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《工业能效提升行动计划》背后的“减碳”路线图

脑极体 2022-06-30 23:39

“减碳”,中国是认真的——请大家把开头这句话“刻烟吸肺”、牢记在心,因为这将决定未来三年、十年甚至更长时间的产业及从业者命运。

从2020年做出“2030年前碳排放达到峰值,2060年前争取实现碳中和”的承诺之后,每年都有重磅政策出台。2021年,双碳工作被列为“十四五”开局之年的重点任务之一;前不久,工业和信息化部、国家发展改革委、财政部、生态环境部、国务院国资委、市场监管总局联合发布了《工业能效提升行动计划》(以下简称《计划》),成为又一个影响深刻的国家级政策,并将工业“减碳”的窗口期缩短到三年,要求2025年将节能提效作为工业减碳的首要举措。

从中,我们能看到未来三年,工业“减碳”将如何展开,其中数字技术能发挥哪些作用。

两股力量,划定起跑线

“减碳”时间窗口期越来越短,既不能不作为,又不能乱作为,因此,有必要首先从宏观层面理清楚,工业“减碳”究竟该朝着哪个方向努力。

目前看来,有两股力量为未来3-8年的“减碳”工作划定了起跑线:

一股力量是“纠偏”。错误的努力会起到反作用,随着双碳战略落地实施,很多省市及工业企业也发布了减碳路线图,但由于理解差异,出现了一些“跑偏”行为,比如对于高能耗项目“一刀切”关停,为了“抢头彩”制定不切实际的减碳目标,骤然对煤电项目断贷等。对于这种不尊重科学规律的“运动式”减碳,已经从国家层面进行了叫停。2021年的国家级会议中,明确提出要“实事求是、尊重规律、循序渐进、先立后破”,并将在接下来加大督导力度,确保双碳决策不跑偏、不走样。直白一点说,“纠偏”意志坚决,减碳没有“捷径”。

另一股力量是“加速”。在坚决遏制一些违规行为、表面功夫的同时,政策也为“减碳”按下了“快进键”,尤其是最近出台的《计划》更是将“减碳”窗口期缩小到三年,明确要求在2025年,重点工业行业通过节能提效,单位增加值能耗比2020年下降13.5%。一些认为2030年碳达峰目标还早、将减碳视为负担能拖就拖的企业,也不能心存侥幸和观望了。

而通过能效提升来实现降耗减碳,显然也是经过深思熟虑的。中国宏观经济研究院此前曾调研过,减碳的四个途径:能源替代、二氧化碳捕获、植树造林、以及节能提效,其中节能提效是最主要、最快速的途径,对于我国实现2030年前碳排放达峰目标的贡献率在70%以上。

这两股力量叠加,不难看出,节能提效将在工业及更多领域的“减碳”中发挥最核心的价值,成为高质量发展的起跑线。

一次革命,打造新引擎

面对越来越紧迫的“减碳”任务,工业领域遭遇的挑战可能是最大的。而对于工业“减碳”的现实困境,显然国家部委也是有所调研和认识的,从刚印发的《计划》中,给大家画一下重点。

横向上,针对工业粗放型发展模式,全面统筹、重点行业的“效率至上”——

三个统筹:统筹推进能效技术变革和能效管理革新,统筹提高能效监管能力和能效服务水平,统筹提升重点用能工艺设备产品效率和全链条综合能效。

聚焦重点:推进重点行业节能提效(钢铁、石化化工、有色金属、建材等),重点领域绿色升级(数据中心),跨领域耦合提效协同升级(不同行业融合创新)。

纵向上,针对工业领域能源消费占比达的特点,从供到用全链路优化,能尽其用——

夯实基础:着力提升节能技术装备产品供给水平,大力发展节能服务,积极构建绿色增长新引擎,培育制造业绿色竞争新优势。

用能转型:加快推进用能的低碳转型,包括传统能源清洁化、工业用能绿色化、重点用能低碳化。

这张纵横交织规划图的背后,靠的是一场两化融合的产业革命。即《计划》中提出的,发挥数字技术对工业能效提升的赋能作用,加速生产方式数字化、绿色化转型。

两化融合提高工业能效、帮助减碳,确实能得到比较好的效果。我们走访过不少案例,举两个例子。

案例之一,煤炭行业是碳排放的传统“大户”,减碳难度很大。山西某煤炭企业,就通过5G、物联网、人工智能、大数据中心等信息技术的引入,对矿井、矿场、办公园区进行改造,实现了井下作业的远程无人化,生产过程的自动化,园区能耗的智能分析和精细化管理,通过全过程的数字化碳管理,实现了减碳、增效的双重目标,劳动者也不需要冒着安全风险下井。

