2022年5月,研究院常务副院长李鹰教授接受广东省科学技术厅主管的《科技与金融》杂志专访。该杂志以把握创新脉搏、挖掘创新故事、引领科技投资为办刊宗旨。2022年05月刊第51期以“科技创新支撑低碳革命”为主题，封面故事刊登了李鹰教授对科技创新支撑“低碳革命”技术路径的见解与理念。
自习近平总书记2020年9月在第七十五届联合国大会上宣布“中国将力争在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和”以来，“碳达峰”和“碳中和”成为全国人民关注和热议的话题。深耕于数字技术领域的广东省数字广东研究院常务副院长李鹰对“减碳”并不陌生，从空间信息技术到物联网技术，从“数字广东”到“数字中国”再到“智慧城市”，他和团队勠力同心，务实笃行，用数字技术帮助多个行业调整产业结构、优化能源结构、提高能源利用效率等，为中国实现“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展赋能。
数字化助力能源的高效利用
作为中国物联网技术的领军人物之一，在李鹰看来，每个时代都有各自的现代化内容，当今的现代化就是数字化，而数字化也是第二个百年目标——全面建成社会主义现代化强国的重要手段。
“碳达峰”与“碳中和”既是理念，更是硬指标，是否实现“双碳”，还得“数字”说了算。从本质上看，“双碳”原理相对简单：一方面是减少碳氧化物的排放量，另一方面是把大气中存在的碳氧化物吸收回来。但从技术细节上看，减碳是非常复杂的。
数字技术在减少碳排放方面发挥了重要作用：数字技术可帮助改变经济活动的方式。李鹰举例，数字技术的广泛应用，使很多原本线下进行的活动转为线上，减少了搭乘交通工具往返会场过程中产生的碳排放。
此外，数字技术有助于实现能源的优化利用。通过引进新的数字技术，可以实现单位能耗的有效降低，从而实现碳排放的减少。
这种效应主要体现在三个层面：
第一，数字企业自身积极利用新技术改善能源消耗。事实上，互联网科技行业的数据中心向来是耗电大户。华北电力大学等机构的相关报告显示，2018年中国数据中心总用电量为1.609亿千瓦时，约占中国全社会用电量的2％，碳排放达到9855万吨；预计到2023年，中国数据中心总用电量将较2018年增长66％，碳排放将达到1.63亿吨。
为在高速发展的同时实现碳中和，全球的数字企业都积极致力于数据中心的节能减排，如谷歌自行开发高能效制冷系统，把数据中心的耗能量降至行业平均值的一半；阿里云杭州数据中心将服务器浸泡在特殊冷却液中，PUE（电源使用效率）逼近理论极限值1.0等。
李鹰表示，从绩效评估看，大数据的耗能是更聪明和更文明的耗能，效率更高且占比不大，无需过分担心大数据中心产生的耗能问题。
第二，数字企业输出创新技术，帮助其他行业优化能源的使用及消耗。目前，数字化赋能发电设备、新建能源的比例已经显著提升，如在甘肃河西走廊九泉段的戈壁荒漠上，每天约有7000台风机将近9000万度绿色电能源源不断地输送到我国中东部地区。2021年甘肃新能源发电量达446亿度，相当于2011年全国新能源发电总量的一半。甘肃风电基地新能源发电工程安全运行的背后离不开数字化关键技术的“软支撑”，如通过物联网技术和数字化管理系统实现远程监控，实时监测风能、电站和设备的运行数据等，及时储存电站资产等资料信息；借助大数据分析工具及时高效地把控电站健康度情况，有效地调度运营工作；等等。第三，数字技术能推进碳交易市场的运作。在碳交易市场，能源利用效率更高的企业可以把节约下来的碳排放额度卖给其他企业，通过培育碳交易市场，可以激励企业进行节能减排。事实上，自2017年启动碳排放交易系统以来，中国的碳排放权交易系统已成为世界上最大的碳交易市场，其规模是欧盟同类市场的3倍。其中，数字技术的应用有助于促进碳排放等气候类信息的披露，并使碳排放源锁定、碳排放源检测及其他环境指标的测算成为可能，为全国碳排放交易市场的形成与碳登记结算计量等相关配套设施的应用创造了契机。此外，数字技术还缓解了信息不对称性和时间不对称性，降低了能源交易过程中的无效损耗，提高了能源交易效率和资源配置效率。
