2022年绿色发展2030 数字化、低碳化使能绿色发展的三大创新方向

1.迈向绿色发展新时代

回顾全球现代化发展历程，人类已经完成了 从“蒸汽时代”、“电气时代”到“信息化时代” 的三次工业革命。前三次工业革命主要依赖化石能 源，经济快速增长的同时，二氧化碳排放也呈指数 级增加，引发全球气候变化问题，为人类社会生存 与发展带来巨大挑战。

近期，在包括中国、日本、美国、欧洲等经济 体公布的计划路线图中，绿色发展成为与数字经济 并驾齐驱的主要发力领域和全球共识。绿色发展是 以绿色低碳循环为主的新型可持续发展模式，其基 本内涵是指在保持经济持续增长的同时，减少对自 然环境的损害或者能同时改进自然资源的状况。

当今世界，绿色发展已经成为一个重要趋势， 许多国家把发展绿色产业作为推动经济结构调整 的重要举措，全球正在加快绿色基础设施布局。 美国大力推动5550亿美元的清洁能源计划，在基础 设施、清洁能源等重点领域加大投资，并重点补贴 电动车的购买者和安装屋顶太阳能的家庭。欧盟计 划2021年至2030年间，每年新增3500亿欧元投资， 推进电动汽车、公共交通运输等实现减排目标。 德国将放弃化石燃料的目标提前至2035年，拟加速 风能、太阳能等可再生能源基础设施建设，实现 100%可再生能源供给。日本在海上风电、电动汽 车、氢能等14个重点领域提出了发展目标和具体的 减排任务。

中国于2020年9月提出力争于2030年前二氧化 碳排放达到峰值，并努力争取2060年前实现碳中和 的“3060”双碳目标，开启了“双碳”目标引领下 的高质量绿色发展新征程。中国还发布了《2030年 前碳达峰行动方案》，以及一系列能源、工业、建 筑、交通等重点领域和煤炭、电力、钢铁、水泥等 重点行业的实施方案，出台了科技、碳汇、财税、 金融等保障措施，形成了碳达峰、碳中和“1+N” 政策体系，并明确了相关的时间表、路线图、施工 图。

随着气候变化问题的日益紧迫，全世界已经 充分意识到人类社会未来发展必须与碳排放“脱 钩”，在做好节能减排的同时，更多地利用可再生 能源。同时，绿色经济带来的绿色产业发展正日益 成为许多国家，尤其是新兴发展中国家，推动经济 结构调整，实现经济快速发展的重要机遇。在这个 过程中，5G、云、大数据和人工智能等关键数字 技术，正扮演着越来越重要的角色。放眼全球，越 来越多的国家已经从过去被动应对气候变化，转变 为主动拥抱绿色发展，人类社会正在加速迈向绿色 发展的新时代。

2.绿色发展 2030 展望

展望未来，绿色发展将在能源、工业、交通、建筑、数字基础设施等各个方面改变人类的工作与 生活。

可再生能源成为主流

未来，近海海面将遍布漂浮式光伏电站，也将耸立着直径超200米的风机；广袤的撒哈拉建立起全球最大的光伏发电厂。超级电网将电力从一个大洲输送到另一个大洲。依靠兼具融合、开放、智能等特点的 能源云，虚拟电厂将打破传统的发电厂和用电用户边界，协调分布式风电、太阳能光伏、存储系统和其他 灵活的负载；储能技术、无线充放电、消费侧双向融合等将有望进入千家万户。

未来，随着数字化、智能化技术的发展和大 规模应用，电力在生产环节、输配电环节、用户端 和储能端都将实现测量、控制、调节等全方位、自 主、协同发展。此外，储能技术和分布式绿色电源 的发展将使能源流和信息流双向互通，大幅度提升 能源系统的可靠性、稳定性和安全性。

