东芝探索“完美能源”：以可再生能源制取绿氢，全程零碳排

目前鼓励作为零碳工程示范的措施其中包括电动公交、绿色建筑、可再生能源、海洋碳汇。

一、电动公交

电动公交是指以车载蓄电池或电缆等供电设备，提供电能驱动行驶的公交车。研究并开发出高水平的电机传动控制系统，对提高我国汽车工业的自主创新能力，实现汽车工业的跨越式发展，提高我国电动汽车传动系统水平及电动汽车的产业化具有重要意义。

二、绿色建筑

绿色建筑是指在全寿命周期内，节约资源、保护环境、减少污染、为人们提供健康、适用、高效的使用空间，最大限度地实现人与自然和谐共生的高质量建筑。绿色建筑的室内布局十分合理，尽量减少使用合成材料，充分利用阳光，节省能源，为居住者创造一种接近自然的感觉。

三、可再生能源

目前地球上的可再生能源有太阳能、风能、水能、地热能、海洋能、生物质能等几大类，他们不同于传统的化石能源，除了可再生，还具有环保（某些再生能源不会排放对大气有害的气体，比如二氧化碳）的特点。

四、海洋碳汇

海洋碳汇是指一定时间周期内海洋储碳的能力或容量。海洋作为一个特定载体吸收大气中的二氧化碳，并将其固化的过程和机制。海洋不仅能长期储存碳，而且能重新分配二氧化碳，是最高效的碳汇。

内蒙古拥有丰富的可再生能源，可以做到高比例的绿电供给，安全且低价，这是将零碳产业园落地鄂尔多斯的重要原因。据界面新闻了解，新工业体系是在原有的工业体系上，通过低廉清洁的可再生能源，拉动产业重组，同时催发新产业生态的过程。低价的绿色电源是构建零碳产业园的核心关键，也是构建零碳新工业体系的重要驱动力。“建设零碳产业园是市场行为，在顶层设计方面，需要将产业链富集起来。内蒙古具有产业链富集的优势，动力电池的上游产业，所需要的石墨、矿产、电解铝等原材料，基本上都可以在内蒙古找到。”张元称。据他介绍，中国30%的电解铝产量、20%的萤石储量，都在内蒙古，可以形成生态产业的闭环。内蒙古在能耗强度降低和能源消费总量控制方面，也推进得较早。国家发展改革委办公厅印发的《2021年上半年各地区能耗双控目标完成情况晴雨表》显示，内蒙古自治区在能耗强度降低和能源消费总量控制方面均处于最优等级。此外，内蒙古还出台了多重利好政策。例如可以开拓智能物联网系统；零碳产业应用场景丰富，拥有30万辆重卡；鄂尔多斯是中国最大的煤化工基地，可以消纳大量的绿氢。

当你打开电脑处理业务、浏览信息，在手机上抢红包时，你可能不会去计算这背后的碳排放。

2021年政府工作报告提出，今年要扎实做好碳达峰、碳中和各项工作，“十四五”时期，单位国内生产总值能耗和二氧化碳排放分别降低13.5%、18%。并将这两项指标作为约束性指标进行管理。面对低碳的硬指标，能源消费量快速增长的信息通信行业（ICT）也提出了碳中和目标。其中，华为首次提出了“零碳网络”，发布了数字能源零碳网络解决方案。

据加拿大麦克马斯特大学的研究预测，2040年，ICT的碳排放占全球碳排放比例将从2007年的1.6%上升至14%。2020年，数据中心占全行业碳排放比例最大，占45%，其次是通信网络和终端设备，分别占24%和31%。

在我国，随着5G的商用领域不断扩大，5G、数据中心规模迅猛扩大的同时，能耗数据也大幅攀升。华北电力大学与国际环保组织绿色和平2019年报告显示，2018年我国数据中心总用电量为1609亿千瓦时，约占全 社会 用电量的2%，超过上海市2018年全 社会 用电量。假如我国的能源结构保持现状，到2023年我国数据中心用电将会产生1.63亿吨二氧化碳排放，相当于一个中型国家的碳排放水平。

