数字化绿色化协同发展研究

关于数字化、绿色化协同发展的前沿研究之作

 

本书是上海社科院信息研究所组织撰写的双碳发展研究丛书的第四本，分为八章，主要研究双化协同发展的数字化绿色化协同发展的时代背、数字化绿色化协同发展的研究进展、数字化绿色化协同发展模式、数字化绿色化协同发展的推进机制、数字化绿色化协同发展的实现路径、数字化绿色化协同发展的评价方法、工业行业数字化绿色化协同发展策略分析、2023年上海数字化绿色化协同发展最佳实践案例。

王 振，1963年10月生。曾任上海社会科学院副院长，现任长三角与长江经济带研究中心常务副主任、长三角城市经济协调会品牌建设专业委员会主任、长三角零碳智慧乡村联盟常务副理事长、区域经济学博士生导师。《长江经济带蓝皮书》主编，《长三角地区经济发展报告》主编，《全球数字经济竞争力发展报告》主编。长江经济网负责人。1998年毕业于日本京都大学，获博士学位。获全国留学人员回国成就奖、国务院特殊津贴、上海市领军人才等荣誉。第十五、十六届上海市人大代表。担任浙江省、安徽省推动长三角一体化发展专家咨询委员会副主任。

 

范佳佳，上海社会科学院信息研究所副研究员，硕士研究生导师。南京大学管理学博士、上海市人民政府发展研究中心与上海交通大学联合培养博士后。现任信息研究所智慧城市研究室主任、绿色化数字化协同发展促进中心副主任。

丛书序一1

丛书序二1

前言1

 

第一章数字化绿色化协同发展的时代背景1

第一节数字化绿色化协同发展上升为国家战略1

第二节数字化转型浪潮4

一、　从互联网时代迈入人工智能时代4

二、　数字化转型浪潮的标志6

第三节绿色化转型浪潮8

一、　应对全球气候变化9

二、　绿色化转型浪潮的标志11

第四节“双化协同”新浪潮13

一、　数字化转型引领赋能绿色化转型14

二、　绿色化转型带动提升数字化转型16

 

第二章数字化绿色化协同发展的研究进展19

第一节国内外绿色化发展相关研究综述19

一、　绿色化发展研究概况20

二、　绿色化发展研究主题21

第二节国内外数字化发展相关研究综述26

一、　数字化发展研究概况27

二、　数字化发展研究主题28

第三节信息化绿色化协同发展研究综述33

一、　信息化绿色化协同研究概况33

二、　信息化绿色化协同发展研究主题36

第四节数字化绿色化协同发展的开创性研究37

一、　“双化协同”研究概况38

二、　“双化协同发展”研究主题41

 

第三章数字化绿色化协同发展模式46

第一节技术赋能模式46

一、　模式概念和内涵46

二、　技术赋能模式的特征48

三、　技术赋能模式实施的条件50

四、　代表性案例52

第二节网络驱动模式53

一、　模式概念和内涵53

二、　网络驱动模式的基本特征54

三、　网络驱动模式实施的条件56

四、　代表性案例58

第三节市场交易模式59

一、　模式概念和内涵59

二、　市场交易模式的基本特征60

三、　市场交易模式实施的条件62

四、　代表性案例64

 

第四章数字化绿色化协同发展的推进机制66

第一节创新协同机制66

一、　关键技术联合攻关机制67

二、　创新成果转移转化机制74

第二节区域协同机制79

一、　区域合作共建机制79

二、　区域利益协调机制83

第三节产业协同机制87

一、　产业融合机制87

二、　产业链协同机制90

 

第五章数字化绿色化协同发展的实现路径93

第一节数字技术赋能传统产业绿色发展93

一、　发展瓶颈94

二、　推进路径96

第二节促进数字核心产业绿色化发展102

一、　发展瓶颈103

二、　推进路径105

第三节构建双化协同生态体系109

一、　发展瓶颈110

二、　推进路径111

 

