2021超强风口，物联网成为实现“碳中和”的关键「物女心经」
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2023-06-27 14:42:33
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作者：彭昭（物联网智库创始人&云和资本合伙人）
导 读
未来碳排放将是一个非常巨大的市场，对物联网企业而言也是一个巨大的机遇。因为在实现碳中和的过程中，物联网将发挥重要作用。由物联网构成的各种系统，仿佛为我们的地球配备了一层“数字肌肤”，能够有效监测、分析和管理碳排放。各类物联网企业更是碳中和的重要参与者和引领者，我们利用科技的力量，致力于提高能源利用效率，进一步加强节能减排。
全文字数：7000字，阅读时间：20分钟
物女皇：碳中和的进化史，物联网的发展史
你好，这是我在【物女心经】专栏写的第223篇文章。
自从2021年的政府工作报告将“扎实做好碳达峰、碳中和各项工作”列为重点工作之后，“碳中和”、“碳达峰”一跃成为社会各界谈论的热点话题。
重要的时间节点有两个，一是中国政府宣布要在2030年前碳达峰（碳排放达到峰值），二是要在2060年实现碳中和（碳排放净值为零）。
什么是“碳中和”？简单来说，就是把人为排放的二氧化碳，通过人为的方式，比如植树造林、节能减排等形式抵消掉，从而使得释放到大气中的总碳量正负相抵，净值为零。
为什么要追求“碳中和”？除了疫情之外，气候变化是另一个关乎全人类生存的焦点问题。大家应该都能感同身受，这些年地球越来越“不太平”了，洪涝干旱、极寒热浪、冰川融化、森林火灾，这一切的背后都有一个共同的元凶：温室效应。
人类的活动会释放出大量的温室气体，这些温室气体，犹如一层厚厚的被子包裹着地球，让地球无法散热。温室气体排放有多种，但其中主要成分是二氧化碳，占比超过70%。因此实现碳中和被世界各国提上重要日程。
据多方测算，中国“碳达峰”、“碳中和”的资金需求规模级别将达百亿元，那么钱从哪儿来？
央行4月12日在一季度金融数据发布会上透露，正在抓紧研究设立直达实体经济的碳减排支持工具，争取尽快推出。业内人士表示，除绿色信贷、绿色债券等外，还可发展绿色保险、绿色租赁、绿色信托等碳金融产品。
未来碳排放将是一个非常巨大的市场，对物联网企业而言也是一个巨大的机遇。
因为在实现碳中和的过程中，物联网将发挥重要作用。由物联网构成的各种系统，仿佛为我们的地球配备了一层“数字肌肤”，能够有效监测、分析和管理碳排放。各类物联网企业更是碳中和的重要参与者和引领者，我们利用科技的力量，致力于提高能源利用效率，进一步加强节能减排。
很多机构和国家已经注意到物联网在实现碳中和过程中发挥的重要作用。根据世界经济论坛发布的数据，物联网与5G、人工智能等技术相结合，在全球范围内助力减少的二氧化碳排放量可达15%。
更进一步的分析显示，绝大多数的物联网项目都与碳中和的目标一致。84%的物联网项目可以满足全球性的可持续发展，在这些项目中，25%关注于工业和基础设施创新，19%聚焦于提供价格合理的清洁能源。
本文我将围绕物联网如何助力碳中和这个话题，分析物联网在其中可以发挥的作用：
1. 物联网助力碳中和的底层逻辑是什么？
2. 物联网与碳中和在不同行业场景有哪些“交集”？
3. 物联网企业实践碳中和有哪些成功案例？
本文内容整理与汇总自5份研究报告：
中金公司研究部和中金研究院联合发布的《碳中和经济学：新约束下的宏观与行业分析》
国际电信联盟ITU发布的《Frontier technologies to protect the environment and tackle climate change》
北京绿色金融与可持续发展研究院、高瓴产业与创新研究院联合发布的《迈向2060碳中和——聚焦脱碳之路上的机遇和挑战》
麦肯锡发布的《Leading the battle against climate change: Actions for China》
埃森哲发布的《IoT Predictions: IoT will play a key role in fighting climate change》
01
物联网助力碳中和的底层逻辑
