2022年数字技术赋能工业碳达峰碳中和应用指南.pdf

数字技术赋能工业碳达峰碳中和应用指南 V1.0中国信息通信研究院产业与规划研究所中国信息通信研究院产业与规划研究所工业互联网产业联盟碳达峰碳中和工作组工业互联网产业联盟碳达峰碳中和工作组2022 年年 4 月月中国信息通信研究院工业互联网产业联盟目目录录前 言.1一、数字技术赋能工业双碳概述.1二、5G 赋能方向及案例.4（一）技术概览.4（二）主要赋能方向.61.支持新能源建设和并网.62.助力钢铁行业改进流程.73.赋能煤炭井下开采作业.74.促进化工行业数字化和智能化.75.助力碳排放量化、审计和交易.8（三）典型赋能应用.81.鞍钢节能减排 5G 方案.82.电力行业主要应用.9三、卫星赋能方向及案例.9（一）技术概览.9（二）主要赋能方向.111.工业碳源监测.112.工业碳汇监测.113.城市工业碳源指数.124.城市工业碳汇贡献指数.12中国信息通信研究院工业互联网产业联盟（三）典型赋能应用.131.空天地一体化碳监测与评估平台.132.中国省级工业二氧化碳排放监测.153.典型区域热源工业二氧化碳排放的卫星遥感监测.174.车辆联网联控系统.17四、工业互联网赋能方向及案例.19（一）技术概览.19（二）主要赋能方向.211.碳排放量监测和预测.212.碳资产管理.213.碳计量管理.224.企业碳数据管理.22（三）典型赋能应用.221.数字技术赋能污水处理厂低碳运营方案.222.深圳华龙讯达木星数据采集平台.263.积微循环工业互联网平台项目.27五、云计算赋能方向及案例.29（一）技术概览.29（二）主要赋能方向.311.为工业碳管理提供低成本高可用支撑平台.312.应对计算资源需求峰谷不定的工业场景.323.降低传统工业软件研发能耗成本.32中国信息通信研究院工业互联网产业联盟4.赋能工业数据中心节能减排.33（三）典型赋能应用.341.腾讯云：零碳园区智慧能源生态平台.342.阿里云：数据中心能源与碳管理平台.383.华为云：PUE 优化平台 iCooling.39六、大数据赋能方向及案例.40（一）技术概览.40（二）主要赋能方向.411.赋能生产制造全过程双碳管理.422.助力碳足迹分析管理.433.探索低能耗与低碳排的技术路线.43（三）典型赋能应用.441.基于工业大数据的离散制造企业碳排放核算与优化平台.442.基于数字孪生和边缘侧智能控制策略的火电厂工业大数据平台.46七、人工智能赋能方向及案例.48（一）技术概览.48（二）主要赋能方向.501.助力工业行业的双碳规划与节能降碳优化.502.助力能源结构转型.513.助力市场碳价预测.51中国信息通信研究院工业互联网产业联盟（三）典型赋能应用.521.阿里云碳眼及能耗宝平台.522.中信戴卡、精诺瀚海、河北工大智能机加闭环解决方案.563.中国移动“九天”人工智能平台.574.浙达能源虚拟电厂实践.57八、区块链赋能方向及案例.59（一）技术概览.59（二）主要赋能方向.611.工业碳数据上链存证.612.工业碳资产确权.613.可信工业碳交易.624.工业碳数据自动核算.625.工业碳核查与监管高效协同.62（三）区块链+双碳的典型应用.631.工业企业碳管家.632.工业园区碳监测.65九、工业软件赋能方向及案例.67（一）技术概览.67（二）主要赋能方向.701.优化产品设计和生产工艺助力碳减排.702.提升生产管控效率助力碳减排.70中国信息通信研究院工业互联网产业联盟3.提升供应链效率助力碳减排.71（三）典型赋能应用.721.钢铁企业 CAE 仿真应用.722.燃煤电厂碳痕迹溯源管理平台.72十、发展建议.74（一）完善数字技术赋能工业推进制度.74（二）加快数字技术赋能工业行业技术研发与突破.74（三）构建数字技术赋能工业行业标准体系.74（四）建设工业领域数字化碳管理平台.75（五）加快推进工业领域碳资产交易.75（六）加强数字技术赋能工业人才培训.75（七）开展数字技术赋能工业试点示范.76中国信息通信研究院工业互联网产业联盟图目录图目录图 1 碳浓度值、碳排放总量区域估算（N2O）.14图 2 碳浓度值、碳排放总量区域估算（CO2）.14图 3 空间地一体化碳监测平台.15图 4 ODIAC2019（1km*1km）年中国区二氧化碳浓度分布图.16图 5 2020 年中国在营高耗能工业热源空间分布图.16图 6 全国重点营运车辆联网联控系统车辆分布图.18图 