低碳经济和绿色ICT.docx
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低碳经济和绿色ICT
低碳经济和绿色ICT
一低碳经济概述
（一）低碳经济
低碳经济是在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。
它的实质是能源高效利用、清洁能源开发以及追求绿色GDP，从而实现能源技术和减排技术创新、产业结构和制度创新以及人类生存发展观念的根本性转变。
建设环境友好型的低碳经济模式，不仅有利于我国转变经济增长方式，保护生态环境，实现资源的可持续利用，还有利于化解因全球变暖所产生的国际压力，也是我国承担国际义务，提高国际影响力的重大战略举措。
综上所述，发展低碳经济是实现我国经济社会可持续发展的必然选择。
（二）ICT产业促进低碳经济发展
ICT——信息通信技术，是人类社会20世纪下半叶，尤其是20世纪90年代以来最具影响力的技术。
在此期间，不仅ICT的开发、制造及服务得到迅猛发展，而且ICT的应用越来越广泛。
ICT已经渗透到人类经济和社会生活的各个领域，促进了经济和社会发展以及人们生活水平的提高。
在经济低碳化的时代，ICT产业的绿色化也将对节能减排产生越来越重要的作用。
绿色ICT主要包括两层含义。
具有节能特性的ICT产品。
如节能计算机、手机、通信网络设备等。
把ICT商品与技术运用于传统行业，极大地促进传统行业的节能减排。
如智能电网、视频会议等。
ICT产业对低碳经济既有来自设备制造、产品运行、废弃垃圾等环节的直接影响，又有对其他行业节能减排的间接影响，还有改变人类行为而带来的系统性影响。
1.直接影响
2007年，ICT产业对全球GDP的贡献为7%[1]，但在全球41.5Gt的CO2排放量中，ICT产业约占2%[2]，与全球航空运输业相当（见表1）。
ICT产业的CO2排放量以每年约4%的速度递增，预计2020年将达到1.43Gt[3]。
表1ICT的CO2排放情况*
在ICT产业中，CO2的排放主要来自计算机（40%）、互联网（主要是数据中心占23%）和固定、移动通信（共占24%，主要是基站），如图1所示。
图1全球ICT排放CO2情况（2007年）
ICT产业排放CO2的主要原因在于电力的生产和消耗，以中国为例，中国每生产消耗一度电相当于排放约一公斤CO2[4]。
2.间接影响
在全球CO2排放量中，ICT产业占2%左右，如果提升技术改善ICT产品，那么就有2%的机会为全社会节能贡献力量。
反过来，如果利用ICT产品去帮助其他产业节能减排，那么就有98%的机会助力全球节能。
信息通信技术在促进其他行业节能减排方面有很大的发展空间，如高能耗工业领域、建筑领域、电力领域、新能源领域、交通运输领域等。
预计2020年ICT将助其他行业减少7.8GtCO2。
3.非实物化影响
信息通信技术在非实物化方面有很大的发展空间，一些关键应用，比如视频会议、视频监控、远程教学等，可获得显著的节能减排效果。
事实上，一些公司已经采取了视频会议的方法作为节能减排、减少运作成本的重要手段。
比如沃达丰利用视频会议，每年减少13500次乘机飞行，相当于减少5000吨的碳排放。
EDS绿色计划的第一步就是建立视频会议，5个月减少25%的出差；ScottCo.TN受惠于远距离教学，招生人数增加，每年减少19000美元的油费，并减少3124吨的碳排放；SwedishCustomsService每个月举行60次视频会议，相当于每个月减少排放7吨CO2[5]。
由此可见，视频会议、远程教学对节能减排具有显著成效。
二国内外的反响及行动
（一）国际
1.国际组织
（1）国际气候组织。
国际气候组织在2008年发布了“SMART2020：
实现信息时代的低碳经济”研究报告。
报告称，信息通信技术（以下简称ICT）极大地改变了我们的生活和工作方式。