华为发布的《通信能源目标网白皮书》指出，虽然5G网络每比特数据的平均能耗仅为4G的1/10，但由于5G站点数量是4G的2—3倍，同时拥有更大流量，单设备功耗将是4G的3—3.5倍，网络整体耗电量将比现在翻一倍，每年超过1000亿千瓦时。

其实，ICT能耗剧增主要是因为用户数量的剧增，以及相应的通信网络和终端设备等新基建的落地和运行。数据显示，25年前，全球人口总数为56亿，移动用户数不到1亿，站点数量仅20万，联接数低于0.5亿。到2015年，全球人口总数超过73亿，移动用户已激增至48亿，站点数量超过660万，联接数超过80亿。

华为副总裁兼数字能源产品线总裁周桃园说，随着信息技术的发展，越来越多的人可以享受到ICT基础设施带来的便利，依靠发达的网络、迅捷的网速，人们可以享受在线办公、在线学习、在线医疗等便利。这背后要靠越来越多的海量计算和越来越大的数据存储来支撑，同时伴随着能源消耗的增长。

据预测，到2025年，由IoT、云计算、人工智能等新技术构建的万物互联智能世界，联接数将达1000亿个。这也是ICT行业的能耗会如此之高的原因之一。

如何才能实现零碳网络？周桃园说，华为零碳网络解决方案包含了“极简站点、极简机房、极简数据中心、无处不在的绿电”四大解决方案，再融合智慧能源云。

极简站点指的是站点形态的极简化，从以前的室内发展到室外，再进一步缩减其占地空间。即让房子变柜子、柜子变杆子，全面“杆站化”，实现降低能耗、省电费、省租金；极简机房是指以机柜替代机房，在保证扩容的情况下，免增机房、免改线缆、免增空调，从而节省能耗、空间并避免大量施工。

周桃园说，极简数据中心是指通过全预制化、模块化建设重构架构；通过高效节能方案重构供电，提升效率，并实现预测性维护；通过间接蒸发冷却等解决方案节省能耗，相比传统冷冻水方案可节能17%；通过智能运维解决方案重构运维，使效率提升35%。

多使用来自可再生能源的绿电，减少使用高碳的化石能源是零碳网络的重要一步。国家发改委副主任宁吉喆说，2020年我国可再生能源发电装机已达到9.34亿千瓦，将进一步扩大可再生能源装机规模，推进清洁能源增长消纳和储能协调有序发展。

“无处不在的绿电”指的是将绿电引入站点、机房、数据中心等，打造绿色联接和绿色计算。最后这四大解决方案还融合了“智慧能源云”，通过源—网—荷—储一体化智慧管理，最终大幅降低用电成本，提升能源效率。

目前，在节能减排上，各运营商可以说是各显神通。有的IT企业通过引入高效电源，改造老旧电池，提升能源转换率，降低能源损耗，达到节电效果；有的采用混合供电解决方案，减少因电力不稳而采用油机供备电带来的相关能源成本和能源损耗。

数据中心需要保持24小时不间断运行。根据国家节能中心、赛迪顾问股份有限公司等共同发布的《中国液冷数据中心发展白皮书》，超大型数据中心飞速发展，快速增长的功率密度对散热提出更高要求。2019年以“风冷”技术为代表的传统数据中心，其耗能中约有43%是用于IT设备的散热，与IT设备自身的能耗45%基本持平，降低散热功耗、控制数据中心运营成本，建设绿色数据中心已成当务之急。

“液冷技术是突破数据中心节能瓶颈的最佳捷径。”曙光数创公司高级副总裁姚勇说，液冷技术带给行业的效益远不止节能一个方面。液冷技术的高效制冷效果，可大幅提升服务器的稳定性、效率及使用寿命，同时提升了单位空间服务器部署密度，高度节省空间占地，并将超大规模数据中心的建设大为简化。液冷数据中心噪音超低，环境友好，余热利用也可创造更多经济价值。