7 数字化污水处理厂绿色建设示意图.23图 8 污水处理厂信息数字化运营平台示例.25图 9 智慧能源生态平台的整体架构.35图 10 智慧能源生态平台解决方案集成.35图 11 智慧能源生态平台四大功能.36图 12 泰州海陵区零碳智慧园区驾驶舱.37图 13 泰州海陵区能源管理总览.38图 14 基于阿里云碳眼的辽宁沈抚双碳智慧运营平台.53图 15 辽宁省沈抚新区双碳全貌.54图 16 基于阿里云能耗宝的企业能耗与碳排管理系统.55图 17 多智能技术融合的空调智慧节能技术架构.55中国信息通信研究院工业互联网产业联盟图 18 智能机加闭环解决方案.56图 19 虚拟电厂系统架构.58图 20 虚拟电厂平台.59图 21 工业企业碳管家数据大屏.64图 22 工业园区碳监测数据大屏.66图 23 某燃煤发电厂碳痕迹溯源管理平台.73中国信息通信研究院工业互联网产业联盟1前 言党中央、国务院高度重视碳达峰、碳中和工作，习近平总书记指出“要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，拿出抓铁有痕的劲头，如期实现 2030 年前碳达峰、2060 年前碳中和的目标”。2021 年 10 月，中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见发布。同月，国务院印发2030 年前碳达峰行动方案。2021 年 11 月，工业和信息化部印发“十四五”工业绿色发展规划，针对工业领域提出加速生产方式数字化转型，利用数字技术赋能绿色制造。本指南主要面向工业企业的管理者和技术骨干以及工业园区管理者。本指南内容包括 5G、卫星、工业互联网、云计算、大数据、人工智能、区块链、工业软件等主要数字技术介绍，上述数字技术赋能工业碳达峰碳中和的主要方向、已实施的典型案例，为工业领域碳达峰碳中和工作提供参考借鉴。中国信息通信研究院工业互联网产业联盟2参编单位及人员名单中国信息通信研究院：曹英、陈其云航天科工集团：邢镔重庆工业大数据创新中心有限公司：龙萍、成炜琳、胡小林阿里云：邱剑、毛宏举、刘凯、黄夏、王小艳腾讯云：王永霞、鲁静、李永韬、卫鹏、赵乔华为：侯勇、鲁剑、张小军、刘冰、龚倩、黄清成、翟爽中国科学院空天信息创新研究院：王大成、姚晓婧、孟瑜、池天河、马彩虹、焦越中国移动研究院：朱笑稷、庄楠中国移动政企公司：周茉济南大陆机电股份：荆书典、徐传迎、李司慧、傅尔权、李明珊、吕峰、董广鹏成渝（成都）信息通信研究院有限公司：唐波北京云道智造科技有限公司：张放、张茜杭州产链数字科技：李启雷、张瑛河北工业大学：刘晶、季海鹏银河航天：贺姝涵中国信息通信研究院工业互联网产业联盟3泰伯研究院：王悦承科促会碳中和工委：史寅虎福建空天碳智慧科技有限公司：郑明月北京航天航空大学：任毅龙深圳华龙讯达信息技术股份有限公司：龙小昂、吕晓楠北京万维物联科技发展有限公司：张森浙江浙达能源科技有限公司：蒋雪冬、李晓波、徐晓波中国信息通信研究院工业互联网产业联盟1我国力争 2030 年前实现碳达峰，2060 年前实现碳中和，是党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策，事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体。这一目标的提出正深刻影响着我国经济大势和产业走向，改变着人们的生活。我国石油、化工、煤炭、钢铁、汽车、电力、环保、交通等行业，都宣布了各自的碳达峰碳中和计划或路线图，双碳工作要求正在逐渐变为具体行动。当前，数字技术贯穿于经济社会发展的各行业之中，双碳目标的实现离不开数字技术的应用，数字技术已发挥出赋能千行百业节能减排的重要作用，未来几十年内也必将扮演更加重要的角色。一、数字技术赋能工业双碳概述数字技术是与电子计算机相伴相生的科学技术，它能够将图像、文字、声音、视频等信息转化为可被电子计算机识别的数据，并对其进行运算、加工、存储、传送、还原和利用。5G 移动通信、物联网、云计算、大数据、人工智能和区块链等数字技术正深刻影响全球经济社会发展变革，也是工业节能降碳不可或缺的重要手段。工业行业是碳排放大户工业行业是碳排放大户。根据全球能源互联网发展合作组织中国 2030 年碳达峰研究报告，2019 年，中国全社会二氧化碳净排放量约 105 亿吨。从碳排放量看，能源生产与转换、工业、交通运输、建筑领域碳排放占全社会碳排放比重分别为 44%、34%、8%和 7%，共占 93%。