣是節能提效的關鍵,這就需要尋找新應用場景、充分釋放算力的創新價值。AI等新技術如何在工業領域發揮普遍帶動作用,也是接下來各地基礎設施建設前所要籌謀的。

  隨著綠色算力從產到用的環節一步步打通,數字“能源“在工業減碳中的價值與效益將持續釋放。

  綜合來看,綠色計算在支撐工業節能提效上,展現出了巨大的潛力,也成為目前“減碳”工作中十分具有亮點的一條技術路徑。

  隨著各類政策的持續推出、東數西算的加速部署,數字基礎設施提供像“自來水”一樣的算力資源與服務,將是必然結果,也是工業向高質量發展轉型的戰略機遇。

  未來已來,不再是一句空話,而是具體到五年、三年甚至一年的每一步寸進,我們將一起見證歷史、參與歷史。

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