电力生产环节将越来越绿色化、低碳化。未 来十年，清洁能源的使用将日益广泛，传统化石能 源将逐步被风电、光伏、水电等可再生能源发电 代替。到2030年，全球可再生能源占发电总量比例 将超过50%，光伏的度电成本将低至0.01美元，全 球装机总量将超过3000GW，比2020年提升10倍以 上。未来，输配电将更加智能化。数字技术可以有 力推进输配电网络的智能运维、状态监测、故障诊 断等综合管理能力，实现运行状态的全面感知，提 高设备故障响应速度。运维效率也将获得大幅提升，自主协同、自主检测、自主跟踪等将可以精准 定位并迅速排除能源系统中的故障。虚拟电厂把屋 顶光伏、小型风力电站，电动车、家用储能系统等 联接起来，提供稳定的电力供应。

能源消费端的电气化将加速推进，交通、工 业等化石能源的使用大户将逐步电气化，根据《智 能世界2030》报告，电能占终端能源消费比重将从 2020年的约20%达到2030年的30%。同时，通过数 字技术精准快速的定位高能耗、高碳排放用电环 节，用户能够更精细化地管理自身能源消耗，从而 更好地优化电力调度和匹配方案，达到提升用电效 率，降低碳排放的目的。

此外，储能技术的进步和大规模应用，将成为能源 体系的重要调节器，全球储能累计装机容量将从2020年 的17GW增至2030年的358GW，增加20倍以上。储能技术 将有效地解决风光水等可再生能源固有的不稳定、不连 续、质量差等问题，并通过数字化技术与电网的双向融 合，实现源、网、荷、储等各能源参与方互联互通，起 到削峰填谷、需求响应、调峰辅助、平衡供给等作用， 实现电网的灵活、高效、稳定可靠、绿色低碳。

工业走向绿色生产

未来，数字工厂里遍布的机器人将自主完成物料上线、生产制造、质量检测、下线封装、打包入 库、出库装车等一系列工作。虚拟工厂中，全球的工程师、设计师、专家等将融合到同一个场景中， 共同进行产品规划、设计、模拟等复杂的工作，甚至在数字工厂中完成整套产品规划。能够支持多人 共创内容的平台使大家能够创建和仿真与现实世界高度贴合的虚拟3D世界。3D打印使模具不再是工 业生产中的必需，数字化柔性生产可以直接省去模具制造、产线调整等环节，让消费者自己设计，自 己生产，打造全新的个性化生产模式。供应链上下游实现完全透明化和可视化，企业可实时监控产业 链上下游的物质流和信息流。

未来，数字化技术将推动机器人越来越智能 化，机器人的使用将更加广泛。例如自主移动机 器人通过丰富的环境感知能力、基于现场的动态 路径规划能力、灵活避障能力、全局定位能力等 在生产和仓储领域实现货物的智能拣选、移动、 出入库以及上下生产线，将极大地减少相应的人 工成本。根据华为《智能世界2030》报告预测， 到2030年，每万名制造业员工将与390个机器人共同工作。

未来，数字化柔性生产将有望改变从生产到 消费的全过程。数字技术提供的海量数据，使企 业可以更加直接和精准地了解客户需求。同时， 柔性生产中的模块化设计可以让消费端更多的参 与到生产过程中。通过对产品设计、任务分配、 设备功能、物流配送等环节的柔性化重塑，实现 以消费端为主的新生产模式。数字化柔性生产将 大大缩短产品研发周期，提高周转，降低能源、 资源浪费，实现绿色低碳化发展。

未来，工厂将越来越数字化、智能化、绿色 化。通过5G、人工智能、物联网、云计算、数字 孪生、区块链等数字化技术在工业制造领域的应 用，生产过程将可以实现物质流、能量流、信息 流等的采集监控、智能分析、精准控制和精细管 理。通过智能化生产和管理，智慧工厂将极大地 提高制造和运维服务效率，推动生产、运维、质 检、封装等全流程碳减排。