中国信息通信研究院工业互联网产业联盟2数字技术在工业节能降碳领域必将发挥重要作用数字技术在工业节能降碳领域必将发挥重要作用。从数字技术赋能效果看，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。由此可见，除能源领域外，工业领域是数字技术助力节能减排的主战场。数字技术赋能工业双碳主要体现在三个方面：一是促进工业生产绿色化一是促进工业生产绿色化。数字技术可为工业领域生产流通环节中的节能改造、节约用料、供需精准对接、物流线路优化、材料回收等提供有力支撑，全方位助力工业节能减排。例如，工业互联网工业互联网感知层实时采集工业生产流程数据，企业可以根据实时的产线数据优化生产流程，减少能源损耗，提升产品质量。人工智能人工智能给材料工业带来包括研发模式的改变、生产组织方式的改变等，推动着材料工业生产工艺不断优化、生产效率不断提高、产品质量不断改进，实现材料工业领域更加节能和环保，助力绿色智能制造。工业软件工业软件优化产品设计方案以及整个过程的生产工艺，能够大幅提升能源效率，从源头减少碳排放。根据中国信通院对 1015 个工业互联网应用案例的统计，数字技术赋能工业节能减排主要侧重于生产过程管控，占比近 64%，其他方面包括赋能经营管理占比 9%，赋能运维服务占比 8%，赋能产品工艺研发占比6%。中国信息通信研究院工业互联网产业联盟3二是赋能工业领域碳管理二是赋能工业领域碳管理。数字技术可用于工业领域碳管理，包括碳排放数据的精准采集监测、碳数据的核查分析、碳移除等，提高工业碳管理水平。例如，碳排放的监测和核算是非常重要的一环。基于云计算云计算、大数据大数据等数字技术，可实现在线实时监测，更加精确地进行碳排放核算。基于碳排放现状和目标，利用大数据可对工业碳达峰碳中和进程模拟预测。工业互联网工业互联网标识解析技术为仪器仪表、计量器具和测量数据等提供唯一标识编码，依托唯一标识编码解决了碳管理领域中数据可靠性和数据溯源的关键问题。卫星遥感卫星遥感可以监测不同地区乃至具体工业园区的碳源和碳汇，动态呈现碳源和碳汇分布。三是助力工业碳交易三是助力工业碳交易、碳金融发展碳金融发展。例如，通过区块链区块链技术可以对各环节碳资产数据、碳配额交易数据等进行实时上链存证，实现多层级穿透式核查监管、在线跟踪溯源等。区块链技术同时可为碳资产交易及相关金融衍生产品提供有效的数据服务支撑。人工智能人工智能可运用在碳价预测方面，由于具有很强的学习能力和非线性映射能力，径向基神经网络、BP、LSSVM 等神经网络模型均得到了应用，提高碳价预测准确性。云计算云计算基础设施可为碳管理分析提供算力和存储等基础支撑。大数据技术为碳金融产品设计、投放等提供算法支持。数字技术对工业节能减排具有综合赋能效果数字技术对工业节能减排具有综合赋能效果。数字技术中国信息通信研究院工业互联网产业联盟4已形成一个相对完整的生态体系，从数据的采集、存储、处理到应用，支撑起一个完整的产业链，构成了数字世界的基石，是数字社会孕育、发展和繁荣的重要保证。各类数字技术本身相互融合、相互助力，在赋能工业节能降碳方面也是共同发力，实现倍增效应。例如，云网边端协同可促进工业数据多级联动，依托 5G、NB-IoT、TSN、工业 PON 等网络联接方案，实现工业生产数字化、智能化、绿色化发展。在赋能工业双碳的数字技术中，5G、卫星、工业互联网、云计算、大数据、人工智能、区块链、工业软件等是最重要的代表性技术，因此，以下重点围绕这些数字技术展开介绍。二、5G 赋能方向及案例（一）技术（一）技术概览概览5G 指第五代移动通信技术指第五代移动通信技术。从 20 世纪 80 年代的 1G 开始，移动通信技术基本保持了 10 年一代的发展规律，逐步演进到现在的 5G，5G 带来万物互联的智能时代。目前，中国已建成全球规模最大的 5G 网络。根据2021 年通信业统计公报，截至 2021 年底，我国累计建成并开通 5G 基站142.5 万个，5G 用户 3.55 亿户，实现覆盖全国所有地级市城区、超过 98%的县城城区和 80%的乡镇镇区。5G 移动通信网络主要包括无线接入网、核心网和承载移动通信网络主要包括无线接入网、核心网和承载网三部分网三部分。无线接入网负责将终端接入通信网络，对应于终端和基站部分，基站作为提供无线覆盖，连接无线终端和核中国信息通信研究院工业互联网产业联盟5心网的关键设备，是 5G 网络的核心设备。