智慧城市与“碳中和”
相辅相成
随着新一代信息技术的发展，数字化核心技术—— 物联网也得到了进一步发展。李鹰说：“互联网主要解决人和人之间的通讯问题，而物联网解决的不仅是人与人之间的通讯，而且跟生产、生活、经济、城市管理息息相关。”在他看来，“双碳”问题讨论的是人与自然平衡发展的问题，物联网就是构造人与自然关系的那张网，通过监测、调整、控制等手段来调节人与自然的碳平衡。当前，物联网技术应用于多个行业，帮助企业进行数字化的转型升级。如在建筑行业，我国建筑碳排放占国家总耗能20%以上，耗能排名仅次于工业和交通。而使用信息化手段将耗能以数字化呈现，例如应用物联网技术，可优化能源的利用率，减少不必要的资源消耗。物联网的应用体现在五大方面：建筑管理、低碳建筑、智能楼宇、智能办公和智能家居，物联网与节能技术的融合大大提升了节能降碳的效果。研究表明，装有智能控制电力暖通系统的建筑和普通建筑相比，可减少约50%的热能消耗，若再加装人体感应、亮度传感器和调光执行器等设备，电能节约效果更加可观。物联网与智慧城市常被人们同时提及，在李鹰看来，物联网是智慧城市的基础设施之一，而智慧城市是物联网应用的集中体现。智慧城市由城市化发展进程的需求引领，它的每个阶段都有各自时代特征的技术背景。从最初的工业电气化阶段实现了自动化到局部智能化，到当前的数字化的全联网+大数据+人工智能阶段，只有在大数据、人工智能这类全维网的支撑下，人们在生活、工作中的方方面面才能有机地串起来。在智慧城市的低碳发展历程中，技术是最大的驱动因素，以下四个方面的技术推动是李鹰认为不可或缺的：
- 第一，城市环境监测技术的数字化，弥补单一地面监测的局限性，将卫星遥感、空基无人机、智能传感器、物联网等新技术应用于环境监测中，实现城市环境空天地一体化的“全面智慧”监测，是智慧城市低碳发展的基础保障。
- 第二，数据资源管理手段的数字化，利用BIM、CIM、大数据、AI人工智能等技术，一方面构造智慧城市的数字基础；另一方面实现碳排放数据的核算和智能管理，保障碳交易市场的有效运行，利于研究低碳技术手段的可行性及减排潜力，逐步使城市低碳发展合理化和高效化。
- 第三，顶层设计的优化完善，围绕智慧城市低碳发展，需要从上到下进行科学合理的顶层设计，落实总体目标、实现路径、评价标准、重点项目等内容，实现低碳智慧城市总体协调发展。
- 第四，数字社会治理的共建共治共享，智慧城市发展的目标是实现社会高度信息化和智能化，社会营商环境及社会治理高度文明，政府、企业与社会实现共享共治，宜居生态与和谐人文完美统一。
近年来，我国多个城市都在积极探索智慧城市的建设，将城市治理与人工智能、大数据、物联网等数字技术结合，在提升出行效率、改善生态环境、赋能绿色综合空间等方面助力“碳中和”并取得了积极成效。大城市的资源更密集，这也意味着必将产生更大量的碳排放，但密集的资源也使更高效的城市治理成为可能。建设智慧城市和低碳发展道路是相辅相成的，城市的低碳转型需要整体规划和设计，在智慧化管理数字孪生系统中融入低碳思维。李鹰认为，要建设可持续发展的智慧城市，有三个问题亟需厘清：第一，包括人力、物力、基础设施、市场体系等在内的大量投入，政府、企业和社会应如何大规模持续性投入才能更好地支撑智慧城市的综合集成和迭代完善的问题。第二，商业模式及发展模式，我国的智慧城市建设仍处于实践探索阶段，智慧城市建设运营的成熟商业模式还未形成，如何综合考虑智慧城市建设运营的特点，合理选择投资方、建设方、运维管，以及提出合理的盈利来源，是智慧城市建设需要重点考虑的问题。
第三，发展路径，是选择从上至下的顶层设计模式，还是从下至上的模式，需要从市场需求出发。全世界都在探索怎样更好地建设智慧城市，这是一项建设周期较长的工程，不可能一蹴而就，提升智慧城市的建设水平是永无止境的。