未来，供应链也将会在数字化的助力下，变 得更加透明和可预测。通过采集和分析供应链中的 上下游订单、物流以及库存等相关信息，将可实现 产业链上下游订单、生产、物流信息透明化和可视 化，降低供应链风险。同时，通过各类传感器传输 的仓库的温度、湿度、灰尘、烟雾浓度等信息，企 业将可以实时监控运营环境，并利用IoT、RFID、 二维码等技术，对货物出入库信息进行自动识别和 登记，掌握存储货物状况。此外，利用全球定位系 统、人工智能、5G、IoT等技术，对接物流系统中 各种交通工具的运营数据，企业将能够对移动过程 中的货物进行实时监控，迅速优化运输资源和路 线，确保物资准时、安全地到达。

未来，随着云计算、物联网、大数据、人工 智能等数字技术的引入，供应链将向供应网转 型，让每个环节所需的上游物资都有多重的供货 备份，并可以通过多路径送达。通过加强企业内 外部的互联互通，打造多触点的协同供应生态系统，杜绝链条中“最弱一环”效应。

交通全面电气化

2030年，1.45亿辆具有自动驾驶功能的新能源汽车奔驰在世界各地，提供共享服务，数以万计的采用翼 身融合技术的新能源民航飞机在全球的机场间穿梭。新能源货轮活跃在世界各个港口之间，海上光伏电厂为其 提供绿色能源补给。交通互联网使新能源汽车能够与公共交通、共享自行车服务、共享摩托车服务、人行道结 合，轻松通过各种交通方式转接运送乘客和货物到达最终目的地，从而减少拥堵和碳排放。

未来的交通出行，将加速向电气化领域转 型，尤其在电动汽车领域，车、桩、网、储智能 协同，实现更安全、更绿色、更智慧的出行。 未来，在完善的电力基础设施和电池技术快 速进步的推动下，清洁电能将成为道路和铁路交 通中最主要的能量来源。其中电动汽车，既是交 通工具、用电设施，同时也是储能设施，将成为 电力系统与交通系统融合的关键枢纽。随着电池 成本下降和性能提升，以及自动驾驶技术的快速 发展，电动汽车将获得越来越多消费者的青睐， 预计到2030年，全球电动汽车的销量将有可能突破 4000万辆，与燃油车二分天下。

交通出行的绿色发展离不开相关的支持体 系。以电动汽车为例，未来，电动汽车充电基 础设施将快速发展，据国际能源署（IEA）和相 关报告预测，到2030年全球私人充电桩预计保 有量将达1亿台，总充电功率达1500GW，总充 电量达800TWh。其中公共充电桩预计保有量达 2000万台，总充电功率达1800GW，总充电量达 1200TWh。

随着包括WiFi设备、微波检测设备、北斗 定位地面站等设备的大规模部署，以及自动驾 驶、5.5G、6G通信感知融合技术的广泛应用， 公路和铁路网将在多维感知、信息互联互通、 设备自动控制、自主决策、智慧管控等诸多方 面实现跨越式发展，如实现厘米级的定位精 度，毫米级的成像分辨率等。公路、桥梁、信 号灯等交通基础设施将能够实现彼此间的信息互联互通和自动控制，并与交通工具、交通参 与者协同联动，主动检测路网运行异常，及时 上报道路拥堵、设备故障，并联网发布跨区域 交通信息及事故信息。同时，车辆智能化水平 的提高，加之路网运行的全面感知能力，车、 路有望实现一体化运行监测，在发现公路通行 异常后，可自主实施车路协同、区域路网协同 管理、出行信息服务等智能服务。

随着储能技术的发展和电网的智能化与灵活性 提升，微观的储能单元如电动汽车等将全面参与能 源系统双向互动。国际能源署（IEA）于2021年4月发 布的《全球电动汽车展望》报告预测，未来10年，全 球电动汽车保有量将持续增长，2030年将达到1.45亿 辆，相当于2020年储能装机的40倍，汽车储能规模达 到680GW。届时，作为负荷具有高度灵活和可调节性 储能单元的电动汽车，将可以自主参与电力市场双向 交易，不仅降低充电时对电网的影响，还可以为电力 系统提供更加灵活和分布的资源。