核心网主要起运营支撑作用，负责处理终端用户的移动管理、会话管理以及服务管理等，位于基站和因特网之间。承载网主要负责数据传输，介于无线接入网和核心网之间，是为无线接入网和核心网提供网络连接的基础网络。无线接入网、核心网和承载网分工协作，共同构成了移动通信的管道。国际电联定义了国际电联定义了 5G 的三大应用场景：增强型移动宽带的三大应用场景：增强型移动宽带（eMBB）、海量机器类通信海量机器类通信（mMTC）以及超低时延高可以及超低时延高可靠通信靠通信（uRLLC）。eMBB 针对的是大流量高速率的移动业务场景，mMTC 针对未来大规模的物联网业务，uRLLC 针对类似自动驾驶等场景的业务。5G 带来更快速率、更低功耗、更短延迟、更强稳定性，激发大量新业务如视频分辨率的大幅提升，沉浸式 AR/VR 体验，实时在线云游戏等，给消费者带来极致体验。5G 驱动行业数字化，催生更多行业应用，提升行业效率，促进节能减排。5G 赋能行业双碳的关键技术有五个方面。赋能行业双碳的关键技术有五个方面。一是用于边缘计算的 5G 高可靠专网。专网分广域专网和局域专网，广域专网不限定区域，局域专网限定区域覆盖，满足特定需求，常用于电力、制造、钢铁、石化、矿山、港口等场景，提高信息化，减少碳排。二是精准定位。通过米级的定位精度能力，用于办公园区的资产盘点、制造/钢铁/港口的快速找料及搬运等，减少人工和碳排。三是智能调度。5G 作为智能中国信息通信研究院工业互联网产业联盟6化的通讯方式提高大量终端接入网络时的协同性、稳定性，取代更多人工，并在定位精度满足的情况下优化路径，降低碳排。四是碳排监测。5G 作为数字化的手段，通过大上行等能力，使能智能视频、回传等，用于碳排的可视化监控。五是远程操控。5G 具有稳定 ms 级低时延，99.999%可靠性的能力，在制造等使能工业控制的业务，可以精确可靠改进生产流程，实现少人化、远程化、低碳化。（二）主要赋能方向（二）主要赋能方向5G 作为新型信息基础设施，正在融入千行百业，与社会经济各领域深度融合，助力全社会数智化转型，提高传统行业的能源使用效率，支撑整个社会的低碳化。在钢铁、煤矿开采、化工等各领域，各类 5G 应用在传统高耗能行业起到融合提效作用，助力生产运营关键环节的绿色低碳，切实发挥绿色 5G 社会价值。1.支持新能源建设和并网支持新能源建设和并网依托5G+工业互联网的技术能帮助具有广域性（偏远性）、强波动性、间歇性等特点的可再生能源企业（光伏、风电、水电）实现场站通信、进电能数据回传、设备监测、远程控制、智慧巡检、无人机巡检等建设，提升数据传输效率及设备运行状态，支持可再生能源的大规模建设。5G 技术可助力降低可再生能源大量并网对电力系统产生的冲击。通过搭建 5G 专网，推广 5G 电力通信终端、打造 5G 智能电网应用，中国信息通信研究院工业互联网产业联盟7满足电力业务各个环节的安全性、可靠性和灵活性需求，实现负荷有效聚合、优化控制和管理，提升电力系统自预测、自响应和自愈能力，降低可再生能源大量并网产生的冲击，助力全社会碳达峰、碳中和实现。2.助力钢铁行业改进流程助力钢铁行业改进流程在钢铁领域，利用 5G 稳定低时延特点，满足远程控制的时延及业务可靠性要求，可改进钢铁生产流程，减少碳排放。依托 5G 技术，云端部署的能耗云平台通过对高能耗的钢铁企业的水、电、气、热进行全面监测，帮助企业实现用能安全及精细化管理。同时，平台可为废钢加工配送中心以及各大钢厂提供废钢智能判级等应用，促进钢铁类再生资源重复利用，助力钢铁行业完成碳达峰条件下的高质量发展。3.赋能煤炭井下开采作业赋能煤炭井下开采作业5G 通信技术的高速率、低时延、大连接三大性能优势与煤炭行业智能化发展过程中对通信网络技术的需求相契合，完全覆盖井下通信技术发展和应用方向。5G 技术可应用于井下无人驾驶及智能运输、全矿井位置服务、设备远程操控、故障远程诊断、大宽带业务数据传输、煤矿机器人云端控制、全矿井安全监测信息采集、VR/AR 矿山等方面应用。4.促进化工行业数字化和智能化促进化工行业数字化和智能化在化工领域，利用 5G 技术实现传感感知、实时检测、无人操控等功能，促进工业设备和设施的数字化。利用 5G中国信息通信研究院工业互联网产业联盟8实现精准控制、互联互通、智能调度，助力高耗能设备的智能化。5G 技术助力石化炼化企业开展安全绿色园区建设，提升产业协同效能和整体效率，减少非集聚条件下物流和能源的碳消耗。5.