据赛迪顾问估算，液冷应用前景广阔，2025年我国液冷数据中心市场规模将超千亿元。

不过，对于ICT来说，仅依靠液冷等节能环保技术尚不足以应对零碳的挑战。绿电的引入就非常关键，可再生能源让IT企业从能源“消费者”转变成为“生产者”，提高清洁能源的使用率。

目前，全球约41家 科技 企业已设立长期100%可再生能源目标，2020年，国际 科技 巨头纷纷加码行动。亚马逊收购了35个风电与光伏电站，成为可再生能源迄今最大买家。谷歌提出，将在2030年实现全球实时零碳运营，将零碳的统计范围从年过渡到小时；微软则表示，将于2030年实现负碳排放，并在2050年消除企业所有 历史 碳排放。

腾讯首席执行官马化腾在他的朋友圈中强调，“预计未来最大占比的是原生清洁能源支持的数据中心的实现。很难，但总要努力。”绿色和平气候与能源项目主任叶睿琪表示：“我们认为马化腾的评论清晰地传达了一个信号，即数据中心的可再生能源利用，将是 科技 行业迈向碳中和的最重要手段之一。”

随着数字技术的发展和碳中和目标的牵引，ICT技术在不断地融合创新。周桃园表示，未来主流方案的方向应该是从以终为始的角度考虑，系统化、全局化地进行能效提升，从站点到机房进行到智能运维，实现极简站点、极简机房；数据中心则应从架构、供电、温控、运维4个方面重构，以此来提升运维效率、减低能源损耗及缩短建设周期等。

第十三届全国人大常委会委员、中国科学院 科技 战略咨询研究院副院长王毅说，实现碳中和以及零碳，最核心的内容就是发展可再生能源。构建一套高比例可再生能源体系，加强顶层设计，与现有的分布式能源系统、智能电网，未来的智慧能源等，作为一个统一的体系来设计，降低系统成本，塑造新的能源安全格局。

第一是“衣”。大家都知道年轻人喜欢穿牛仔裤，其实牛仔裤是最不“零碳”的。就牛仔布的加工而言，它不仅要消耗大量的水和电来打磨，而且对各种化工染料的提取，排碳量高，对皮肤有一定的刺激性，容易导致过敏性皮炎，引起瘙痒、疼痛、红肿或水泡。此外，化纤面料衣物透气和吸湿性差，影响汗液蒸发和皮肤呼吸，还容易吸附空气中的灰尘。因此我们尽量少选择化纤制品作为贴身衣物穿。此外，在面料选择上，不妨选择一些“低碳”材质，如棉质、亚麻、丝绸等天然织物，尽量避免选择化纤质地的服装。

第二是“食”。众所周知，猪肉和肌肉是要大规模消耗粮食来生产的，每年中国消耗世界上猪肉和鸡肉比例的一半以上，而生产一斤的猪肉或鸡肉要消耗五倍以上的粮食。如果大家都去吃猪肉和鸡肉，就刺激了这个产业的发展，其实是完全走了一个错误的路线。国外畜牧业的发展70%的都是草食性动物，而不是食粮型的动物。所以，对生活中肉类的选择还是要以草食性的动物，如牛、羊为主，另外再配一些水果和蔬菜，不要过多的去吃用粮食转化的肉。综上，我们应该做到均衡膳食搭配，改变偏重肉食的习惯；少吃垃圾食品，多吃素菜瓜果。

可再生能源(英语:Renewable Energy)为来自大自然的能源，例如太阳能、风力、潮汐能、地热能等，是取之不尽，用之不竭的能源，是相对于会穷尽的不可再生能源的一种能源，对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。