第六章工业行业数字化绿色化协同发展分析117

第一节新型工业化下数字化绿色化协同发展的必然性117

一、 数字技术变革对新型工业化发展的影响118

二、 绿色低碳转型对新型工业化发展的影响119

三、 新型工业化下数字化绿色化协同发展意义重大121

第二节工业行业数字化绿色化协同进展及面临的问题122

一、 工业行业数字化绿色化协同发展阶段性进展122

二、 制约工业行业数字化绿色化协同发展的问题125

第三节工业行业数字化绿色化协同发展的场景与方向126

一、 工业行业数字化赋能和带动绿色化发展的重点场景126

二、 工业行业绿色化拉动和牵引数字化发展的重点方向130

第四节工业行业数字化绿色化协同发展的框架与策略134

一、 工业行业数字化绿色化协同发展总体框架134

二、 工业行业数字化绿色化协同发展推进策略138

第五节工业行业数字化绿色化协同发展的未来展望140

 

第七章数字化绿色化协同发展的评价方法142

第一节相关评价方法综述142

一、 欧盟《实现数字化绿色化转型的影响因素》142

二、 联合国环境署《数字化下绿色投资和金融发展影响经济

可持续性指数》144

三、 工业和信息化部《工业企业信息化和工业化融合评估规范》146

四、 赛迪研究院与中国工经联《工业数字化转型评价体系》149

五、 北京商道融绿《上市公司应对气候变化指数》153

第二节双化协同指标评价体系155

一、 指标设置原则155

二、 指标体系框架156

三、 测算方法158

 

第八章2023年上海数字化绿色化协同发展最佳实践案例集165

一、 能源行业案例166

二、 工业行业案例180

三、 建筑行业案例199

四、 交通行业案例219

五、 大数据行业案例232

我们正进入数字化、绿色化的“双化协同发展”新阶段。数字化与绿色化已成为全球发展的两大趋势，并正深刻改变着人类社会。

 

2022年11月18日，习近平主席在亚太经合组织第二十九次领导人非正式会议上提出：要“加速数字化绿色化协同发展，推进能源资源、产业结构、消费结构转型升级，推动经济社会绿色发展”。数字化绿色化协同发展正式上升为国家战略。

 

在《“十四五”国家信息化规划》（2021年12月发布）中，根据信息化、工业化“两化”深度融合的趋势，中央网络安全和信息化委员会最初提出了数字化、绿色化协同发展的新概念，并界定为“以数字化引领绿色化，以绿色化带动数字化”。2022年11月7日，国家互联网信息办公室信息化发展局局长王崧在国新办新闻发布会上表示，将深入推进“数字化绿色化协同转型发展行动计划”，确保围绕“计划”的3项任务、18项重点行动顺利实施。2022年11月中旬，国家五部门联合印发通知，确定在10个地区首批开展数字化绿色化协同转型发展（双化协同）综合试点。

 

2023年2月，《数字中国建设整体布局规划》（以下简称《规划》）发布。《规划》提出，到2025年，数字生态文明建设取得积极进展。要求建设绿色智慧的数字生态文明，加快数字化绿色化协同转型。加快推进数字化绿色化协同转型发展，是落实习近平主席在第75届联合国大会上向全世界宣示中国碳达峰、碳中和承诺的重要行动。

 

据地球互联网恢复力中心和斯德哥尔摩恢复力中心联合多国研究部门发布的《2020多领域节能减排方案路线图》报告，到2030年，依靠数字部门全球可减少15%的化石燃料排放量。以大数据、云计算、物联网、人工智能等数字技术为支撑，绿色发展为核心的“双化协同”转型发展已然成为工业革命的第四次浪潮，并具有以下两大特征：

 

一是数字技术为绿色生产提供数字支持。数字技术可将各项资源数据化、系统化，通过数据分析掌握生产过程中的资源消耗情况，监测能源利用效率并及时优化调整；在绿色产品设计环节，数字技术可以帮助进行绿色产品仿真、绿色工艺与辅助制造、绿色产品试制与验证等；在经营管理方面，数字技术参与设备数字化管理、物料跟踪管理、智能仓储、精准配送、产品远程运维等环节。