助力碳排放量化、审计和交易助力碳排放量化、审计和交易依托 5G 网络，基于“碳排放”数据上云的方式打造全生命周期的碳排放量化、审计和交易体系。通过各类物联网前端感知手段和网络技术，实现企业能耗数据上云和碳排放数据采集，并在此基础上建立包括碳排放数据的量化统一、审计、模型分析以及碳汇交易体系和审计体系。（三）（三）典典型型赋能赋能应用应用1.鞍钢节能减排鞍钢节能减排 5G 方案方案中国移动通过独立建设 4.9GHz 频段的行业专网，基于4.9G 基站设备、MEC 本地分流和网络切片技术，为鞍钢集团提供高安全性、高隔离度的定制化 5G“尊享”专网服务。在物理层面上，将钢铁生产网络与个人客户网络分开，为炼钢、带钢表面检测、电机管理、安全生产等应用提供灵活、可定制、可配置的网络：一是采用 4.9G 专用频段，增强在复杂工业场景下的抗干扰能力；二是利用业务切片，实现核心网、无线网、传输网的资源预留和资源隔离；三是 4.9G 网络能够实现更低时延的交互，更适用于低时延的场景，目前实测低时延可以小于 5ms。中国信息通信研究院工业互联网产业联盟92.电力行业主要应用电力行业主要应用5G 在电力行业主要有四大应用场景，分别为控制类业务、采集类业务、移动应用类业务、以及以多站融合为代表的电网新型业务。在控制类业务中，5G 技术将优化能源配置，避免大面积停电以影响企业和居民用电，同时也将满足于配电网实时动态数据的在线监测应用。在采集类业务中，5G 将推动收集和提供整个系统的原始用电信息。在移动应用类业务中，5G 预防安全事故和环境污染，减少人工巡检工作量，在未来可进行简单的带电操作。在多站融合业务中，5G 技术将推进平台型、共享型企业建设。三、卫星赋能方向及案例（一）技术（一）技术概览概览卫星技术是国家综合国力的集中体现和重要标志，是推动国防建设、科技创新和经济社会发展的战略性领域。在赋能工业碳达峰碳中和方面，起主要作用的是卫星遥感技术。卫星遥感技术是从太空通过传感器探测和接收来自目标物体的信息，从而识别物体的属性及其空间分布等特征，通过遥感技术平台获取卫星数据并分析处理接收的信息的技术。卫星遥感监测可以获得全球和区域的温室气体和陆地碳汇分布，具有稳定、长时间序列、广空间区域等优点，可弥补地基站点的不足，有助于提高对碳源汇和气候变化的认识。基于卫星对地观测技术进行双碳相关遥感信息产品的反中国信息通信研究院工业互联网产业联盟10演，包括碳源（二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等）和碳汇（森林、草地、湿地、农田、海洋等）监测指标体系的建立和指标的精准量化，为碳交易宏观监测提供量化依据。卫星遥感监测的关键是星载探测仪器以及遥感反演算卫星遥感监测的关键是星载探测仪器以及遥感反演算法法。随着探测仪技术和反演方法的不断改进，探测精度逐步提高。中国 2017 年发射了第一颗碳卫星（TanSat），搭载了SCIAMACHY 探测仪，采用短波红外吸收带作为探测波段。国际上第一代碳监测卫星（1999 年至 2018 年）主要以技术验证和科学目标探索为主，第二代温室气体监测卫星（2019年后）提高了观测空间和时间分辨率，如增加幅宽、增加跨轨方向的观测数据数量（200 km），利用地球静止轨道增加观测频率和数据覆盖率等。此外还可以通过采用主动激光探测器获得更高精度不受日照影响的廓线数据等。中科院大气物理所 2015 年提出的卫星遥感 CO2反演算法（IAPCAS）是基于最优估计的全物理温室气体遥感算法。2018 年，我国发布 TanSat 第一张全球 CO2分布图，利用碳柱浓度地面观测网络站点（TCCON）进行结果验证，显示分布图平均精度（温室气体浓度）达到 2.11ppm。近期，在对辐射光谱数据进行校正后，平均精度进一步提高。我国需开展多卫星组网提高卫星全面监测能力我国需开展多卫星组网提高卫星全面监测能力。尽管新一代卫星探测能力得到了有效提高，但是任何单独一颗卫星都无法满足 CO2和 CH4全球探测的需求。开展多卫星组网观中国信息通信研究院工业互联网产业联盟11测，形成全球质量统一、连续的温室气体观测数据集，全方位观测温室气体浓度和源汇的时空变化特征，是满足快速增长的全球业务化观测的有效途径。目前我国商业卫星公司正加紧碳星链发射，布局动态、精准监测全球碳排放能力设施。卫星技术在产业领域的应用主要包括卫星通信卫星技术在产业领域的应用主要包括卫星通信、卫星导卫星导航航、卫星遥感及综合应用等卫星遥感及综合应用等。