物联网与5G、人工智能、区块链等技术相结合，能够从环境中采集大量的数据，辨识和分析其中存在的能效改进机会点，并且给出合理的行动建议。从普适性的应用场景来看，物联网助力碳中和的底层逻辑围绕以下3点展开：
1. 物联网助力监测碳排放
改进的基础是记录和了解，各类智能传感器可以让企业实时掌握能源和损耗数据，有效的侦测浪费情况的发生。这些数据不仅包括企业在生产和运营过程中产生的碳足迹，也可以包括在人员办公和差旅过程中的碳排放。
比如在苹果披露的碳足迹中，产品生产过程中的碳排放最多，占比76%。其次是产品使用和产品运输中的碳排放，分别占14%和5%。
2. 物联网与人工智能结合预测和减少碳排放
人工智能技术可以根据企业当前的工作过程、减排方法和需求，预测未来的碳排放量，有利于帮助企业更加准确的制定、调整和实现碳排放目标。
根据波士顿咨询公司的分析，使用AI可以帮助减少26至53亿吨的二氧化碳，占减排总量的5%至10%。
3. 物联网与区块链结合促进实现碳中和的收益
为了监督企业实现碳减排，还需要一些配套的设施，比如碳交易。
很多国家每年会给企业发放碳排放配额，排放量少于配额的企业就可以把多余的配额拿到碳交易所出售，而超过排放超过配额的的企业，就需要到市场上去买排放权，这么做的好处是可以以更加市场化的方式来推动企业主动减少碳排放。
在这个机制下，高耗能的能源企业排碳成本就高，而新技术、新能源等企业可以化身“卖碳翁”，用省下来的碳配额来增加盈利。
比如特斯拉，去年终于首次实现了全年盈利，但这个成绩不是靠卖车，而是靠卖碳来的，特斯拉2020全年碳积分收入达15.8亿美元。
我国自2011年起就在多省市启动了地方碳交易试点工作，今年全国碳市场建设加速，央行上海分行行长在接受采访时透露，计划于6月底前启动全国碳交易。
在这个过程中，碳信息的有效性和可披露性是关键。但是跟踪和报告碳排放数据的挑战并不小，很多国家还要求披露环境、社会和公司治理数据（ESG），而这些数据经常会出现记录不准确的情况。
为了应对这些挑战，一些公司尝试将物联网和区块链技术相结合，来简化和促进ESG数据的收集和自动呈报流程。
基于以上3个底层逻辑，不同企业可以从不同环节切入，减少碳排放。
对于生产、加工与制造型企业，可以从原料、生产、分销、使用和回收等五大环节入手，利用物联网将整个价值链连通，助力实现碳中和。
原料：减少对于资源的使用。
以农业为例，世界银行的资料显示，全球超过70%的淡水被用于农业灌溉，而物联网传感器以及自动灌溉系统可以有效节约用水量。
这些传感器还可以监控农作物生长的整体环境，包括光照强度、土壤养分以及空气温湿度，从而决定播种、灌溉、施肥的最佳时间点，从而有效的利用各种资源并提升农作物的产量和质量。
设计和制造：改进流程并降低浪费
通过智能互联产品，制造企业可以深入了解产品的使用情况，并根据数据分析结果优化新版产品的设计。针对易损部件，企业可以事先选择更加强固的材料进行生产。
对于生产流程本身，企业可以根据实时提供的产线数据优化流程，减少能源损耗，提升产品质量。
分销：实现高效的物流运输
借助物联网，企业可以实时追踪物料和货物信息，提升供应链的透明度。
很多企业已经采用物联网进行车队管理，优化运输路线并辅助驾驶员进行行为管理，这种做法一方面可以节省燃油，一方面可以降低城市拥堵和污染。
尤其是针对冷链运输的货物，物联网降低碳排放的作用更加显著。通过及时调整运输途中箱内的温度，避免易腐和易碎产品暴露在过热、过冷、强震条件下，出现不必要的产品破损和失效。
使用和重复使用：延长使用寿命并实现产品共享
根据联合国的预测，2030年，全球将有60%的人口居住在城市，而且城市化的趋势仍将持续，人口超过千万的大型城市越来越多。智能互联产品可以有效帮助大型城市降低碳排放。
智能空调可以自动调节温度并降低能耗。有数据显示，与传统系统相比，按需控制的智能通风系统可以最高节省70%的碳排放。还有些企业利用物联网技术变革商业模式，从卖产品到卖服务，为用户提供方便使用的共享空调。
从共享电动车到共享按摩椅，产品即服务的模式正在成为共享经济的核心。这些共享产品一方面提高了产品的利用率，有效促进物尽其用，一方面产品回收和处理的权责更加明晰，为循环经济做出贡献。
回收和再利用：改善废品分类和收集
