当前，全球信息与通信技术（ICT）行业二氧化碳等温室气体排放持续增加，加快减排已为国际共识，ICT行业领跑者纷纷提出碳中和目标。
我国ICT产业碳排放总量小但增速快，近年来虽然通过发展规划、产品推介、标杆打造、标准制定等多种措施，积极推动了能效碳效水平提升，但是在数字经济快速发展的当下，我国数字基础设施建设与数字化赋能服务加速推进，ICT行业能耗需求尤其是电力需求增长迅猛，由于我国电力系统仍以高碳煤电为主，ICT行业低碳转型面临巨大挑战。为此，本研究重点识别了影响ICT行业绿色低碳发展的四大因素并围绕四大应用场景系统性提出四大转型路径。
自党的十八大以来，我国积极推动数字化技术赋能绿色低碳发展，实现了生产过程的精细化与智能化管理，生产效率大幅提升，碳排放水平大幅下降。以我国示范标杆工厂为例，在智能化改造后，产品研发周期缩短了20.7%，生产效率提升了34.8%，不良品率降低了27.4%，碳排放减少了21.2%。与此同时，随着数字经济的爆发性增长，ICT行业能耗将迎来大幅增加，亟须明确其碳达峰碳中和转型路径，为我国双碳目标实现提供了有力支撑。
一、国内外ICT行业绿色低碳发展现状与趋势
全球ICT行业二氧化碳等温室气体排放持续增加，加快减排已上升为国际标准
根据英国兰开斯特大学等研究团队的测算，全球ICT行业碳足迹由2012年的约6亿吨CO2当量快速增长至2020年的10亿-17亿吨CO2当量（占当年全球温室气体排放量的1.8%-2.8%）；研究表明，如果没有重大的政策推动与工业企业的协同努力，ICT行业的温室气体排放量将持续增长。为了推进ICT行业减排，国际电信联盟出台ITU L.1470标准，要求到2030年，ICT技术行业温室气体排放量较2020年下降45%。新标准将推动信息和通信技术公司以必要的速度减少温室气体排放量，以达到《巴黎协定》规定将全球温升控制在1.5摄氏度的目标。
全球ICT行业领跑者积极践行低碳发展，明确提出碳中和目标
当前，主要ICT企业正通过碳披露项目（CDP）等举措，对外披露自身碳排放情况。美国电话电报公司、美国威瑞森、英国电信、法国奥兰治、德国电信、西班牙电信、日本KDDI、沃达丰等电信运营商已明确提出将力争在2030-2050年碳中和承诺，部分企业明确提出将强化零碳能源使用，如中国移动正在建设可再生发电设施以实现零碳能源自给，美国电话电报公司、德国电信、法国奥兰治、威瑞森和沃达丰等已与绿色能源提供商达成了长期可再生能源购买协议。部分企业正通过先进冷却技术等手段，促进数据中心可持续发展。
我国ICT产业碳排放总量小增速快，其中ICT制造业排放占比更高、ICT服务业排放增速更快
根据中国通信标准化协会的粗算，我国2012年ICT产业碳排放约为8225万吨，仅占全国碳排放的1.2%；2017年达到1.38万吨，占全国碳排放总量约1.5%。虽然排放占比仅1.5%左右，但排放涨幅达61%，是所有经济部门之最。在碳排放结构方面，ICT制造业碳排放占比高，ICT服务业碳排放增速更快。2017年，ICT制造业碳排放占ICT行业排放总量的59%；2012-2017年，ICT服务业排放增速较ICT制造业高约65个百分点。根据生态环境部环境规划院的估算，2021年，仅数据中心就排放约1.35亿吨CO2，占全国碳排放总量的1.1%左右；由此推算，2021年ICT行业碳排放远超2017年水平。
我国通过发展规划、产品推介、标杆打造、标准制定等多种措施，积极推动能效碳效水平提升
为有序推动ICT行业绿色高质量发展，我国陆续发布了《“十四五”工业绿色发展规划》《“十四五”信息通信行业发展规划》《信息通信行业绿色低碳发展行动计划（2022-2025年）》等政策文件，向社会推荐百余项助力ICT行业节能提效的先进技术产品，持续打造196家国家绿色数据中心示范标杆，并组织制定《数据中心能效限定值及能效等级》等能效标准以推动ICT行业绿色升级。截至目前，我国5G基站单站址能耗较2019年商用初期降低了20%以上，全国规划在建的大型以上数据中心平均设计电能利用比值降至1.3，国家绿色数据中心可再生电力平均利用率由第一批的15%提升至第三批的30%以上。在能效与可再生能源消费占比提升的双重作用下，ICT行业的碳效水平加快提升。
