Исследование технологий и путей стандартизации для достижения целей «углеродного пика и углеродной нейтральности» на примере умных опор

1.1 Международная ситуация

2015年12月12日巴黎召开的联合国气候峰会通过“巴黎协议”，并于2016年11月4日起生效，该协议目标是将全球平均气温上升幅度控制在2℃以内，力争控制在1.5℃以内，并在2050-2100年实现全球碳中和目标。目前各国实施情况是积极向好的，瑞典已通过立法规定在2045年实现碳中和，英国、法国、丹麦、新西兰和匈牙利等国也立法规定在2050年实现碳中和，目前已有50多个国家的碳排放实现达峰，约占全球碳排放总量的40%，其中大部分为发达国家，国际上主要国家碳达峰到碳中和时间跨度见表1。据经济合作与发展组织的数据显示，欧盟在1990年就已经实现碳达峰，峰值为48.54亿吨二氧化碳当量；美国碳达峰时间为2007年，峰值为74.16亿吨二氧化碳当量；日本碳达峰时间为2013年，峰值为14.08亿吨二氧化碳当量。[2]

Таблица 1 Временной интервал от пика выбросов углерода до углеродной нейтральности в основных странах

1.2 Внутренняя ситуация

Еще 18 декабря 2017 года Государственный комитет по развитию и реформам выпустил «Уведомление о строительстве национального рынка торговли квотами на выбросы углерода для отраслей (электроэнергетика)», запустив национальную систему торговли выбросами углерода сначала в электроэнергетике, постепенно расширяя круг участников углеродного рынка и увеличивая виды торгуемых продуктов, а также постоянно совершенствуя углеродный рынок для устойчивого создания единого национального рынка торговли углеродом. 31 декабря 2020 года Министерство экологии и окружающей среды опубликовало «Меры по управлению торговлей квотами на выбросы углерода (пробные)», регулирующие национальную торговлю квотами на выбросы углерода и связанную с ней деятельность. 2 февраля 2021 года Государственный совет опубликовал «Руководящие указания Государственного совета об ускорении создания и совершенствования экономической системы зеленого, низкоуглеродного и циклического развития», требующие создания и совершенствования экономической системы зеленого, низкоуглеродного и циклического развития для обеспечения достижения целей «двойного углерода» и вывода зеленого развития Китая на новый уровень.[3]Согласно статистике Китайской базы данных учета углерода, сравнение выбросов углерода на единицу ВВП/на душу населения среди трех основных городских агломераций показано на Рисунке 1. Прогнозируемое пиковое значение для достижения Китаем пика выбросов углерода составляет около 10,6 млрд тонн эквивалента CO2. Хотя общие выбросы углерода в Китае остаются самыми большими в мире, темпы роста выбросов углерода начали снижаться. В настоящее время основными источниками выбросов углерода являются производство электроэнергии, отопление, транспорт и строительство, на которые приходится более 80% общих выбросов. В 2019 году социальные выбросы углерода в Китае составили около 10,5 млрд тонн. Энергоемкие отрасли являются основным источником углерода в Китае, при этом производство электроэнергии, производство и строительство, а также транспорт являются тремя основными источниками углерода. Согласно статистике Международного энергетического агентства, три основных сектора — производство электроэнергии и отопление, производство и строительство, транспорт — составляют 89% выбросов CO2 в Китае, при этом на производство электроэнергии и отопление приходится 51%, на производство и строительство — 28%, а на транспорт — 10%.

Рис. 1 Выбросы углерода на единицу ВВП/выбросы углерода на душу населения в трех крупнейших городских агломерациях и сравнение данных