基于物联网的废品管理系统可以促进人们进行垃圾分类，并在垃圾箱将满的时候发出提示，提升废品管理效率和垃圾车的运营效率。
还有的企业研发了可以自动分拣不同废品的传送带，塑料、纸张、玻璃和金属可以被自动识别和分离，降低了人为错误，提升了分拣效率。
02
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。
03
物联网企业积极参与碳中和
当前，已有众多物联网企业开始发力碳中和，这里举几个典型的实例：
电力→智慧风电：基于EcoStruxure架构与平台，施耐德电气从元件到系统，从设计选型到运维管理，帮助风电企业提升电气系统全链路的安全可靠性及高效性，满足发电企业在优化敏感电气设备的监控、配合和运维等全寿命周期需求，极大提升系统整体的可用性，并进一步优化运维成本和质量。
建筑→绿色家电：万向区块链与摩联科技联合打造的“PlatONE+ BoAT物联网可信数据赋能平台”结合家电物联网系统，精确优化家电设备的能源使用，实现城市电力负荷和碳排放的双降。基于区块链，电力局可建立行之有效的“碳积分”激励与治理机制，鼓励居民正向用电行为，增强居民节能减排的环保意识，形成新型柔性治理方式。
工业→灯塔基地：作为海尔重要的生产基地，海尔中德智慧园区承担着中央空调、滚筒洗衣机、特种冰箱等产品的生产，同时也是荣获工业4.0大奖的智能制造“灯塔基地”。通过卡奥斯智慧能源平台的助力，园区已于今年完成从工业智慧园区向碳中和智慧园区的转变，成为全球首个碳中和“灯塔基地”。
交通→优化驾驶：扎根公路货运行业十年，G7发现有很多不良驾驶习惯会造成油耗增加，可能是一次不恰当的踩刹车、一次随性的紧急加速、长时间的发动机空转。G7 EMS系统实时获取的26项发动机数据，可以找出同一车辆不同线路下的油耗差异原因。根据测算，G7通过强大的IoT能力和平台上的大数据基础，实现了每年减少碳排放上亿千克。
农业→农机互联：树根互联为农业经营者提供智慧农机互联解决方案，对联网农机设备进行远程监控运维和健康管理，实现农机精准管理。农机生产企业应用工业互联网配置和升级改造农机设备，可进行统一的生产信息管理和调度，精准定位、智能调配、高效维修，实现农机高精度自动作业，提高了农业机械的使用效率和维保水平。
这个名单很长，只能列举几家，更多名录正在持续扩展中…
----写在最后----
碳中和道路任重道远，既不能过于乐观，也不要过于悲观。据国家发改委初步分析，按照八大行业来测算，未来的碳排放量将会达到每年30亿到40亿吨的规模。
物联网、5G、AI等技术正在赋能千行百业，改变整个产业和社会，它们与碳中和技术的融合应用可以加速碳中和目标的实现。
根据全球电子可持续发展倡议组织GeSI的估算，ICT相关领域在未来十年内有潜力通过赋能其他行业帮助减排全球碳排放的20%。物联网、AI等技术都有与能源、建筑、交通、工业、农业等行业进行结合来促进降低碳排放的应用场景。
全球移动通信系统协会GSMA与碳信托Carbon Trust合作撰写的《全球通讯技术赋能减排报告》显示，2018年移动技术使全球温室气体排放量减少了约21.35亿吨，约等于俄罗斯的年碳排放总量。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。
参考资料：
碳中和经济学：新约束下的宏观与行业分析，来源：中金公司研究部和中金研究院
Frontier technologies to protect the environment and tackle climate change，来源：ITU
·迈向2060碳中和——聚焦脱碳之路上的机遇和挑战，作者：北京绿色金融与可持续发展研究院、高瓴产业与创新研究院
Leading the battle against climate change: Actions for China，来源：麦肯锡
IoT Predictions: IoT will play a key role in fighting climate change，来源：埃森哲
【深入浅出】看懂“碳中和”及投资机会，来源：碳渡
最强风口！“碳中和”有哪些赚钱机会？，作者：财情五处，来源：华尔街见闻
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