我国明确提出近中期ICT行业绿色低碳发展目标
在《“十四五”信息通信行业发展规划》《信息通信行业绿色低碳发展行动计划（2022-2025年）》等政策中，我国明确提出了面向2025年的ICT行业关键节能增效指标的预期发展目标（详见表2）。其中明确提出到2025年，新建大型和超大型数据中心运行电能利用效率（PUE）预计下降至1.3以下，改建核心机房PUE下降至1.5以下；“十四五”期间，单位电信业务总量综合能耗预计下降15%，单位信息流量综合能耗预计下降20%，5G基站能效提升20%以上。面向2030年，提出了“绿色低碳发展总体布局更加完善，信息基础设施整体能效全球领先，绿色产业链供应链稳定顺畅，有力支撑经济社会全面绿色转型发展”的定性发展目标。
然而，在数字经济快速发展的当下，我国数字基础设施建设与数字化赋能服务加速推进，ICT行业能耗需求尤其是电力需求增长迅猛，由于我国电力系统仍以高碳煤电为主，ICT行业低碳转型面临巨大挑战。
二、ICT行业绿色低碳发展的四大关键影响因素
因素一：ICT技术能效水平
当前，我国电源结构碳含量高，节能即节碳。Masanet等人在Science期刊发表的文章显示，2010-2020年，全球数据中心计算实例增长了550%，但运营能耗仅从194太瓦时小幅增长至205太瓦时，这表明了ICT能效在过去显著提升。然而，从长远看，Belkhir等人发表在Jounal of Cleaner Production上的研究显示，能效提升空间有限，即计算需求与人均ICT设备使用数量的增长将超过能效的提升速度，若能源结构保持不变，将导致ICT技术的能耗和碳排放同比大幅增长。
因素二：可再生能源的碳足迹与应用规模
可再生能源在发电环节基本不产生碳排放，在考虑可再生能源装备生产与配套服务碳排放等因素的情况下，碳足迹仍远低于化石能源，仅为0.1千克二氧化碳当量/千瓦时左右。
根据爱立信公司的研究，若所有使用的电力均来自可再生能源，ICT行业的碳足迹有望降低80%。
因素三：数据流量峰值
Andrae和Edler（研究发表于Challenges）以及Belkhir和Elmeligi（研究发表于Jounal of Cleaner Production）均认为数据流量是ICT技术碳排放增长的驱动力。而且，随着可再生能源终端使用比重与能效的提升，根据Malmodin和Lundén（研究发表于Sustainability）的研究，数据流量与碳排放量将实现逐渐脱钩，数据流量的峰值将成为碳排放的关键影响因素。因为该峰值决定了ICT基础设施的建设容量，而基础设施建设将带来较多的碳排放。数据峰值的主要影响因素与模型算法及其计算量相关。Strubell等人发表在arXiv上的研究显示，仅训练一种用于自然语言处理的机器学习算法就排放了284吨二氧化碳，约是单辆汽车全生命周期碳足迹的5倍。尽管该数字被一些学者批评为是极端的例子（个别模型训练可能只产生约4.5公斤二氧化碳），但考虑到人工智能计算增长的趋势，模型训练的碳足迹仍然被认为是未来的一个潜在问题：Amodei等人研究显示，2012-2018年，人工智能训练计算量增长了30万倍（每3.4个月翻一番）。
因素四：ICT设备生产制造情况
