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物联网与碳中和的结合点
理解了物联网助力碳中和的底层逻辑和切入点,我们可以开始为不同行业设计不同的碳中和解决方案。
根据美国环保总局EPA．gov的数据,二氧化碳排放量位居前五的行业分别是:
交通,占比29%
电力,占比28%
工业,占比22%
商业和住宅,占比12%
农业,占比9%
与欧美等发达经济体稍有不同,中国的碳排放来源主要为发电行业与工业燃烧,而发达国家的碳排放主要来自电力与交通,但是碳排放比例的差异并不影响物联网在其中发挥的作用。
根据“碳中和”的目标,物联网在电力、建筑、工业、交通、农业等多个领域均存在巨大的机遇。
1． 在电力领域,国家电网在2021年3月发布“碳达峰、碳中和”行动方案,将推动电网向能源互联网升级。
具体内容包括加强“大云物移智链”等技术在能源电力领域的融合创新和应用,促进各类能源互通互济,源网荷储协调互动,支撑新能源发电、多元化储能、新型负荷大规模友好接入。加快信息采集、感知、处理、应用等环节建设,推进各能源品种的数据共享和价值挖掘,到2025年,将初步建成国际领先的能源互联网。
发电与供热的碳排放占比最高,其原因是目前我国发电供热还是以火电为主。在碳中和的大势之下,未来向新能源切换的步伐势必要加快,那么光伏、风电、水电、核电等绿色能源相关企业就会迎来一个高速发展期。
根据全球能源互联网合作组织测算,到2025年,中国发电结构中,煤炭占比将从67%下降至49%,风光发电占比将从8%上升至20%,气电、水电、核电等次优能源占比从25%微升至28%。
风电、光伏等可再生能源的大规模装机,为数字化基础设施建设到科技服务提供了发展机遇。
在风电发电机组设备层面,已经大量使用物联网技术进行数据分析。通过温度、振动、位移,风速等更多种传感器的应用,风电机组具备了更强的感知能力,能采集更多数据,使得风机可以进行数字化建模,从而预先感知运行状态,根据状态偏离健康运行的情况,进行预防性维护和维修。
光伏系统也有许多不同的方式借助物联网技术降低碳排放。物联网使光伏系统的相关人员能够可靠、实时地访问数据。此外,物联网方案还有利于更加高效的远程管理资产,使其成为光伏发电市场中的强大管理工具之一。
2． 除了电力生产,建筑在绿色发展的道路上同样拥有很大的发展空间和潜力。
智能建筑的节能互联将是主要趋势,产业政策、行业标准和用户体验将成为建筑智能升级的主要驱动力。
据清华大学建筑节能研究中心早期的研究结果显示,从2000年到2010年,我国建筑运行商品用能从2．89亿吨标准煤增加到了6．77亿吨标准煤,建筑能耗在我国能源总消费量中所占的比例已从20世纪70年代末的10%上升到27．45%,预计2020年将达到35%以上。故而,建筑节能与绿色建筑逐渐得到了政府与行业的高度重视。
从软件、数据和服务三个方面,物联网企业正在用创新技术和解决方案,通过智能建筑的全生命周期管理,赋能建筑楼宇向智能、健康、安全、高效、可持续发展的方向发展。
物联网系统作为整个楼宇智能化控制的“大脑”,可以对各个分离的智能化系统进行全面集中管理和控制,包括空调系统、新风系统、照明系统、能源计量监测和PM 2．5浓度监测等。基于采集到的数据,可以进一步对建筑物中所有能耗进行综合、全面的精细化管理,及时洞察建筑中用能设备和区域的能效异常,通过优化设备操作流程,提高人员管理效率来实现建筑的持续节能。
3． 工业的数字化转型是大势所趋。
工信部提出,要把握数字化、网络化、智能化的发展方向,发挥我国既有基础和优势,统筹推进数字产业化和产业数字化,全面部署5G、工业互联网、数据中心等新一代信息通信基础设施建设,实施制造业数字化转型行动、智能制造工程、中小企业数字化改造等等,促进新一代信息技术与制造业充分融合、制造业与服务业深度融合,加快发展数字经济,最根本的是要推动实体经济的发展。
工业互联网呈现迅猛发展之势,截至2021年3月,全国在建工业互联网项目超过1100个,多种工业互联网应用场景层出不穷。
那么工业互联网如何赋能碳中和?
工业互联网以数据为核心,基于传感器集中收集的海量数据,结合软件平台和大数据分析技术来实现工业自动化控制、智能化管理。在工业互联网赋能下,企业生产力和工作效率得到提升,同时能源使用和碳排放有效减少,实现节能增效。
4． 交通作为碳排放持续增长且脱碳迫切性更高的领域,产业优化机会同样巨大。
车路协同、智慧停车、智能交通规划等智慧交通应用普遍被提上日程。
车路协同基于传感探测、边缘计算、自动驾驶等技术,通过路侧单元、车载终端获取和交互车路信息,对整体道路流量、交通事件、路况进行预判,实现车辆之间、车辆和基础设施之间的智能协同,达到加快路口通行速度、降低车辆燃油消耗、提高交通安全冗余度等目标。
在新能源汽车领域,能源来源的改变也引发了汽车工业变革,为电池管理、电控系统以及自动驾驶带来新的产业机会。
自动驾驶的节能效果也非常显著。根据密歇根大学的一项测算,相较于非自动驾驶车辆,搭载车间通信系统的自动驾驶车辆通过地图线路优化及刹车制动优化,节能效率达到19%。根据中金公司研究部的预测,2024年个人出行中的自动驾驶,将使二氧化碳年排放减少约1．18亿吨。
5． 与工业相比,农业本身就具有“绿色”属性和多重功能,是生态产品的重要供给者。
作为农业大国,中国仍依赖传统农业生产,需要用7%的耕地供应全球20%的人口粮食生产,土地效能严重依赖化肥,生产化肥过程中也会带来大量碳排放,为了向国民提供粮食和肉类,二氧化碳的固化与中和也存在巨大优化空间。
精准农业使用预测分析来自动收集和分析有助于提高农场效率、产量的数据。精准农业有助于消除肥料的过度使用,并可以降低农业对环境的总体影响,同时仍可提高农作物的产量。
基于物联网的解决方案,提高作物产量,减少水、农药和化肥的使用,降低粮食生产成本,减少径流和对自然生态系统的影响。并且物联网设备为农民远距离监测其牲畜状况提供了大好机会,能够获得有关牲畜及其健康的数据,这意味着农场管理员可以更快地做出更好的决策,从而带来更高利润。
随着越来越多的农民使用农业机器人和无人机,农场变得更加高效,进而生产出质量更高、产量更高的农作物,并且所需的人力也更少。