可再生资源包括气候资源、生物资源、水资源和土地资源四类。

一次能源可以进一步分为再生能源和非再生能源两大类型。再生能源包括太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能等。它们在自然界可以循环再生。是取之不尽，用之不竭的能源，会自动再生，是相对于会穷尽的不可再生能源的一种能源。中国已经下令所有输电公司要把所有可再生能源发电设施接入电网，以结束大量清洁能源闲置的瓶颈。

净零碳燃料种类有3种。根据查询相关资料信息显示，净零碳燃料种类分别是

1、绿氢绿，氢，是指利用可再生能源分解水得到的氢气。

2、甲醇，甲醇不含氮氧化物和硫，无色、易燃、易储存，由可持续生物质（通常称为生物甲醇）或通过可再生能源由二氧化碳和氢气制成的可再生甲醇是一种超低碳化学品。

3、氨能。氨也是一种广泛交易的商品，氨市场已经存在一个全球分销系统。

请不要因本章的标题而感到压抑。我希望我现在已经说清楚了，那就是我相信零排放的目标是可以实现的。在接下来的几章里，我将试着向你说明为什么我这样认为，以及我们怎样才能达成这一一目标。但是，在我们需要做什么及我们需要克服哪些困难方面，如果不讲求会计诚信，我们是无法解决气候变化之类的问题的。因此，带着我们能找到解决方案的想法，其中包括加快从化石燃料到清洁能源过渡的方法，让我们来看看我们当前面临的最大障碍。

化石燃料如同水资源。我是已故作家戴维.福斯特华莱士的忠实粉丝，我正在看他的长篇小说《无尽的玩笑》(nfnite Jst),我会以我自己的方式慢慢品读他写过的所有文字。205年，华莱土在凯尼恩学院的毕业典礼上发表了-次现已广为人知的精彩演讲。在演讲开头，他讲了这样一一个故事:

两条小鱼在水里游，碰巧遇到一条迎面而来的年老的鱼。那条年老的鱼朝它们点了点头，然后说:“小朋友们，早上好，水怎么样啊?”两条小鱼听后继续游了一会儿，其中一条终于忍不住问另一条:“水到底是什么东西?

华莱士解释说:“在关于鱼的这个故事中，最直接的一点是，那些显而易见、普遍存在和至为重要的事实往往最难以觉善也最难以言表。” 化石燃料就是这样，它们是如此普遍，以至于我们都难以全面了解它们(以及其他温室气体来源)对人类生活的种种影响。我发现，要在这方面讲清楚，最好还是从日常生活中的物品说起。你今天早上刷牙了吗?牙刷的主要材料是塑料，而塑料是由化石燃料石油制成的。

你早餐吃的面包、喝的麦片，其谷物原料是使用肥料种植的，而生产肥料的过程会释放温室气体。收割谷物的拖拉机是用钢制造的，炼钢的过程会排放碳，而且拖拉机行驶烧的是汽油。再看你午餐时吃的汉堡，我中午偶尔也会吃汉堡，其所用牛肉涉及温室气体排放，因为牛在打嗝和放屁时会释放甲烷制作汉堡胚要用小麦，在种植和收割小麦的过程中也会排放温室气体。

你穿的衣服可能是棉质的，种植和采摘棉花会使用肥料和机器也可能由聚酯纤维制成，聚酯纤维是用乙烯制造的，乙烯则来自石油。你使用的卫生纸，涉及树木的砍伐，而这一过程也会释放碳。

如果你今天上班或上学乘坐的是电动交通工具，很棒一-尽管这些电力可能也是用化石燃料生产的。你乘坐的火车的运行轨道是用钢制造的，在隧道的修建过程中也会用到水泥，水泥的生产同样会用到化石燃料，也会释放碳。你驾驶的汽车或乘坐的公交车是由钢和塑料制成的，跟你在周末骑行的自行车的制造材料相间。铺设你开车走的道路会用到水泥，也会用到沥青，而沥青也源于石油。