 

在实际生产生活中，区块链、物联网、人工智能、云计算等数字技术综合应用落地，形成数字化绿色体系。利用区块链技术可有效记录生产流程，溯源生产和供应链环节；利用物联网技术可实时监测生产、加工、运输等过程，及时发现并解决问题；利用人工智能技术可实现智能化设备管理，提高设备运转效率；利用云计算技术存储企业生产和经验管理数据，帮助企业调配各项资源。

 

二是绿色技术为数字产业提供转型动力。数字产业以数据为核心，以信息为加工对象，绿色发展已成为数字产业转型升级的必然方向。数据中心作为数据载体在数字产业中处于核心地位，随着数字经济进一步发展，社会对数据的需求量不断增加，传统数据中心面临着能耗高、单位能耗强度大等诸多问题。绿色技术的发展与应用能够助力传统数据中心节能减排，助推数字产业绿色转型。如使用新型高效电源模块等高性能半导体，可降低数据中心输入电源的损耗，减少传输过程中的功耗；采用智能微电网技术实现机房内多路供电，降低配电系统损耗，提升供电系统能效；数据中心采用液冷和自然冷却技术，提高设备制冷效率；分布式光伏、储能技术的使用能够降低数据中心对外部能源的依赖。在绿色技术的加持下，数据中心单位实际能耗强度将不断下降，总体能效逐步优化提升。

 

另外，绿色技术与工业互联网深度融合，推动工业互联网绿色低碳发展。通过统筹绿色低碳基础数据和工业大数据资源，建立产品全生命周期绿色低碳基础数据平台，落实产业各个环节的减碳固碳技术，实现产业的全链减排。例如，在工控生产端采用CCUS（碳捕获、利用与封存，carbon capture， utilization and storage）技术实现对碳的直接转化与贮存，减少碳排放；在工控全链进行碳足迹监测与追踪等。绿色技术的全链贯通为工业互联网绿色转型提供了动力。

 

比如，法国布伊格集团利用智能系统开发可持续建筑。布伊格及其业务合作伙伴利用优化建筑管理的智能系统、与存储系统相结合的可再生能源，以及可重复使用的传统生物材料开发低碳、可持续建筑，并将可持续理念融合到建筑设计、建造和运行的全过程。

 

又比如，挪威通过数据共享实现各类交通工具的无缝对接。在促进跨运输方式、跨运输部门和社会其他部门的数据使用方面，挪威已经做了大量工作。例如，依托挪威交通局、钢铁局、巴伦斯沃奇和海岸数据中心合作的“运输”计划，成立了Entur AS公司。该公司管理全国各类交通工具和用户数据，并开发和运营客户中心、数字销售以及票务解决方案，为各供应商之间的无缝交通对接提供服务。提高了公共交通效率，减少了交通领域碳的排放量。

 

再比如，加拿大通过共享服务消减数据中心数量和升级冷却策略达到降低能耗目的。加拿大国土境内的大部分地区温度较低，环境因素非常适合数据中心的建设和管理。而加拿大的数据中心行业使用能源的比例较小，只占加拿大自然资源的1%。原因在于，加拿大通过共享服务来消减数据中心的数量。其目标是要求485个联邦数据中心合并为7个，从而将其600000平方英尺（约合55741平方米）而减少至180000英尺（约合16722平方米），并减少了服务器数量，从23434台减少至14369台。除了数据中心合并，为了降低能耗，加拿大还在不断减少运行中的物理设备数量。另外，由于冷却系统所消耗的电能经常是其计算设备所消耗的三分之一或更多，升级冷却策略也是降碳的重要途径。

 

政策方面，欧盟发布多部政策支持建筑行业数字化转型，突破数据共享、技术和基金障碍促进交通部门数字化，围绕提高能源使用效率制定大数据行业节能政策。同时，欧盟各国加强学生数字化培养，引导公民低碳环保意识；法国利用数字化减少碳足迹，为绿色科技初创企业提供基金支持；挪威鼓励建筑行业的数字化应用战略；奥地利推出数字化房屋改造项目；新加坡将推广智能电表、智能可再生能源以及实现电网现代化作为能源政策的重点。

