基于新一代信息技术的数字化转型脱碳机制研究报告
当前,我国正处于经济结构转型升级与新一代科技革命突破创新、以及碳达峰碳中和加速生态文明建设的历史交汇期。2022年作为“十四五”开局之年,在通过新一代信息技术加速产业数字化转型、实现数字经济稳步推进的同时,更应该重视数字化转型过程中的脱碳机制研究,理清数字技术创新驱动中国脱碳成本的机制,对数字经济的高质量低碳发展提供理论支撑。
数字经济作为新形势下全球发展的新动能,与新一代信息技术的创新应用、数字化转型的迭代程度都具有交叉、融合、依存、协同的关系。碳达峰碳中和目标的外部约束下,通过对新一代信息技术、数字化转型、数字经济三者之间能耗传导机制的综合考量,尤其是云计算、数据中心、人工智能等通用技术自身碳排放与数字经济中碳减排的制约研究,评估新一代信息技术在实现数字化转型各个步骤中的迭代作用,探索数字化转型脱碳机制,有利于推动数字经济的高质量低碳发展。
本课题重点研究了欧盟、美国、日本等主要发达国家在绿色发展战略、数字经济战略方面的战略规划、政策举措,总结了欧美日三个国家/地区相关战略的特点。本课题在已有的人工智能、数据库存储引擎方面研究的基础上,围绕作为数字化转型的通用基础设施、数字经济发展的生产要素的新一代信息技术的能耗进行分析,并以某云计算数据中心为例开展了研究。探索在碳达峰碳中和目标约束下,将碳排放作为数字化转型策略的具体影响元素,锚定数字经济高能耗问题的发展障碍,探索践行数字化转型的脱碳机制。在“双碳”目标外部约束下,新一代信息技术自身能耗的时间复杂度、空间复杂度的研究分析,在技术层面上的进展,又无法直接反馈到“双碳”这条主线上,还需要从技术在产业、行业内的真正推广、应用。围绕新一代信息技术的能耗问题,对数字化转型脱碳机制进行了展望。进一步的研究还需要拓展国民经济统计的知识,确定核算的主体,从而明确数字经济的分类及核算。
目 录
一、 引言........................................................................................... 7
1.1 研究背景................................................................................ 7
1.1.1 碳达峰碳中和目标......................................................... 7
1.1.2 新一代信息技术............................................................ 7
1.1.3 数字经济........................................................................ 8
1.2 研究现状................................................................................ 9
1.3 研究内容.............................................................................. 10
1.3.1 主要发达国家的碳中和、数字经济战略分析研究..... 11
1.3.2 新一代信息技术的能耗与赋能成本计算.................... 12
1.3.3 数字化转型的脱碳机制探索展望................................ 12
1.4研究方案............................................................................... 13
二、 欧美日绿色发展战略分析研究............................................... 15
2.1 欧盟绿色战略:整合政策纳入法律体系............................. 15
2.1.1 绿色战略整合,形成法律约束.................................... 15
2.1.2 注重能源转型,创新研发低碳技术............................ 16
2.2 美国绿色战略:态度摇摆但行动持续................................. 17
2.2.1 实行政监分离的能源管理体系,确保能源法案有效实施 17
2.2.2 持续实施能源战略,大力发展清洁能源.................... 17
2.3 日本绿色战略:保守而又规划精细..................................... 19
2.3.1 明确产业发展路线,实现清洁电气化........................ 20
2.3.2 构建“零碳社会”,缓解能源短缺压力...................... 20
2.4 启示与建议........................................................................... 21
三、 欧美日数字经济政策分析研究............................................... 23
3.1 美国的主要数字经济政策.................................................... 23
3.1.1 “信息高速公路”为数字经济腾飞奠定基础............. 23
3.1.2 商务部构建完备的政策体系....................................... 23
3.1.3 数字贸易:高举自由贸易大旗.................................... 26
3.1.4 支持AI的研究和创新.................................................. 27
3.1.5 建设数字政府,推进开放数据.................................... 28
3.2 欧盟的主要数字经济政策.................................................... 29
3.2.1 对人工智能进行立法,制定统一的数据保护政策..... 30
3.2.2 提供行业特定的业务咨询支持,提高企业采用数字技术的能力 30
3.2.3提供财政支持,促进工业数字化转型领域的研究和创新 30
3.2.4 建立研究中心,应对技术挑战.................................... 31
3.3 日本的主要数字经济政策.................................................... 31
3.3.1 日本具有发展数字经济的内在动力............................ 31
3.3.2 日本在数字经济发展上的短板.................................... 32
3.3.3 设置数字厅推动日本数字经济发展............................ 33
3.3.4 日本数字经济发展趋势............................................... 35
3.3 总结...................................................................................... 38
四、 新一代信息技术的能耗分析方法研究.................................... 40
4.1 数据中心的能耗分析方法对比............................................ 40
4.1.1传统能耗分析方法........................................................ 40
4.1.2 基于BIM技术的能耗分析方法................................... 41
4.1.3 两类能耗分析方法比较............................................... 43
4.2 云计算数据中心能耗分析实例............................................ 45
4.2.1 数据中心研究概况....................................................... 46
4.3 数据中心运维能效............................................................... 51
4.3.1 效益测算...................................................................... 51
4.3.2 推广应用...................................................................... 52
五、数字化转型的脱碳机制探索展望............................................. 53
5.1创新服务化模式,弥合数字鸿沟......................................... 53
5.2构筑生态化能力,释放数字红利......................................... 53
5.3突破智能化技术,护航数字经济......................................... 54
六、参考文献................................................................................... 55
插 图 清 单
图1 . 1 研究对象..................................................................................................... 11
图1 . 2 “技术-转型-经济”的研究框架................................................................... 11
图1 . 3 技术路线图.................................................................................................. 13
图2. 1 欧洲绿色协议8个行动方向及最终目标....................................................... 16
图2. 2 日本绿色战略14个重点行业领域划分......................................................... 20
图3. 1 设立数字厅提升日本社会数字化愿景示意图................................................. 34
图4. 1 传统能耗分析方法...................................................................................... 41
图4. 2 基于BIM技术的能耗分析流程.................................................................... 42
图4. 3 基于 BIM 的能耗分析方法接入流程图....................................................... 43
图4. 4 数据采集点位示意图................................................................................... 46
图4. 5 冷却塔不同运行工况时能耗情况................................................................. 49
附 表 清 单
表2. 1 美国在清洁能源方面的主要部署计划.......................................................... 18
表3. 1 美国商务部出台的相关政策文件................................................................. 24
表3. 2 2018年美国数字贸易的主要障碍................................................................ 26
表4. 1 两类能耗分析方法对比............................................................................... 45
表4. 2 不同冷水主机水温测试时中央空调系统设备运行状态.................................. 47
表4. 3 改变冷水主机水温时研究实验数据.............................................................. 47
表4. 4 冷却塔不同台数及运行频率测试时中央空调系统设备运行状态.................... 48
表4. 5 改变冷却塔运行台数及频率时研究实验数据................................................ 48
表4. 6 冷却泵不同运行频率测试时中央空调系统设备运行状态.............................. 49
表4. 7 改变冷却塔运行台数及频率时研究实验数据................................................ 50
表4. 8 板换与主机对比运行时中央空调系统状态................................................... 50