赋能工业碳达峰碳中和主要通过卫星遥感技术实现，卫星遥感可以监测工业园区、城市、道路、区域等的碳源和碳汇的动态分布。2022 年初，中科院空天信息创新研究院的技术团队，会同中国国际科技促进会碳中和工作委员会，自主研发算法用来反演高时空分辨率的碳中和相关指标，开发出基于卫星遥感的碳中和空天地一体化精准监测平台，并已经落地应用。（二）主要赋能方向（二）主要赋能方向1.工业碳源监测工业碳源监测在工业园区碳源监测方面，主被动卫星遥感观测大气二氧化碳都是基于碳分子在红外波段的光谱特性。红外吸收光谱反映红外辐射分子之间的相互作用，即分子由于吸收或反射而引起的振动和旋转状态变化。目前 GOSAT 卫星和OCO-2 卫星所使用的反演算法都是利用近红外辐射光谱数据获得廓线浓度加权的柱二氧化碳干空气混合比 XCO2。2.工业碳汇监测工业碳汇监测在工业园区碳汇监测方面，遥感技术在获取大尺度陆表中国信息通信研究院工业互联网产业联盟12参数等方面具有独特的优势，并且可以从遥感影像上直接获取到重要的生态学特征和生物生长参数，包含了植被面积、净初级生产力、净生态系统生产力等宏观参数，此外还可获取叶面积指数、冠层化学成分、冠层温度、气孔导度、光合有效辐射、植被吸收光和有效辐射、冠层结构、土壤含水量、地表温度等参数。通过遥感反演获取这些物理参数，可直接作为陆地生态系统模型的驱动变量或参量，结合遥感影像上获取的土地覆盖度或植被现状动态信息进行碳汇的研究。3.城市工业碳源指数城市工业碳源指数以城市工业园区为单位，设定工业碳源监测边界，利用遥感技术和反演算法对工业园区进行整体碳源监测，实现碳源数据从浓度到总量的迭代，以此为基底构建城市工业碳源指数，客观、量化的体现工业碳源对城市外源空间碳排放总量的占比，形成新的城市碳排放与城市工业碳源的计量、统计和考核标准。4.城市工业碳汇贡献指数城市工业碳汇贡献指数利用卫星遥感技术对工业园区的碳汇监测应用，实现对碳汇项目边界的精准定位与界定，对单体碳汇项目类型、单体碳汇项目面积、单体项目固碳量、工业园区碳汇总量，形成精准、客观的数据集成和数据展现，以城市工业园区碳汇总量与城市碳汇总量的占比，形成城市工业碳汇贡献指数，为城市的绿色发展、城市工业碳汇考评、城市双碳达标提供中国信息通信研究院工业互联网产业联盟13高质量的指标模型和评价标准。（三）（三）典典型赋能应用型赋能应用1.空天地一体化碳监测与评估平台空天地一体化碳监测与评估平台空天地一体化碳监测与评估平台主要包括温室气体监测、陆地碳汇监测、重点行业评估、重点区域监控、区域碳达峰指标/达标率、无人机巡查、地面传感器、警报预警、报表管理等模块。通过定量遥感技术，实现 CO2、CH4、N2O等大温室气体的遥感反演监测，实现碳浓度值、碳排放总量区域估算。结合微观尺度的地面传感器，碳监测仪器监测的全要素数据精准的同步显示到平台，可辅助微观尺度的碳目标达成的精准计算。综合宏观微观的多尺度监测手段，建立定量评估模型。基于时空动态碳数据集，实现碳监测与评估体系的多尺度、多维度、定量化挖掘分析。支持重点行业的评估、重点区域监控、碳达峰指标/达标率计算及警报预警，为区域碳监测与评估提供精准科学的决策依据。中国信息通信研究院工业互联网产业联盟14图 1 碳浓度值、碳排放总量区域估算（N2O）图 2 碳浓度值、碳排放总量区域估算（CO2）中国信息通信研究院工业互联网产业联盟15图 3 空间地一体化碳监测平台2.中国省级工业二氧化碳排放监测中国省级工业二氧化碳排放监测依托空天院卫星数据接收地面站，牵头单位课题组收集全国范围碳排放卫星数据，研究工业二氧化碳识别模型，决模型框架的关键问题，构建中国区域高空间分辨率的工业二氧化碳排放集，提取中国省级工业二氧化碳排放值（季/年），并辅助地面统计数据，验证数据集的可靠性。中国信息通信研究院工业互联网产业联盟16图 4 ODIAC2019（1km*1km）年中国区二氧化碳浓度分布图图 5 2020 年中国在营高耗能工业热源空间分布图中国信息通信研究院工业互联网产业联盟173.典型区域热源工业二氧化碳排放的卫星遥感监测典型区域热源工业二氧化碳排放的卫星遥感监测以京津冀、长三角两个经济示范区域作为项目的示范区域，搭建热源工业二氧化碳排放的卫星遥感监测的模型框架，解决模型框架的关键问题，收集区域长时序卫星数据，形成区域热源工业二氧化碳排放数据集，并估算京津冀/长三角区域热源工业的长时序二氧化碳排放值，结合地面统计数据，定性、定量化分析、区域热源工业二氧化碳排放时空变化趋势，同时完成热源工业识别和二氧化碳估算结果的验证。