无论是在发达国家还是在发展中国家，ICT对生产力的进步和经济的增长都发挥着巨大的推动作用。
该报告对ICT行业本身的排放做了定量分析，同时也着眼于ICT在其他经济领域的应用带来的节能减排效益。
研究表明，到2020年，ICT共计能减少排放近78亿吨CO2，相当于2020年基准情景下（BAU）排放总量的15%。
从经济角度看，价值近6000亿欧元的（9465亿美元）成本得到节约。
这是一个不容忽视的机会。
（2）ITU。
国际电信联盟（ITU）是联合国负责国际电信事务的专门机构，ITU在全球范畴内为电信界举办世界性的活动，开发电信技术的全球标准，管理无线电频谱，设定现时和日后通信网络模式，并协助新兴市场发展信息通信技术。
2008年和2009年，ITU-T分别在京都、伦敦、基多和汉城举行了四次有关ICT和气候变化的专题研讨会，这些专题讨论会汇集了这一领域的近500名专家，包括标准专家、工程师、设计师、政府官员等，以促进ICT在解决气候变化问题上做出贡献，重点在标准设计、环境监测、缓解气候变化等方面开展工作。
国际电联电信标准化顾问组（TSAG）2008年7月在日内瓦举行的会议上成立了ITU-T有关ICT和气候变化的焦点组，主要对如何利用ICT减少GHG排放以及评估方法等开展研究。
焦点组重点研究了根据温室气体GHG排放来计算信息通信技术ICT影响的标准化方法、ICT部门的碳足迹最小化的方法、其他行业利用ICT来减少GHG排放的关键方法等。
2010年5月，ITU还成立了智能电网焦点组，重点工作包括是基于现有和未来的电信技术，确定智能电网解决方案，包括：
①指令、控制、计量和计费；②讨论相关的需求和标准需求；③适用于电信系统的智能电网原则；④调查各国现有的国家标准，看其是否可用于国际标准；⑤分析和确定标准的需求和与其他标准的差距等。
（3）OECD。
经合组织（OrganisationforEconomicCo-operationandDevelopment，简称OECD）在2009年发布了有关物联网技术促进绿色增长的研究报告“SmartSensorNetworks：
TechnologiesandApplicationsforGreenGrowth”。
该报告描述了传感器及传感器网络应用及其在环境方面的影响，讨论了特定领域应用（这些领域有高可能性通过使用传感器及传感网来应对环境变化及减少温室气体排放）。
2010年7月8日，OECD发布有关绿色增长的最新发现研究报告《绿色增长战略中期报告：
为拥有可持续的未来履行我们的承诺》。
该报告指出，绿色增长为新型绿色产业、就业以及科学技术提供了各种机遇。
该报告对各国如何达成绿色增长提供了一些初步见解，讨论了各国已经采取的步骤以及转变中遇到的一些障碍。
该报告还为绿色增长战略提出了一个框架，用以确保进行高效转变，实现更能持续发展的经济。
2.重点国家与地区
（1）美国。
对于节能减排，美国政府采取的是各级政府明确分工、各司其职、权责落实的政策。
美国政府最高的节能减排管理机构是联邦政府能源部和环保总署。
能源部负责研究开发重大节能技术，环保总署负责制定和实施水、空气和废物利用及其他与环境保护相关的全国性政策。
州政府和地方政府层面都设置了能源工作委员会，负责当地节能减排政策的实施。
美国政府发挥市场机制在节能减排中的基础性作用，使排污企业有减排污染的内在动力，建立了碳排放权自愿交易制度，成立了芝加哥气候交易所，会员自愿承诺交易所要求的减排目标，通过交易平台，卖出超标减排量，获得额外利润。
美国的ICT产业也将经济复苏的希望寄托在“绿色”技术上。
当全球各行各业都在不同程度地受到经济危机的影响而呈现出衰退或者放缓的趋势时，“绿色”技术却呈现出逆势上扬之势，例如硅谷2008年吸引的“绿色”技术风险投资比上年猛增94%，达到19亿美元。
（2）欧盟。
2009年3月，欧盟计划借助ICT的各项应用实现节能减排。