如果你住的是公寓楼，那么你四周可能都是水泥如果你住的是木屋，那么木材的砍伐和修剪会用到气动机器设备，而这些设备是由钢和塑料制造的。你家中或办公室里可能装有供暖系统或空调系统，它们不仅会耗费相当多的能源，而且空调设备的冷却剂也是一种强力温室气体。如果你坐的是由金属或塑料制造的椅子，那么还会造成更多排放。

另外，这些物品(从牙刷到建材)几乎都是用卡车、飞机、火车或轮船从一个地方运送到另一个地方的，这些运输工具本身都是以化石燃料为动力源，而且在制造过程中也用到了化石燃料。换句话说，化石燃料无处不在。仅以石油为例，全球每天至少消耗40亿加仑石油。无论是哪种产品，在如此庞大的规模下，人类都不可能在一夜之间停用。

更重要的是，化石燃料之所以无处不在，背后有很好的理由支持价格低廉。正如人们所说，石油比软饮料还便宜。我第一-次听到这个说法时，还不敢相信，但这是真的。我们来算一下:一桶石油大约42加仑,2020年下半年，每桶石油的平均价格约42美元，所以每加仑石油的价格约1美元。同一时期，在Costco超市，8升装苏打水售价6美元，折算下来，相当于每加仑2.85美元。即便把油价波动考虑在内，结论也是一样的: 作为一种产品，全球日消耗量高达40余亿加仑的石油，其价格还不及健怡可乐。化石燃料的价格如此之低，并非没有道理。它的储量非常大，而且易于运输。我们已经建立起规模庞大的全球性产业，用于化石燃料的钻探、开采、加工和运输，并通过运用不断开发的创新成果维持它的低价。显然，它的价格并没有反映出其所造成的危害，也就是在提炼和燃烧过程中对气候变化、污染和环境退化造成的影响。关于这方面的内容，我会在第十章中详细讨论。

就化石燃料而言，光是想一想这个问题的广度，就已经让人眩晕了。不过，它还没有发展到让人束手无策的地步。一方 面，我们要部署已有的清洁能源和可再生能源另一方面，我们要在“零碳”能源领域实现突破。这样一来，我们就可以找出有助于实现净零排放的路径。这其中关键的一点就是降低清洁能源的成本，使之变得和使用化石燃料的成本-样低，或者两者大致相当。我们需要加快步伐，因为.....

这种情况并不仅仅存在于富裕国家。在这个世界上，几乎所有地区的人都比以前活得更长，也更健康。人们的生活水平不断上升，对汽车、道路、房屋、冰箱、计算机和空调的需求日益增长，对维持它们正常运转的能源的需求量也更大。因此，人均能源使用量将增加，同时增加的还有人均温室气体排放量。为生产我们所需的能源，需要建造相应的基础设施，比如风力涡轮机、太阳能电池板、核电厂、电力存储设施，甚至在这个建造过程中也会涉及更多的温室气体排放。

每个人都将使用更多的能源，但事情并未到此为止。全球人口数量不断增加，到21世纪末将迈上100亿的台阶，而这其中的增长大多数来自高碳排放城市。城镇化的步伐之快，令人难以置信:到2060年，世界建筑存量(与建筑物数量及面积相关的一一个指标)将翻一番，相当于连续40年，每个月都再建一个纽约市。究其原因，主要与新兴发展中国家的增长有关就改善人们的生活水平来说，这自然是好消息，但对气候来说无疑是坏消息。想想看，世界上最富裕的16%的人口产生了全球近40%的排放量(这还不包括在其他地区生产但在富裕国家消费的那部分产品的排放量)。如果越来越多的人像最富有的那16%的人一样生活，这个世界将会发生什么?到2050年，全球能源需求将增加50%，而如果其他的一切未有改变，那么全球碳排放量也会增加大致相同的比例。即便富裕国家今天就能神奇般地实现零排放，也无济于事，因为世界上的其他国家还是会越排越多。试图阻断处于经济阶梯底层的人的上升通道是不道德的，也是不切实际的。我们不能因为富裕国家已经排放太多的温室气体就要求贫困群体一直穷下去，更不要说即便我们有这种想法，我们也做不到。相反，我们要做的是创造条件，在不加剧气候变化问题的情况下，让低收入群体沿着经济阶梯向上攀爬。我们需要尽快实现零排放的目标，我们甚至要生产比现在还要多的能源，但前提是必须不再向大气中增排任何碳。

不幸的是.....