4.车辆联网联控系统车辆联网联控系统基于车载终端同时利用遥感卫星技术实现对车辆的碳基于车载终端同时利用遥感卫星技术实现对车辆的碳排放实时监测排放实时监测。北斗车载终端由主控制器 CPU、卫星信号接收机、GSM 无线通信模块、功能控制单元、碳排放传感器等组成，具有通信和定位双重功能。基于北斗的移动车载大气监测系统通过安装到营运车辆的车载专用颗粒物、氮氧化物等传感器，利用遥感卫星和 GPRS 网络经由北斗数据监测站将监测数据、车辆位置信息上传至物联网智慧化环保监测平台，从而接收、储存、处理数据，通过对这些数据的简单分析可以直接生成车辆行驶路线及可视化的大气污染云图，进而实现营运车辆低成本的碳源大数据实时高精度监测。基于北斗赋能的车载终端对营运车辆碳源监测有两大基于北斗赋能的车载终端对营运车辆碳源监测有两大突出优势突出优势。一是对于在移动信号无法覆盖的区域，借力北斗地基增强系统并使用北斗短报文功能也能回传监测数据，实中国信息通信研究院工业互联网产业联盟18现极端条件下对车辆碳源的实时跟踪和有效监控。二是基于北斗的车辆智能终端具备时效性强和污染复现性强的特性，能够实现车道级动态监控和监控终端的时间同步，将以往的碳源监测细粒度提升至车道级甚至更高的水平，为精准碳排放治理提供科学依据。联网联控系统的建设，实现了全国重点营运车辆碳排放动态数据的跨区域交换，为定性/定量分析营运车辆的碳排放时变趋势提供监管依据，同时为道路交通领域实现“双碳”目标提供有力支撑。图 6 全国重点营运车辆联网联控系统车辆分布图中国信息通信研究院工业互联网产业联盟19四、工业互联网赋能方向及案例（一）技术（一）技术概览概览工业互联网作为全新工业生态、关键基础设施和新型应用模式，通过人、机、物的全面互联，实现全要素、全产业链、全价值链的全面连接，正在全球范围内不断颠覆传统制造模式、生产组织方式和产业形态，推动传统产业加快转型升级、新兴产业加速发展壮大。工业互联网通过与工业、能源、交通、农业等实体经济各领域的融合，为实体经济提供物理感知、网络连接和计算处理平台等新型通用基础设施支撑。促进各类资源要素优化和产业链协同，帮助各实体行业创新研发模式、优化生产流程。推动传动工业制造体系和服务体系再造，带动共享经济、平台经济、大数据分析应用等以更快速度、在更大范围、更深层次拓展，加速实体经济数字化转型进程。工业互联网包含了网络工业互联网包含了网络、平台平台、安全安全三三大体系大体系。通过网络、平台、安全三大功能体系构建，工业互联网全面打通设备资产、生产系统、管理系统和供应链条，基于数据整合与分析实现 IT 与 OT 的融合和三大体系的贯通。网络是基础网络是基础。工业互联网网络体系包括网络互联、数据互通和标识解析三部分。网络互联，即通过有线、无线方式，将工业互联网体系相关的人机物料法环以及企业上下游、智能产品、用户等全要素连接，支撑业务发展的多要求数据转中国信息通信研究院工业互联网产业联盟20发，实现端到端数据传输。数据互通，即实现数据和信息在各要素间、各系统间的无缝传递，使得异构系统在数据层面能相互“理解”，从而实现数据互操作与信息集成。标识解析提供标识数据采集、标签管理、标识注册、标识解析、数据处理和标识数据建模功能。平台是中枢平台是中枢。工业互联网平台体系包括边缘层、PaaS 和应用层三个层级，相当于工业互联网的“操作系统”。边缘层提供海量工业数据接入、转换、数据预处理和边缘分析应用等功能。PaaS 层提供资源管理、工业数据与模型管理、工业建模分析和工业应用创新等功能。应用层提供工业创新应用、开发者社区、应用商店、应用二次开发集成等功能。安全是保障安全是保障。工业互联网安全体系涉及可靠性、保密性、完整性、可用性和隐私和数据保护。可靠性指工业互联网业务在一定时间内、一定条件下无故障地执行指定功能的能力或可能性。保密性指工业互联网业务中的信息按给定要求不泄漏给非授权的个人或企业加以利用的特性，即杜绝有用数据或信息泄漏给非授权个人或实体。完整性指工业互联网用户、进程或者硬件组件具有能验证所发送的信息的准确性，并且进程或硬件组件不会被以任何方式改变的特性。可用性指在某个考察时间，工业互联网业务能够正常运行的概率或时间占有率期望值，可用性是衡量工业互联网业务在投入使用后实际使用的效能。中国信息通信研究院工业互联网产业联盟21（二）主要赋能方向（二）主要赋能方向1.碳排放量监测和预测碳排放量监测和预测以工业互联网技术为支撑，部署和应用各类智能传感器，可以帮助企业获取生产运营过程中的碳足迹信息、碳排放数据，实时开展在线监测，辅助节能减排决策及实施。