未来建筑进入零碳运行

到2030年，全球新建建筑将主要为零碳运行建筑。通过建筑设计的改良、节能环保新材料的使 用，充分利用自然界的风和光，零碳运行建筑将可大幅度减少电灯、空调、暖气等使用。利用太阳 能、风能和有机垃圾发酵产生的生物质能等能源，将使建筑达到“零能耗”。利用屋顶收集的雨水 冲洗马桶或灌溉植物，减少对自来水的需求，将使建筑达到“零废水”。将无机垃圾制作成家具或 建筑材料，将实现“零废弃物”。

根据全球建筑建设联盟发布的《2021年全球 建筑建造业现状报告》显示，2020年建筑业占 全球终端能源消费量的36%，占与能源相关二氧 化碳排放量的37%。与此同时，全球每年新建筑 还在快速增加。根据国际能源署和联合国环境 规划署发布的《2019年全球建筑和建筑业状况报 告》，到2060年，全球人口有望达到100亿，其中 三分之二的人口将生活在城市中。要容纳这些城 市人口，需要新增建筑面积达2300亿平方米，相 当于现有建筑存量翻倍。如此巨大的建筑需求， 意味着建筑业温室气体排放量将持续上升。 预计从2030年起，所有新增建筑将全面进入零 碳运行时代。到2050年，100%的建筑将实现零碳 运行。

通过数字化和智能化技术的深度应用，零碳 运行建筑将可建立一种基于无人化、感知型的自 动、智能交互系统。通过传感器实时监控并获 取整个建筑的运营环境和条件数据，将照明、电 表、水表、水泵、供暖、火灾报警器和冷水机组 等核心系统与控制系统联系起来，通过云端智能 的复杂算法，零碳运行建筑将自动做出节能的运 营决策。例如，楼宇自动控制系统可以根据入住 率，决定何时打开和关闭大楼中不同区域的空 调、照明、电梯、通道和遮阳等设备。未来的零 碳运行建筑也将有更高的舒适度。比如自动控制 系统可以将内部温度保持在宜人的水平，而新型 材料的运用可以减少外部噪音污染，帮助住户更 好的入眠。

绿色数字基础设施成为基本要求

2030年，根据《智能世界2030》报告，联接数量将达到2000亿，通用计算总量提升10倍，AI计算 总量提升500倍。可再生能源成为数字基础设施的主流供能方式，数字基础设施运维全面自动化，通过 神经网络、知识图谱和领域迁移等技术，数字基础设施大幅提升运维效率，不仅可以代替人工解决大量 重复性的、复杂性的计算工作，还可基于海量数据提升数字基础设施的预防和预测能力，通过数据驱动 差异化的服务模式，使能高度自动化和智能化的数字基础设施运营。

构建全面绿色低碳化、柔性高效化、智能 自动化的数字基础设施将成为未来发展的重点 领域。 未来的数字基础设施将实现主流供能方式绿 色低碳化，风电、光伏、水电等可再生能源将成 为普遍的供能方式。尤其是分布式、小型化的风 电和光伏将在2030年为超过80%的数字基础设施供 电，比如在数据中心园区和屋顶建设分布式光伏 电站，或在周边区域建设大型光伏、风电或其他 清洁能源电站，直供数据中心。此外，储能技术 将在数字基础设施中广泛应用，不仅解决了可再 生能源不稳定等问题，还可实现数字基础设施与 智能电网的双向供电，实现数字基础设施的商业 价值最大化。随着新材料、新器件、新架构、新 算法、新理论的应用，数字基础设施的能效也将 提升百倍。

未来的数字基础设施建设将更加柔性高效。 不同于目前数据中心大部分为传统室内站建设模 式，未来的数据中心将呈现以柜替房、以杆替柜 的多元建设模式。此外，数据中心传统混凝土的 建筑也将被预制装配式建设模式代替，数据中心 的建设和扩建将更加灵活高效、占地更少、建设 周期更短、建设成本更低。1000个机柜的数据中心 过去可能需要20个月，未来可能只需要数月即可建 成，满足业务快速上线要求。