1.3 Обзор района Большого залива

Согласно данным «Белой книги по стандартизации углеродной нейтральности промышленного интернета в районе Большого залива Гуандун-Гонконг-Макао», общая тенденция выбросов CO2 от потребления энергии в районе Большого залива показывает, что абсолютные выбросы в Гонконге постоянно снижаются и уже достигли пика, Макао находится на плато после достижения пика, тогда как выбросы углерода в провинции Гуандун продолжают расти. Среди городов района Большого залива самые низкие выбросы углерода на единицу ВВП наблюдаются в Макао; в таких городах, как Шэньчжэнь, Гонконг и Гуанчжоу, выбросы углерода на единицу ВВП также относительно низки, сопоставимы с уровнями выбросов в таких странах, как Великобритания и Норвегия, и немного ниже, чем в США; тогда как в таких городах, как Цзянмэнь и Хуэйчжоу, выбросы углерода на единицу ВВП на 30–50% выше среднего национального уровня. Доля третичного сектора экономики в таких городах, как Гонконг, Макао, Шэньчжэнь и Гуанчжоу, превышает 58%, при этом значительную долю занимают современные услуги и высокотехнологичное производство, что приводит к относительно низким выбросам углерода на единицу ВВП. В 2020 году энергопотребление на единицу ВВП в Шэньчжэне составляло одну треть от среднего национального уровня, а выбросы CO2 на единицу ВВП — одну пятую от среднего национального уровня, снизившись за пять лет на 19,3% и 23,2% соответственно. Шэньчжэнь четко обозначил свою цель достичь пика выбросов углерода в период с 2020 по 2025 год. Кроме того, согласно данным «Статистического ежегодника Хуэйчжоу за 2020 год», энергопотребление на единицу ВВП в Хуэйчжоу в 2019 году составило 0,698 тонны условного угля на 10 000 юаней, при этом темп роста В годовом исчислении (YoY) составил 1,7%.

2.1 Международный типичный

Подкомитет по управлению парниковыми газами и связанным с ними видам деятельности (ISO/TC207/SC7) Технического комитета по экологическому менеджменту Международной организации по стандартизации является основным техническим комитетом ИСО в области стандартизации для борьбы с изменением климата, отвечающим за деятельность, связанную со стандартизацией парниковых газов. В настоящее время ISO/TC207/SC7 разрабатывает рабочий проект (WD) международного стандарта по углеродной нейтральности (ISO 14068), пользующегося большим международным вниманием, под названием «Требования и принципы достижения нейтральности парниковых газов при углеродной нейтральности и связанных заявлениях». Технический комитет Международной организации по стандартизации по улавливанию, транспортировке и геологическому хранению диоксида углерода (ISO/TC265) создал рабочие группы по стандартам, такие как группа по хранению CO2, группа по транспортировке и группа по улавливанию, и провел четыре рабочих совещания. На сегодняшний день утверждено четыре рабочих элемента. В июне 2021 года Совет по рыночной стратегии Международной электротехнической комиссии IEC/TC111 предложил белый документ о безуглеродных энергосистемах на основе возобновляемых источников энергии.

2.2 Текущее состояние в Китае

全国环境管理标准化技术委员会（SAC/TC207）主要负责全国环境管理专业领域基础性、通用性、综合性标准化工作，包括环境管理体系、环境标志和声明、环境绩效评价、环境成本和效益、生命周期评价、生态系统评估等，同时对口国际标准化组织环境管理标准化技术委员会（ISO/TC207）相关工作。全国碳排放管理标准化技术委员会（SAC/TC548）于2014年成立，对口国际标准化组织环境管理技术委员会温室气体管理和相关活动分技术委员会（ISO/TC207/SC7），主要负责碳排放管理术语、统计、监测；区域碳排放清单编制方法；企业、项目层面的碳排放核算与报告；低碳产品、碳捕获与碳储存等低碳技术与装备；碳中和与碳汇等领域的标准化工作。截至目前为止，SAC/TC548标委会已发布16项国家标准，正在制修订的标准30余项。2019年国家生态环境部发布《大型活动碳中和实施指南（试行）》文件，规范了大型活动的碳中和实施，2021年9月15日国家工信部将申请立项的《石油和化工行业碳排放核查技术规范》等197项碳达峰相关行业标准予以公示。

