问题描述

基于数字技术的碳排放监测方法研究处于探索起步阶段，从技术视角探讨单一技术的可行性、有效性和具体落地方式，以及构建系统性碳排放数字化监测体系，是当前数字技术赋能碳排放监测研究领域的两条主线。

具体来看，基于物联网终端的碳排放监测技术因其结构清晰、设计灵活、传输可靠特性，为碳排放监测提供了一种新方法。而区块链对于碳排放监测作用主要表现在构建可视、可信、可靠的监管环境方面。大数据、人工智能在碳排放监测中的应用研究主要聚焦于碳排放数据的预测分析。如何将这些数字技术与碳排放监测深度融合，打通碳排放监测的数据资源加工利用？亟需研发、搭建从前端数据感知采集、复杂排放数据处理、后端可信碳排放数据应用的数字化碳监测数据全流程平台。

问题背景

当前，国际研究机构密集开展数字技术赋能碳减排方面的应用和研究。据全球电子可持续发展推进协会（GeSI）的研究，数字技术在未来十年内通过赋能其他行业可以减少全球碳排放的20%，主要通过智慧能源、智慧制造等领域实现。《全球通讯技术赋能减排报告》〔The Enablement Effect，全球移动通信系统协会（GSMA）与碳信托（Carbon Trust)合作撰写〕显示，2018年移动互联网技术使全球温室气体排放量减少了约21.35亿吨，几乎10倍于移动互联网行业自身的碳足迹，而这些赋能减排主要通过智慧建筑、智慧能源、智慧生活方式与健康、智能交通与智慧城市、智慧农业、智慧制造等领域的应用而实现。在后疫情时代，“数字化”和“绿色化”成为全球经济复苏的主旋律。美国、英国、欧盟、日本等国家和地区的经济复苏方案均指向数字技术对于实现全球绿色经济增长以及应对气候变化的重要性。

美国在推进本国净零排放目标整体过程中高度重视数字技术的融合应用，围绕数据、标准、技术、资金等制定了丰富的政策工具，初步建立了科学合理、协调有力的政策方案。具体包括：提供助力减碳模型开发/智能决策的高质量数据集和大数据工具，美国能源局（DOE）于2021年3月拨款800万美元用于优化传统工具不可解析的应对气候变化相关的大量不规则数据，可持续能源发展办公室联合加州能源委员会开发基础设施投影工具EVI-Pro，支撑充电设施城市规划等。发布数字化方向碳中和标准，包括2016年美国国家技术实验室联合IBM、GE、google等联合发布的智能电网行业标准、2014-2018年橡树岭国家实验室联合丰田、Evatran（无线充电设备研发商）、克莱姆森大学等推进的无线充电标准等。提供贷款担保，DOE贷款担保计划办公室将智能化分布式能源、微电网、工业废物回收等纳入支持范围，鼓励利用物联网、人工智能等创新技术减少温室气体排放。

英国、欧盟等将利用数字技术促进行业脱碳和可持续发展纳入投融资、研究创新、国际合作等政策，释放明确政策信号，鼓励企业通过数字转型提高应对气候变化的能力。在创新项目中部署智能出行、绿色建筑、智慧能源等内容，如欧盟“地平线欧洲”（Horizon Europe）计划宣布未来两年将提供7.24亿欧元拨款，支持制造业和建筑业的数字化并减少行业碳足迹。重视数据共享开发和利用，《欧洲绿色协议》提出“可访问和可操作性的数据”是数据驱动创新的核心，未来将促进数据与信息基础设施（如超级计算机、云、超高速网络）和人工智能解决方案相结合，提高欧盟监测和管理环境灾害方面的能力。合作开发大数据工具，英国商务能源与产业战略部与中国合作开发“全球能源计算器”，为各国模拟脱碳场景及带来的影响，获得最优能源决策和脱碳路径提供支持。此外，美国与欧盟联合贸易和技术委员会合作研发跟踪碳排放的技术，旨在改进跟踪碳排放的方法和过程，并将区块链、人工智能、物联网等技术视为衡量和利用生命周期温室气体（GHG）评估的潜在工具。

日本政府十分强调绿色化与数字化的双轮驱动，即高度重视利用新一代数字技术和基础设施支撑绿色转型。汽车和蓄电池产业：利用先进的通信技术发展网联自动驾驶汽车。交通物流和建筑产业：在物流行业中引入智能机器人、可再生能源和节能系统，打造绿色物流系统。下一代住宅、商业建筑和太阳能产业：利用大数据、人工智能、物联网等技术实现对住宅和商业建筑用能的智慧化管理。生活方式相关产业：部署先进智慧能源管理系统；利用数字技术发展共享交通（如共享汽车）。日本气象新闻商Weather Block与日本区块链研发企业Chaintope合作，使用区块链技术来评估航运业的二氧化碳排放控制情况，通过区块链技术积累不会被篡改的透明数据。VeChain发起数字碳足迹SaaS平台，以解决数据难以核实的问题。这可以使任何规模的企业能够重新设计其碳足迹数据管理实践。