历史并没有站在我们这一边。仅从早前能源转型所用的时间来看，“尽快”是一个漫长的历程。

看我们做过 类似的事情一从依赖 一种能源转向依赖另一种能源，我们知道这个过程往往需要持续几十年。(关于这个话题，我读过的最好的书是瓦科拉夫.斯米尔的《能源转型》和《能源神话与现实》。)

在人类历史长河的大部分时间里，我们的主要能量来源是我们自己的肌肉，是可以帮我们干活的动物比如那些用来拉犁的，以及我们燃烧的植物。19 世纪90年代末之前，化石燃料在世界能源消耗中的占比还未超过50%。中国直到20世纪60年代才完成这-能源转型。在亚洲和撒哈拉以南非洲地区的些地方，这一转型甚至还没开始。

你可以想一下，石油在人类能源供应中成为重要组成部分花费了多长时间。7要知道，石油的商业化生产从19世纪60年代就开始了。

半个世纪之后，它在世界能源供应中的比例仅为10%。这之后又过了30年，这个数字才达到25%。

天然气也经历了类似的轨迹。1900 年，它在世界能源供应中的占比为1%，而把这-数字提升到20%，它要快得多，从无到有，到占比10%，总共用了27年。'人类生活中的不同能源在60年间的增长情况:1840--1900年，煤在世界能源供应中的占比从5%上升到近1930- -1990年，天然气在世界能源供应中的占比才达到20%。简而言之，能源转型是一个漫长的过程。燃料源还不是唯一的问题， 在采用新型交通工具方面也有很长的路要走。内燃机是19世纪80年代发明的，而让50%的城市家庭拥有汽车用了多长时间呢?美国用了三四十年，欧洲用了七八十年。

更重要的是，我们现在所需要的能源转型是由先前对我们来说不重要的东西驱动的。过去，我们之所以从一种能源转向另一种能源，是因为新能源的价格更低廉，因此转换动力更大。比如，我们不再燃烧数量庞大的木柴转而开始大量烧煤，原因就在于1磅①重的煤提供给我们的光和热远超1磅重的木柴。举一个最近发生在美国的例子，美国电力公司越来越多地使用天然气，煤的用量则越来越少。为什么?因为新的钻探技术大大降低了开发天然气的成本。这是一个经济问题，而不是环境问题。其实，天然气和煤孰优孰劣，取决于二氧化碳当量的计算方式。部分科学家宣称，天然气对气候变化造成的影响实际上大于煤，这与天然气在加工过程中的泄漏程度有关。10

随着时间的推移，我们自然会转向使用更多的可再生能源，但如果放任其自行发展，我们就无法达到期望的转型速度。再者，我们会在第四章中看到，如果没有创新驱动，人类也无法实现零排放的目标。因此，我们必须用强有力的手段，以超乎寻常的速度推进能源转型。这就在公共政策和技术等领域造成了一定程度的复杂性，这种复杂性恰恰是我们从未应对过的。

为什么能源转型需要如此漫长的过程?

燃煤电厂跟计算机芯片厂是不一样的。你可能听说过摩尔定律- -一戈登:摩尔在1965年预测微处理器的能力每隔两年会提升一一倍。事实证明戈登是对的，而摩尔定律也是计算机和软件行业一路腾飞的主要原因之一。随着处理器能力的不断增强，我们可以开发更好的软件，它驱动市场对计算机的需求，对计算机需求的增加又为硬件公司提供了持续改进机型的动力，这反过来又要求我们持续开发更好的软件。如此循环往复，也就形成了一个正反馈环。（待续）