初步计划是，先从ICT部门开始，制定统一衡量能源消耗的标准，继而推广至其他部门，再推广到各成员国，从而改善能源效率，减少碳排放量。
欧盟当局已开始导入低碳、节能的政策，并号召各会员国的中央政府和地方政府驱动基于ICT的解决方案帮助各部门合作，将能源效率应用在各项服务的传递、基础建设的管理及乡村建设等计划上，并成立网站，让各公私企业及部门分享成功案例、经验及加速节能减排目标实现的相关信息。
在2007年启动的欧盟第七期科研架构计划（FP7）中，欧盟把ICT的相关应用列为优先项目，包括推动智能电网的解决方案、建筑物与交通运输和固态照明的研发等，提供资金支持各项提升能源效率的ICT应用[6]。
（3）日本。
日本ICT产业界CO2减排目标是，到2012年，排放量从目前的6800万吨减少到3800万吨，相当于1990年日本CO2排放量[7]的3%。
2008年6月，日本富士通集团宣布了绿色政策创新计划，目标是在2007～2010年使二氧化碳排放量累计减少700万吨。
日本电信电话株式会社（NTT）制定了节能减排的公司政策，政策内容涉及履行社会责任、减少环境负担、建立和保持环境管理机制、开发环境技术、推进日常环保工作和公开环境信息等，并制定了2011年二氧化碳减少1000万吨的总目标。
（二）国内
1.政府
2006年底，科技部、中国气象局、国家发改委、国家环保总局等六部委联合发布了我国第一部《气候变化国家评估报告》。
2007年6月，中国正式发布了《中国应对气候变化国家方案》。
2008年4月1日新修订的《中华人民共和国节约能源法》正式施行，从而将节能减排工作提升到了战略性的新高度。
修改后的节约能源法明确规定，节约资源是我国的基本国策。
我国还在《可再生能源中长期发展规划》中，提出到2010年使可再生能源消费量达到能源消费总量的10%，到2020年达到15%左右。
2009年出台的经济刺激方案安排了2100亿元用于节能减排和生态工程，安排了3700亿元用于结构调整和技术改造。
2009年11月，联合国气候变化大会哥本哈根回合谈判前夕，我国正式对外宣布了2020年单位GDP的CO2排放比2005年下降40%～45%的减排承诺。
2009年8月12日，国务院常务会议审议并原则通过《规划环境影响评价条例（草案）》。
会议指出，下一阶段我国将大力发展绿色经济，紧密结合扩大内需促进经济增长的决策部署，培育以低碳排放为特征的新经济增长点。
2009年9月底，在全国“十二五”规划编制前期工作电视电话会议上，确定“十二五”规划编制原则为统筹兼顾、创新驱动、绿色增长、共建共享，在“十二五”规划八大特征中将包含绿色发展规划特征和创新产业规划特征。
从上述举措可以看出，我国政府正从调整能源结构、发展低碳能源、建设低碳示范城市、实施节能和提高能效等方面着手，实施低碳发展战略。
特别是最近一段时间以来，我国频出重拳，继工信部公布淘汰落后产能2087家企业名单后，发改委又发布了《关于开展低碳省区和低碳城市试点工作的通知》，确定首批低碳试点。
这标志着中国经济将逐渐迈上低碳之路。
2010年5月，国务院发布了《关于进一步加大工作力度确保实现“十一五”节能减排目标的通知》，通知要求加快实施节能减排重点工程，安排中央预算内投资333亿元、中央财政资金500亿元，重点支持十大重点节能工程建设、循环经济发展、落后产能淘汰、城镇污水垃圾处理、重点流域水污染治理以及节能环保能力建设等。
2.企业
（1）电信运营商
电信运营商作为ICT产业链的重要成员，充分发挥产业链优势，在实现自身节能减排的同时，积极联合产业链合作伙伴，带动社会各方面以节能减排为中心降低资源消耗，运用移动通信技术促进社会资源消耗的降低。
通信运营企业的耗能主要包括生产运营用电和相关燃料消耗等。
生产运营用电主要包括企业日常办公用电和通信网络用电两部分。
燃料消耗则包括发电机组燃料消耗和车辆油耗等。
中国拥有世界上规模最大的移动和固定通信网络，2008年电信运营商年耗电近300亿千瓦时，远高于世界其他国家。