此外，德国、法国、韩国等也高度重视本国数字碳中和方案开发和推广，通过试点示范、人才培育、服务供给等政策工具全方位深化各行业数字化减碳应用，为更好地释放数字技术减碳潜力、促进气候目标实现提供坚实的政策支撑。

最新进展（截止问题发布年度）

自碳达峰碳中和上升为国家战略后，我国各个部委正在陆续发布碳达峰碳中和指导意见和行动计划，已基本构建起碳达峰、碳中和“1+N”政策体系。各地区正在加快推进“双碳”战略落地。各企业主体积极落实解决方案。随着我国“双碳”时代正式到来，各地区、各行业发展面临碳排放的硬约束，绿色可持续转型要求更加紧迫。当前国内区块链、物联网、云计算等新技术在碳排放监测中的应用主要呈现两个特点：

一是以园区/城市为主体，利用数字技术实现区域碳排精准掌控，并在运行、基础设施、治理、服务等方面实现融合应用。园区、城市作为重要的数字技术赋能碳中和技术落地的重要载体，利用数字技术赋能区域运营管理、基础设施、治理服务等方面绿色化发展。上海临港桃浦园区突破传统AI算法模型局限，利用新技术实现了更加精准的能耗预测，助力智慧零碳园区建设；江苏怡宁能源微碳慧能科创产业园依托统一数字平台，实现能源管理、零碳管理和综合管理应用，推动园区零碳转型、能源转型和数字化转型；富阳区循环经济产业园利用工业互联网为园区实现碳指标核算、碳足迹追踪、碳减排优化、碳资产管理以及碳交易增值；辽宁双碳赋能中心及生态园区通过“数字+降碳”模式，构建场景化降碳减排解决方案，为政府及市场主体提供源碳监测、能源碳评估及能源碳预测；移动园区引入了高精度能源气象装备及数值预测技术，实现高精度气象数据观测和预报数据，有力保障了电站运维智能化水平；生态环境双碳云图运用区块链等技术保障企业碳排数据可信监测，是强化碳排放管理、健全生态产品保护补偿机制的重要途径。

二是以能源、钢铁、石化、航天、建筑、交通运输等传统行业为主体，利用数字技术实现生产全周期碳排精准掌握。数字技术与绿色技术融合赋能传统行业高质量转型已有布局，在工业、能源、水泥、印染等传统行业，已形成了多条发展路径，以信息技术赋能工艺与生产运作改进，促进能源利用效率提升，例如工业锅炉智能控制混合云、江苏永钢5G固废利用智能转底炉工厂；以数字化平台提升企业综合能源管控智慧化水平，实现节能降耗，如东华水泥双碳双控平台、印染行业杜能美欣达、海螺集团智慧水泥综合体、5G助力新日电动车双碳制造、聚焦碳中和的胶丝企业数字化转型解决方案；以碳源碳汇资源的数字化管理，实现碳资产价值转化，例如基于能源大数据的碳结构态势感知平台、华聚车用新材料数字化碳足迹计算与认证。

重要意义

尽管我国一些园区、重点行业已尝试采用数字化赋能双碳，并形成了很多应用场景。但是作为双碳战略的核心领域，碳排放监测如何发挥区块链、物联网、云计算等新技术优势尚处于初级阶段，技术标准、应用场景、配套机制都需要一个长期的完善过程，聚焦数字技术自身，同样面临巨大挑战。因此开展此项研究可以从理论研究、技术应用上取得开创性成果：

一是可填补区块链等数字技术应用碳排放监测的理论空白，科学价值显著。开展《区块链、物联网、大数据等新技术在碳排放监测中的应用方法研究》的研究，将以区块链技术为重点，探讨其在推动建立可信碳排放监测平台建设中的作用及基本原理，为产业界建设基于区块链的碳排放监测平台提供技术方法，为政府管理侧提供碳排放监管数字化的政策建议。《面向多标准、多样式物联网终端获取能源、碳排数据方法规范》研究报告与《面向多类别工业协议数据方法规范》研究报告提出常用解决方案与后续规范建议，为产业规范发展提供有力支撑。

二是可支撑全国碳排放精细化摸底和重点碳源跟踪，生态效益显著。项目将开发一整套规范的技术方法和实用的技术工具，建成基于物联网、云计算、区块链的碳排放监测可信数据平台，在线提供可满足全国范围温室气体精细化网格碳排放监测、重点企业和区域碳排放精准定位核算及控制决策要求的应用服务功能。依托项目成果，工信部、发改委和环境管理部门可有效提升碳排放的摸底、重点碳排企业和区域的跟踪预警能力，切实推动区域污染减排和空气质量持续改善，支持“绿水青山”变成“金山银山”，生态效益显著。