随着大数据、人工智能、神经网络等技术的快 速发展，数字基础设施的运营维护将实现智能化和 自动化。海量的数据和更加智能的数字基础设施将 具备预防、预测能力，可以实时、迅速地对运营过 程中出现的问题进行干预，大幅度降低运营维护成 本，减少运营维护时间，提升响应速度，增加可靠 性，提高数字基础设施利用率和运营收益。

零碳生活成为新时尚

030年，依托物联网、人工智能、高灵敏的生 物传感器、云端存储的海量健康数据，以及大型医 疗设备的小型化和便携化，实现居家远程医疗成为 可能。患者足不出户就可以在线与医生问诊，并获 得线上电子处方。根据美国联合市场研究公司报 告，预计到2030年，全球远程医疗市场规模达4318 亿美元，增长超过10倍。远程医疗将大幅度减少患 者在家与医院之间的交通需求，尤其是将免去边远 地区患者千里迢迢到大城市看病的奔波之苦，在方 便医患双方的同时，促进医疗的低碳发展。

2030年，在线教育将更加普及。随着人工智 能、大数据、云计算、物联网、虚拟和增强现实 等技术的进一步发展，在线教育可以突破时间和 空间的限制，万里之外的学生也可以享受与本地 学生一样的名师指导。根据摩根士丹利分析师报 告，预计到2030年，中国在线教育将增长23倍，不 仅可以将优质的教育理念和内容，带给更多的学 生，尤其是偏远地区的学生，还可实现温室气体 减排，助力绿色教育发展。

2030年，数据将构建出众多旅游景点的数字 空间，这些数字空间与物理世界共同组成了一个 虚实融合的世界。在虚拟旅行中游览“真实的” 山川、流水，浏览名胜古迹的同时还可以对话先 哲，一起悟道。根据《智能世界2030》报告， 2030年，各种虚实结合的增强现实和虚拟现实用 户数将达到10亿。我们预计这些用户都将使用数 字旅游服务，也就是说，2030年使用虚实结合的 增强现实和虚拟现实进行数字旅游的用户数达到 10亿。

3.数字化、低碳化使能绿色发展

数字化和低碳化是驱动绿色发展的双引擎

绿色发展已经成为全球经济发展和社会进步的 基本要求。当前，数字经济正在成为推动全球经济 发展的关键引擎，其背后是千行百业数字化转型 的汹涌大潮。然而随着全球气候变化问题的日益严 重，经济的发展和社会的进步，还必须以不破坏自 然环境为前提，可持续的绿色发展的背后是千行百 业低碳化转型的迫切需求。因此，进入绿色发展新 时代，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。数字化和低碳 化是推进绿色发展的双引擎。

数字化使能低碳化发展

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。放眼 未来，数字技术将在各行各业推动能源结构转型、效 率提升，是实现绿色低碳化的重要途径和抓手。 根据全球电子可持续发展倡议组织（GeSI）发 布的《SMARTer2030》报告显示，未来十年内数字、技术有望通过赋能其他行业贡献全球碳排放减少量的20%，是自身排放量 的10倍。

数字技术主要通过网络化、数字化、智能化的技术手段来使能行业 低碳化转型，同时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。

数字技术在降低碳排放、碳移除和碳管理方面都将发挥重要作用。所谓 的碳中和主要包括碳的排放、碳的移除。如果碳的排放和移除相等，即可实 现碳中和，在这个过程中始终伴随着碳的管理。在降低碳排放方面，数字化 在能源供给侧和消费侧都发挥重要作用。能源供给侧包括传统能源和清洁能 源，对传统能源来讲，数字技术提升供能效率，降低环境破坏程度；对于清 洁能源，数字技术助力解决清洁能源消纳与稳定两大问题。能源消费侧包括 工业、建筑、交通和生活，数字技术使能工业智能化绿色制造和能源管理， 使能建筑全生命周期降碳，促进交通、提升运输组织效率。在生活方面，数 字技术使能智慧医疗、教育、文旅、金融等。在碳移除方面，数字技术提升生态固碳效率。碳管理方面，碳核算监测、碳交易、 碳金融等也离不开数字技术。