作为中央的代表型企业，电信运营商在节能减排工作取得了相当好的成绩。
2008年，三大运营商在业务保持高速增长的情况下，仍节约大约15亿千瓦时电能，同时利用自身优势带动了产业链的节能推进。
目前国内运营企业节能措施主要采取应用节能空调、智能通风等配套系统改造的方式，虽然在一定程度上能够取得良好节能效果，但还不足以解决快速发展带来的能耗问题。
运营企业目前正逐步将节能减排措施系统化、标准化、制度化，积极应用节能新技术，因地制宜地实现可再生能源替代等。
出于对网络改造安全的考虑，这些节能技术、措施目前只是在小区域应用，待技术成熟后会作进一步推广应用。
（2）设备供应商
在发展低碳经济、实现节能减排的背景下，各大运营商在对相关设备招标采购时，明确提出了节能减排等绿色硬性指标。
因此，设备供应商也针对运营商的要求，不断进行技术创新，通过多种方式推出绿色产品和解决方案。
通信网络节能的根本是通信设备自身的节能。
通信设备节能贯穿设备从设计、研发、生产到上网运行的各个环节。
作为通信设备开发生产的承担者，通信制造企业在通信网络节能减排中发挥着重要的作用。
在国家大力推动节能减排的政策背景下，国内通信制造企业近几年积极开展节能产品研发，配合运营企业的节能需求提出了相应的绿色解决方案。
3.标准组织
我国相关的标准组织已经开始对ICT产业的节能减排进行深入研究，相应的标准已经或者即将陆续出台，但是在ICT应用于其他行业的标准体系方面，还没有展开系统研究。
中国通信标准化协会（CCSA）致力于开展通信标准的研究工作。
目前，CCSA对节能减排相关标准的研究主要包括通信节能基础、管理、方法，材料性能标准，机房环境的节能降耗，机房环境、设施布局、空调系统的有效性，新型节能降耗技术的使用以及通信设备的能效等。
CCSA集中对节能减排相关技术和标准进行研究的主要是通信产品环保标准特设任务组（ST2）和通信电源与通信局站工作环境（TC4），其他组针对各自研究领域也展开了相关节能减排技术的研究工作。
ST2主要对通信产品有毒有害物质污染控制、废旧及废弃通信产品的回收处理和综合利用、通信领域通用节能方面进行了研究。
TC4主要对通信设备电源、通信局站电源、机房、新能源等方面进行了研究。
TC1和TC3在核心网及网络设备节能减排方面进行了研究，例如路由器、交换机等的能效参数和测试方法研究。
TC5和TC6在无线基站产品、有线接入产品的节能减排方面进行了研究，例如移动基站能效参数和测试方法的研究等。
三ICT产业自身的绿色化
（一）数据中心
数据中心机房主要由服务器、存储设备、通信设备、供电系统、热交换系统、照明与太阳辐射、制冷系统（空调与新风）等相关设备及配套设施组成，它们是机房的主要能耗要素。
只有提高机房高能耗设备的能源利用效率，才能有效提高机房的能源利用率。
数据中心的组成设备在设计上都追求高效节能的设计理念，各种设备都具有独特而创新的节能方法，构成了整个数据中心的绿色环保特性。
目前数据中心机房的服务器由于地理位置、独立配置不能共享等原因造成利用率非常低，数据中心通过采用基于虚拟化计算与虚拟化存储技术的云计算平台，完成服务器、存储和网络的整合，可提高资源利用率，节省部署时间。
传统数据中心面临着异构网络、静态资源、复杂管理、高能耗等多方面的挑战，如图2所示。
针对这些问题，一体化、虚拟化、自动化、绿色成为新一代数据中心发展的必然趋势。
图2数据中心面临的挑战
数据中心绿色化主要从三个方面入手：
①合理布局，在数据中心设计时要考虑能耗规划和基础设施规划；②虚拟化（云计算），基于云计算平台的数据中心通过整合数据、计算、存储三张异构网络，实现数据中心网络一体化、绿色化；③设备节能，在服务器、存储设备、供电系统、制冷设备等方面应用节能新技术，降低数据中心各组成部分的能源消耗，从而实现数据中心整体的节能减排。
（二）通信网络
通信网络中的能耗主要来自移动通信网络，从移动通信网络的能耗结构看，相对核心网、传送网等，无线接入网位于整个网络金字塔的底层，约占总能耗的75%。