案例之二,是工业制造场景,制造是很多中西部城市的支柱型产业。以湖北省随州市为例,重点培育专汽、风机等特色产业,既要发展,引入智能技术来推动精益生产、精益制造,满足节能提效的要求,同时又不能因为算力规模化生产与使用,而增加额外的碳负担。最终,随州市选择在数字基础设施的绿色化下功夫,率先布局具备“开放、融合、普惠、绿色、服务”优势的曙光5A级智算中心,为接下来工业数字用能打好基础。

从上述案例中可以看到,两化融合的产业革命,使得减碳不仅不是负担,反而成为工业行业及企业降本增效、提升竞争力的重要契机。

三道关卡,寻路绿色计算

两化融合的产业革命是高质量发展的“新引擎”,那么算力就是数字经济的“新动力”。《计划》中也明确提出,数据中心等重点领域要节能提效、实现绿色升级。

可以说,绿色计算既是工业减碳的题中之义,也是其他工业行业减碳的关键支撑。然而在现实中,绿色计算并没有想象中容易。从目前的政策作为切入点,可以看到绿色计算落地、数据中心领域节能提效的三重关卡:

第一关,生产。

《计划》中规定,数据中心作为重点领域,需要在2025年,新建大型、超大型数据中心电能利用效率(PUE,指数据中心总耗电量与信息设备耗电量的比值)优于1.3。

达到这一目标,需要:技术创新,加快液冷、自然冷源等节能技术的应用,目前曙光5A级智算中心都使用了浸没相变液冷技术,实现算力能源的绿色低碳化供给,可将PUE值最低降至1.04;集约供给,通过大型数据中心与智能化能源管控系统,实现算力资源的规模化、集约化供给,以及能耗的精准化调控,能效明显提升;硬件升级,通过更高性能、更低功耗的AI芯片部署,推动单位算力能效的提升,扩大绿色算力的比例。

总的来说,5A级智算中心等新型基础设施的节能提效,不仅能够直接带来较大的减碳效益,同时也可以为其他行业的数字化输送“绿色能源”,在更长的产业链上发挥减碳作用。

第二关,输送。

交流电的发明和电网的出现,让电力可以低损耗、稳定地输送到世界各地,对于算力能源来说,中国各区域的情况也各有不同,为了平衡数据中心的区域差异、实现互补协同发展,以“东数西算”为核心概念的算力网络被纳入国家新型基础设施发展建设体系。

简单来说,算力网络建成之后,能够让算力被统一管理、协同调度、全局优化,像自来水和电一样成为“即取即用“的基础能源。但必须注意到,目前人们对算力网络的定义、构成和理解还不完全统一。一方面需要进一步达成共识,通过行业研讨、产业联盟等形式形成共识;另一方面,算力与网络的深度一体化融合,需要从基础设施层、编排管理层、运营服务层等各个层次上继续创新。

第三关,应用。

用好算力这一“新能源”,对于工业减碳、数字产业变革有着直接的意义。《计划》中也明确指出,充分挖掘钢铁、石油化工、电力、装备制造、有色金属等高能耗行业的节能潜力。其中,绿色计算在不同行业发挥的作用也有所差异。

优化产能:对于钢铁、煤炭等产能过剩的领域,数字化技术和算力基础设施主要作用于产能优化,通过智能算法对用能设备进行更精准地优化控制,优化工艺流程,推动生产制造向精益化方向发展,进而降低整体能耗指标。

升级改造:对于一些需求高、能耗高的企业,通过智算中心加速AI算法和模型的研发落地,推动全周期、全过程数字化升级改造,通过工序优化、流程优化,推动能耗指标下降。以电解铝行业为例,生产过程能耗高、碳排放高,随着消费需求的增长产能有所回升,如果通过智算中心,引入AI+能源检测管理,推动优化调配和风险预估,可以显著提高生产效率和能源利用效率,实现经济效益与节能减排的平衡。

创新发展:除了一味降低碳排放数字,增加单位算力的GDP同样是节能提效的关键,这就需要寻找新应用场景、充分释放算力的创新价值。AI等新技术如何在工业领域发挥普遍带动作用,让特色产业发展从宽泛、粗放向专业、精细转变,也是接下来各地基础设施建设前所要筹谋的。以广东、安徽、浙江等地为例,在数字基础设施的建设初期,引入5A级智算中心“四位一体”的建设模式,公共算力服务、数据开放共享、智能生态建设、产业创新聚集于一体,让智能化模型的开发、训练、落地部署效率提升,为区域内高能耗的工业企业减碳打好基础。

随着绿色算力从产到用的环节一步步打通,数字“能源“在工业减碳中的价值与效益将持续释放。

综合来看,绿色计算在支撑工业节能提效上,展现出了巨大的潜力,也成为目前“减碳”工作中十分具有亮点的一条技术路径。

随着各类政策的持续推出、东数西算的加速部署,数字基础设施提供像“自来水”一样的算力资源与服务,将是必然结果,也是工业向高质量发展转型的战略机遇。

未来已来,不再是一句空话,而是具体到五年、三年甚至一年的每一步寸进,我们将一起见证历史、参与历史。


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