针对当前业界提到的数字化回弹效应4， 其本质是非技术的，根源在于经济学和人类行 为，具有动态性和系统性。对于能源、交通、 建筑和工业的数字化转型，数字技术本身是中 性的，无论其带来的效率提升和成本节省的大 小，这些碳排放密集型行业始终需要通过碳交 易、碳价格等系统级碳减排机制进行强度和总 量双控。另外，数字技术赋能传统行业，实际 上是直接或间接改变了人的行为以及人与人、 人与组织之间的相互关系，在此过程中通过如 碳普惠激励机制等的合理政策设计引导，也可 以减少数字回弹的负面影响。

低碳化激发数字化潜能

低碳化发展反过来会进一步激发数字化的无限 潜能。主要表现在两个方面：一方面，社会对绿色 低碳发展的迫切需求，在促进数字产业本身可持续 发展的同时，正在倒逼各行各业进一步加速数字化 应用创新和转型的进程。特别是传统行业的低碳发 展，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。针对这类问题，数字化转型是重要手段， 各行业生产过程中产生的数据经过处理和传输成为 可流通的信息和知识，通过对行业数据的智能化处 理，可提高生产效率，并且构建以数据信息为基础 的共享合作生产关系，催生共享经济、循环经济等 新商业模式，提高能效和资源效率。

另一方面，低碳化驱动下产生的可再生能源，可以首先用来解决数据中心等数字基础设施 的电力需求，这部分用电增量可通过购买可再生 能源配额解决，或者结合数据中心负载特点和合 理的供电系统设计，部署现场可再生能源发电。 这样，不仅可以解决数字基础设施能耗增加的问 题，还可以降低数字化成本，进一步推动数字化 的大规模应用。

中国的“东数西算”工程，通过加大数据中心 在西部布局，可以就近消纳西部可再生能源，并利 用规模优势，提高算力使用效率，降低单位能耗。 “东数西算”工程不仅很好地解决了数字化带来的 “回弹效应”，还可以进一步满足各行各业，尤其 是东部产业对数字化算力的需求。同时，规模化带 来的成本降低，又可以使更多的行业和用户更经济 地利用数字技术，从而赋能行业应用更多低碳技术 和方案，形成持续的正向反馈。

4.数字化、低碳化使能绿色发展的三大创新方向

方向一：提升数字基础设施能效

为了持续提升数字基础设施的能效，需要在站 点、网络、数据中心、运营等维度进行创新。在站 点维度，要通过理论、材料、器件、架构的创新， 比如通过以无源补有源、以光补电的方式持续提升 设备能效。在网络维度，要持续通过系统架构，软 件节能创新等提升整体能效。在数据中心维度，要 通过 L1 到 L3 多维创新，实现最优能效。在运营 维度，要通过指标体系评估、低碳自智网络，牵引 用户转向高能效基础设施，发挥数字基础设施的最 佳能效。

方向二：加大可再生能源占比

能源领域绿色发展的关键：能源供给清洁化，能 源消费电气化 。从全球主要经济体的能源发展战略和实践来 看，“解绑”化石能源依赖是实现能源领域绿色 发展的关键。一方面，在能源供给侧，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，大幅减少化石能源消费。

方向三：使能行业绿色发展

IEA全球能源署、BP世界能源展望等相关资料显示，2020年全球碳排放350亿吨，其中电力行业排放 125亿吨，工业90亿吨，交通75亿吨，建筑40亿吨，这四个行业占总体碳排放高达94.2%。

因此，要实现全球碳中和，必须推动在电力、 工业、交通和建筑领域的深度脱碳。研究表明，这 些行业实现碳减排有4种途径，包括使用清洁能源 （67%）、提升能效（16%）、循环利用（10%）和 管理调控（7%）。数字技术在这四个方面的实施过 程中均扮演着重要的角色。下面通过对电力、工业、 交通、建筑等碳排放重点领域的具体分析，展示数字 技术如何赋能行业提效增质，实现绿色低碳发展。

编辑：999感冒灵