因此，无线接入的节能技术对于移动运营商的节能减排有着特别重要的意义，如图3所示。
图3无线接入能耗示
1.移动网网络节能技术
移动网络的节能技术主要集中于对现有网络的优化和新建网络的设计方面，包括智能关断技术、广覆盖技术、核心网共享技术、核心网设备集成技术、无线接入网IP化、无线接入网的本地交换等。
2.移动网设备节能技术
移动通信基站及其机房耗电量在网络总耗电量中的占比普遍在60%～70%左右，因此移动通信基站的节能降耗，对移动通信网络实现节能减排目标有着十分重要的意义。
提升基站能效，主要提升射频效率，减少天馈损耗，使天线输入功率最大化，从而提升无线站点的基站能效。
目前对基站节能技术的研究包括通过分布式基站来降低输出功率、节省馈线、节省塔放、节省机房，使用多载波和功放智能匹配技术提升功放效率等。
图4移动通信网络能耗构成
（三）终端
对于终端来说，节能减排应从终端的各个组成部分入手，通过节能组件的应用降低PC终端的能耗。
（1）LCD代替CRT，液晶屏幕与传统CRT屏幕相比，大约可节能50%。
（2）改进PC电源的效率，将目前的65%～75%的电源效率提高到80%以上。
（3）优化高性能图形卡，在得到高性能的同时，达到低能耗的效果。
（4）可变速CPU风扇有利于节能。
（5）SATA（SerialATA）是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口类型，可以高效地传输数据。
（6）主机板内置图形卡和声卡有效地减少了主板面积，而且集成电路可减少功率的损失，更加节能。
（四）芯片
功耗问题已经成为芯片系统设计的主要瓶颈。
如果沿用目前的电路和结构，到2018年左右，微处理器芯片的功耗将超过封装功耗极限（200W/mm2）的4倍（即达到1kW/mm2）。
从集成电路设计角度考量，在0.13微米之后晶体管工作电压难以随着工艺的进步而降低，虽然每个晶体管的功耗随着特征尺寸的缩小有所减少，但晶体管数目的增加以及主频的提高使得整个芯片的功耗大幅度增加。
此外纳米级工艺中晶体管的漏电量大幅度增加更对功耗增加起着推波助澜的作用。
随着信息化程度的不断提高，家用电器等信息电子产品的高待机能耗以及随之产生的能源和环境问题越来越凸显。
全球各国因待机而消耗的能量约占能耗总数的3%～13%。
同样，我国信息电子产品的高待机能耗问题越来越凸显，目前我国城市家庭的平均待机能耗已经占到了家庭总能耗的10%左右。
因此，进行低功耗及高能效电子设备中的集成电路技术研究，降低信息系统能耗，除具备节能减排、绿色通信的意义以外，还可以降低我国电子产品出口的能耗壁垒。
此外，芯片内部架构的优化、改进，比如分区供电、时钟关断等技术，也可以降低芯片能耗，特别是和实际应用场景相关的动态能耗。
目前的通信设备设计方案大多实现了套片化，由专用的芯片搭建起来，设备的竞争越来越决定于芯片的竞争。
在芯片设计之初，就要确定好芯片的规格、资源以及外围配套信息，做到最低的静态功耗，更深幅度的动态功耗调整。
四向低碳经济转型：
ICT的作用与贡献
（一）提高行业信息化水平
1.ICT技术是抑制温室气体排放的有效手段
ICT技术本身可以有效地帮助节能降耗，能够帮助全世界减少15%～40%的二氧化碳排放。
目前很多企业都利用ICT来实现节能减排。
例如，瑞典海关每月举行60次电视会议，直接减少CO2排放7吨；澳大利亚Telstra对26家不同行业的使用HSPA网络的公司进行了调查，发现这些公司的公务旅行平均减少了5%～10%，最多减少17%。
以中国移动为例，自推行“绿色行动计划”以来，截至2009年底，中国移动用户数达5.22亿户，基站数超过50万；中国移动2009年的耗电量为111.4亿度，其中基站占62%，通信机房占25%，管理用房占6%，渠道用房占7%，实现全年单位业务量耗电较2008年下降14%，节电18亿度，较2005年下降49%，提前一年完成“十一五”下降40%的工作目标[8]。