随着物联网的发展，ICT设备数量需求将迎来快速增长。根据Statista研究部的统计，物联网创新带来了5倍的设备数量增长，从2015年的154亿台互联网连接设备增长到2020年的754亿台。据Das估计，在不考虑能源替代的情况下，仅全球物联网半导体制造的碳足迹就将从2016年4亿CO2攀升至2025年61亿CO2。虽然该值高估了能源使用的碳排放，未考虑可再生能源替代的减排作用，但从趋势上表明了物联网可能带来能源与碳排放的快速增长。此外，物联网的发展将导致非ICT技术产品逐渐过时，资源回收利用问题需要重点关注。
三、我国ICT行业绿色低碳发展四大路径
对于我国ICT行业绿色低碳发展路径，《信息通信行业绿色低碳发展行动计划（2022-2025年）》等重要政策已明确指出发展方向。
路径一：优化信息基础设施的绿色发展总体布局
一是推动基础设施集约发展与架构优化。强化区域间统筹协作与市场一体化发展，提高资源利用效率；推动信息基础设施规划与能耗监测的同步部署，与电力设施、国土空间等规划的有效衔接；打造以数据中心为核心的扁平化、云网融合、云边端协同的网络架构和算力设施体系，提升信息运行效率。二是强化基础设施共建共享。推动管道、杆路、光缆、机房、室分等网络基础设施实现共建共享共维，推动与市政、交通、公安、电力等在管孔、杆塔、站址、机房等资源的双向开放共享，提高设施使用效率，降低能源资源消耗。三是提升基础设施整体能效。优先采用节能减排技术设备如采用新型超低损耗光纤，运用数字化手段精准智能控制设施能耗，有序退出落后低效设施产品并强化回收循环利用。四是提高行业绿色用能水平。大力推动可再生能源的使用，通过建立绿电碳排放抵消机制等，激励企业积极使用绿电，鼓励企业自建绿色能源设施或与绿色能源方案提供方合作就近消纳。
路径二：加快数据中心、通信基站、通信机房等重点设施绿色升级
对于数据中心，推进“东数西算”工程，引导向气候适宜、可再生能源富集的地区部署；因地制宜推广先进适用节能节水技术，发展智能化能源资源管控系统；开发IT能效评估、诊断和能效提升服务，引导IT能效水平提升。对于通信基站，推进硬件节能技术应用，逐步引入新型散热技术，强化软件节能技术在5G网络中的应用，推动基站主设备节能；合理配置蓄电池等备电设施，推广削峰填谷、电力需求实时响应等电源保障措施，提升基站配套设施能效与稳定性；完善基站能耗监测管理平台与效果评价体系，适时组织第三方机构开展基站能效评估测试。对于通信机房，加快绿色低碳化重构，优化机房气流组织，加快推广机房冷热通道隔离、微模块、余热回收利用等技术；推广高压直流、高效交流不间断电源等供电方式，减少电能转换，提高系统能效。
路径三：提升产业链供应链绿色供给与资源回收再利用能力
在绿色化生产和采购方面，推动产业链供应链上下游协同开展绿色产品设计、生产和使用，通过能效等级评估，引导设备供应商提供绿色低碳产品和解决方案；提倡绿色采购，强化对设备设施能效与使用寿命、环境管理体系认证等要求，鼓励企业开展绿色低碳技术产品评测并依据结果进行优选优购。在资源循环利用方面，推动绿色包装材料统一化、过程包装集约化、末端利用循环化；加强设备设施的全生命周期管理，鼓励梯级利用、以旧换新和售后回收，支持利用互联网平台开展分级分类处置竞拍，提高废旧信息通信设备回收利用水平。
路径四：赋能产业转型、居民生活、城乡发展绿色低碳化
在产业转型方面，推动重点用能设备、工序等数字化改造和上云用云，强化工业节能降碳供给能力；面向重点行业开展物联感知+大数据平台建设，打造能碳管理云平台，助力行业安全用能与精细管理。在居民生活方面，进一步推动5G、北斗、车联网等ICT技术与城市交通路网等设施深度融合，强化公共服务的绿色低碳供给能力；推广线上会议、办公、医疗、消费等，降低出行碳排放，打造居民绿色生活方式。在城乡发展方面，打造城乡碳足迹感知等技术方案，推动实现对区域碳排放的监测服务，利用数字孪生技术开展城乡碳减排路径推演，助力深度脱碳；打造智慧服务微型综合体，推动零碳智慧建筑建设。
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