数字化绿色化的“双化协同发展”是新趋势、新潮流，特别需要关注以下新情况、新特征：

第一，不是所有的数字化场景都有助于节能降碳，过度数字化反而增加能源消耗。首先，数字化的本源是采矿业。据世界银行报告称，到2050年，信息和通信技术（ICT)的重要元素——石墨、锂和钴的开采量将增加近500%。数字化高速发展无疑会带来矿石开采的高能耗。其次，ICT用电量惊人。根据欧盟的战略报告，目前ICT占全球用电量的5％—9％和温室气体排放量的3%左右。另据中国信息通信研究院的测算，预计到2030年，全国各地区数据中心二氧化碳的排放量将超过2亿吨，成为我国经济体系第一大碳排放源。最后，数字垃圾也成为新的污染源。据联合国多个机构联合发布的《2020年全球电子垃圾监测》称，到2030年，全球电子垃圾将达7400万吨。数字产业自身节能降碳迫在眉睫。

 

第二，不是所有绿色技术都需要赋予数字化外壳，微小技术改造能产生巨大节能效果。数字化绿色化协同转型中的技术协同路径并不必须在绿色技术上附加数字技术。对传统工艺流程的绿色改造，引进节能减排的新技术、新工艺和新设备依然可以产生巨大的节能效果。比如，某不锈钢企业采用的无硝酸清洗技术、18辊6连轧、退火炉设备无污染排放技术，某钢铁企业为解决蒸汽跑冒滴漏问题，对蒸汽系统节能改造，使蒸汽的热量更高效地被传递利用，实现了余能回收和绿色低碳供能双重效果。以上案例均没有附加数字化技术。

 

第三，“双化”两大系统不是完全重合或割裂，研究其平衡的熵值是未来一大重要课题。数字化与绿色化，以前往往作为两个单独的系统存在，两大系统之间好似割裂，但也有其融合的场景。这一场景可以描述为：数字化转型能够产出绿色低碳结果，而绿色发展又不拖累生产和经济进步。实现这一场景就需要将两大系统进行平衡和协调，这种平衡的熵值究竟是多大，将是未来需要研究的课题。

 

在技术、经济、制度三种动力中，制度创新是一种自上而下由政府主导的发展动力，经济和技术则是一种自下而上由企业探索形成的发展动力。“制度”动力需要部门协同和专项政策支持。除了既有的项目专项资金、技术研发资金、标杆奖励等政策投入外，政府还需不断细化政策举措，如将资金保障写入政策，探索“双化”试验场等；“经济”动力需要资本的注入和可持续的商业模式。比如，能源行业的“能源即服务”（EaaS）模式、交通行业的“出行即服务”（MaaS）模式，以及“绿电 多元碳汇”交易模式等都是典型的“双化”商业模式；“技术”动力更多地聚焦在场景应用上。包括以数字技术为底座、应用于绿色场景，以绿色技术为底座、应用于数字场景两个方面。比如，利用数字化手段对绿色生产全程监测、控制和治理，使用绿色技术降低数据中心能耗，帮助智能工厂排污等。

 

本书用八章的篇幅深入研究“双化协同发展”的时代背景、研究进展、发展模式、推进机制、实现路径、工业双化策略、“双化协同”评价方法、实践案例等。由王振、范佳佳负责统筹协调、框架搭建和文字统稿。具体执笔分工：第一章，王振；第二章，海骏娇；第三章，范佳佳；第四章，夏蓓丽；第五章，张美星；第六章，高庆浩；第七章，范佳佳；第八章案例部分，由上海社会科学院信息研究所智慧城市研究室提供。

 

本书的出版要感谢研究团队的通力合作，感谢上海社会科学院出版社对本书的编辑校审，以及中国信息通信研究院华东分院的大力支持。同时，本书作为全国第一部专门研究“双化协同”的著作，还有很多不尽完美的地方，敬请广大读者批评指正。