2.ICT技术是衡量其他行业节能减排效果的有效手段
通过监控与直接管理能源使用情况，ICT可改善主要能源使用部门的使用效率，也可提供更具能源效率的商业模式、工作守则、生活模式。
比如ICT可帮助欧盟实现电子商务、远程工作、电子政府等节能应用。
此外，创新技术可协助减少能源浪费，如固态照明、精简型计算机、网格计算、虚拟化技术等。
（二）在特定领域的应用
1.工业领域
工业活动是碳排放最大来源，2002年工业活动碳排放量占全球排放总量的23%。
工业活动几乎耗费了全球总发电量的一半，而工业电机系统是最主要的方面。
目前，一些发达国家在积极尝试运用ICT技术增加工业电机系统的智能化。
我国工业用能需求庞大，因此，努力开拓ICT在工业部门的应用，将是我们面临的一个重要课题。
钢铁、有色金属、化工、石油加工等高耗能行业是我国能源消费的大户。
为了促进节能减排目标的实现，国家有关部委正加紧研究并实施一批对行业技术进步、管理升级、节能减排具有重要推动作用的工业节能减排技术改造重点工程。
国家工业与信息化部和财政部近日也联合出台了《工业企业能源管理中心建设示范项目财政补助资金管理暂行办法》，该办法明确提出：
“根据我国工业企业节能及节能新技术发展等情况，在钢铁、有色、化工、建材等重点用能行业开展能源管理中心建设示范工作”。
2.交通领域
“SMART2020”报告显示，人类活动的总排放量中，24%来自电力部门，23%来自工业部门，17%来自农业和废弃物管理，14%来自土地使用，14%来自交通运输，8%来自建筑业。
制造业占终端能耗的33%，交通运输占26%，家庭占29%（其余是其他服务和建筑，占12%）。
交通运输行业作为主要的终端用能部门之一，其节能工作的成效对中国建立资源节约型社会、保证全国节能工作的有效实施具有重要意义。
特别是由于交通用能以传统的石油及其燃料为主导技术模式，加大交通节能力度，将对节约石油资源、缓解石油消费增长压力、减少排放和提高环境质量等产生重大积极影响。
ICT技术在交通领域的节能作用主要体现在以下的两个方面。
按照“客运高速化、货运物流化”的发展要求，在继续加快完善交通基础设施网络建设的同时，开发、推广、应用以ICT技术和现代信息网络为基础的智能交通系统，逐步提高运输系统效率，达到节约能源的目的。
智能交通技术（ITS），是指将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子控制技术、计算机处理技术等应用于交通运输行业而形成的一种信息化、智能化、社会化的新型运输系统，它使交通基础设施发挥最大效能。
该技术于20世纪80年代起源于美国，随后各国都积极寻求在这一领域中的发展。
智能交通包含的子系统大体可分为车辆控制系统、交通监控系统、运营车辆高度管理系统、旅行信息系统等几个方面。
3.电力领域
智能电网能够有效整合通信基础设施资源和电力系统基础设施资源，提高电力系统信息化水平，改善现有电力系统基础设施的利用效率，实现低碳经济和绿色增长。
美国西北太平洋国家实验室（PNNL）发布的“TheSmartGrid：
AnEstimationoftheEnergyandCO2Benefits”研究报告分析了美国智能电网节能减排途径对电力消费和与电力相关的二氧化碳排放的影响，如表2所示。
表2美国智能电网节能减排途径对二氧化碳排放的影响
ICT技术在智能电网中的应用，能够有效提高电力系统信息化水平。
ICT应用贯穿发电（水情预报与水库调度、新能源并网接入等）、输电（输电走廊保护、输电监测系统）、变电（变电生产管理系统、数字化变电站）、配电（配网自动化、电源质量检测）、用电（智能用电设备管理系统、多渠道智能缴费）、调度（实时监控与预警、节能
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