感知设备主要由安装在企业气源排口的CO2连续在线监测设备、厂界厂区内的CO2监测设备、企业内网格化报警设备、气体流量监测设备、碳排放数据采集传输设备、动态管控监测设备等组成。可通过移动端识读标识或扫描标识二维码或输入标识编码查询能源消耗及排放物检测仪表的基本信息和全生命周期动态信息及能源测量、碳排放数据信息。根据企业工作过程、减排方法和需求，可预测未来的碳排放量，帮助企业更加准确的制定、调整和实现碳排放目标。2.碳资产管理碳资产管理依托工业互联网标识解析服务平台建设碳资产专项服务平台，基于标识代码和工业互联网平台可以精准管理物流、能源流、排放流数据，通过标识解析服务平台可以记录管理对象的动态信息，溯源相关碳资产数据，支持政府或行业实施碳达峰碳中和规划与目标。服务内容主要包括能源数据、排放数据采集、存储、分析、处理、评估、核算、标识编码、认证、碳资产管理等。中国信息通信研究院工业互联网产业联盟223.碳计量管理碳计量管理碳数据来源于碳计量和测量。按照国家标准计量器具识别编码（GB/T 36377-2018）建设的工业互联网标识解析仪表平台，可为仪器仪表、计量器具和测量数据等提供标识编码，为企业能源消耗与碳排放数据管理提供解析服务。可为计量器具制造企业、使用单位、检校机构等提供计量器具全生命周期电子台账。对能源生产或消费企业使用的计量器具巡检/维修/保养进行管理，保障定期检定校准和设备完好正常使用，可确保测量数据的可靠可信。4.企业碳数据管理企业碳数据管理工业企业可按照国家标准工业企业能源管控中心建设指南（GB/T 40063-2021）构建企业能源管控中心，用于采集能源消耗量和碳排放量，并通过安全网关设备把碳数据传输到工业互联网服务平台上。对工业企业和主要用能设备安装能源及碳数据测量计量器具，建立基于企业内部工业控制网络对能源及碳数据实施计量的监控体系。通过对能源及碳数据测量计量器具进行实时在线的采集，获取分类、分项实时的能耗数据。建立数据交换融合接口，实现企业数据资源共享与信息融合，助力能源大数据的高效利用。（三）（三）典典型赋能应用型赋能应用1.数字技术赋能污水处理厂低碳运营方案数字技术赋能污水处理厂低碳运营方案济南大陆机电股份有限公司组织实施的济南梅兰德水中国信息通信研究院工业互联网产业联盟23质净化有限公司低碳运营方案，在建设污水处理厂基础设施的同时，规划建设基于工业互联网数字平台的优化控制系统，并在水处理工艺流程设施之上建设光伏发电工程实现自发自用余电上网，基于中水池部署中水源热泵机组为园区和周边提供冷热源，构建污水处理优化控制与光伏发电、中水源热泵一体化建设的低碳工厂。图 7 数字化污水处理厂绿色建设示意图依托工业互联网标识解析体系，基于大陆通工业互联网仪表行业服务平台，通过对污水处理厂仪器仪表进行唯一性中国信息通信研究院工业互联网产业联盟24赋码，建立仪表云台账，实现仪表巡检、维护与保养、在线检校和强检计量器具备案等功能，打造工业互联网典型应用场景，实现污水处理厂仪表全生命周期智能化控制。利用光伏发电和中水热能降低能源消耗，测量记录能源数据，建立可溯源的碳资产数据，建设数字化污水处理厂。实现全工艺流程的自动化控制实现全工艺流程的自动化控制，特别是精确曝气和精准特别是精确曝气和精准加药的优化控制加药的优化控制。基于工业互联网标识解析污水处理厂信息化系统，可根据曝气池的需要量，合适的供给、分配气量，使曝气池的溶氧量尽可能接近预设的目标值，确保出水稳定，并以较小的能耗和运行成本来实现出水达标。从鼓风机到各个支管配气的全自动控制，使得出水水质更加稳定，有效降低处理单方水的鼓风机能耗，实现工艺运行的优化和节能降耗。通过监测进出水水质自动调整药剂比率，根据进出水总磷的监测值来调整铝盐除磷剂投加、铁盐除磷剂投加和碳源投加，根据进出水总氮的监测值来调整碳源投加，根据进出水余氯监测值来调整消毒剂投加，解决加药与出水水质达标滞后性的问题，节约药剂用量，降低污水处理成本。加装光伏发电板加装光伏发电板，提高污水处理效率提高污水处理效率，提高土地开发利提高土地开发利用成效用成效。电能消耗是水处理厂直接生产成本的重要部分，在其大面积水处理池上面加装太阳能光伏板，对污水池形成遮挡能有效抑制池内水体藻类生长，还可以对占用土地二次开发利用。光伏电站所发电量基本被水处理厂用电负荷所消纳，中国信息通信研究院工业互联网产业联盟25将清洁电能应用于给排水领域污染物的治理，符合“自发自用余电