2.3 大湾区先行

Являясь одним из регионов с самым высоким уровнем открытости и наибольшей экономической динамикой в Китае, район Большого залива Гуандун-Гонконг-Макао стал свидетелем того, как Государственный совет выпустил «План развития района Большого залива Гуандун-Гонконг-Макао» в феврале 2019 года. Этот план устанавливает «зеленое развитие и защиту экологии» в качестве основного принципа, направляющего развитие региона, требуя, чтобы регион развивался на основе зеленого низкоуглеродного инновационного подхода. Под руководством и поддержкой компетентных органов, таких как Провинциальное управление по регулированию рынка провинции Гуандун, Провинциальная комиссия по развитию и реформам и Провинциальный департамент экологии и окружающей среды, был создан первый в стране провинциальный Технический комитет по стандартизации в области пика выбросов углерода и углеродной нейтральности (GD/TC73). Были организованы соответствующие учреждения для проведения исследований по «Системе стандартов торговли правами на выбросы углерода в провинции Гуандун» и дорожной карте стандартизации, а также составлен сборник законов, нормативных актов и стандартов, связанных с торговлей правами на выбросы углерода. Как показано на Рисунке 2, система стандартов торговли правами на выбросы углерода уточняет подкатегории стандартов на уровнях базовых требований, организаций, проектов, продуктов и торговли. В части продвижения работы по стандартизации соответствующие статистические данные показывают, что провинция Гуандун и город Шэньчжэнь последовательно выпустили около 20 местных стандартов и около 20 групповых стандартов, связанных с целями «двойного углерода». Эти усилия обеспечивают важную стандартизированную базовую поддержку для продвижения зеленых низкоуглеродных технологических инноваций и повышения способности поглощения углерода в районе Большого залива, а также служат «фабрикой по обработке» стандартов «двойного углерода» и «связующим звеном» для деятельности по стандартизации в регионе.

2.3 Общий прогноз

Исходя из обязательства Китая по достижению целей «двойного углерода», необходимо ускорить картирование различных отраслей, понять ключевые направления будущего развития углеродной нейтральности, выявить пробелы и возможности в соответствующих стандартах и упорядоченно продвигать разработку системного плана стандартизации. Создание и совершенствование системы стандартов, связанных с «двойным углеродом», является неотложной задачей. В соответствии с общенациональным развертыванием по «двойному углероду» необходимо уточнить и систематизировать потребности в стандартизации во всех отраслях, восполнить пробелы в базовых стандартах, таких как технологии сокращения выбросов, учет и оценка, удовлетворить основные стратегические потребности работы по «двойному углероду» и стимулировать зеленое развитие во всех отраслях посредством бенчмаркинга и соблюдения требований заинтересованными сторонами в области стандартизации. Одновременно необходимо ускорить обновление и модернизацию стандартов энергосбережения, срочно пересмотреть национальные стандарты на предельные значения энергопотребления и обязательную энергоэффективность продукции в качестве основных руководящих принципов, повысить требования к предельным значениям энергопотребления продукции, расширить охват стандартов на предельные значения энергопотребления и усовершенствовать сопутствующие стандарты для учета энергии, испытаний и сертификации, оценки и аудита. Это обеспечит стандартизированную поддержку достижения целей Китая по «двойному углероду» и улучшит прогресс верификации и учета выбросов углерода на региональном, отраслевом и продуктовом уровнях за счет улучшения и совершенствования стандартизации.

3.1 环境监测

基于我国交通运输CO₂排放量处于增长的背景之下，相关行业都在研究及制定“双碳”达标规划，实施碳减排措施及进行碳抵消等工作。[4]城市中现有的各监测点是应用气体传感器较为单一地测得二氧化碳含量，未能结合该路段的交通流量、车速、周边绿植数量以及吸收二氧化碳的能力等进行综合监测。智慧城市物联网架构下的智慧杆搭载环境监测模组，有效实现收集和监测所在场景区域中的PM2.5浓度、PM10浓度、二氧化碳含量、二氧化硫含量、扬尘浓度和噪声分贝等气象及环境信息，系统管理平台通过对收集到的各类数据进行综合分析与对比，系统发出优化及调整指令，有效控制该区域的相关指标达到预定目标值，发挥智慧杆搭载环境监测模组在减碳达标过程的重要作用。

3.2 Чистая энергия поддерживает умные столбы

В условиях основной тенденции высокой эффективности и энергосбережения применение чистой энергии является неизбежным. Умные столбы, оснащенные солнечной и ветровой генерацией, продвигаются и применяются. Электроэнергия, собираемая солнечными фотоэлектрическими модулями, используется через управление накоплением энергии или напрямую для работы различных совместимых устройств, установленных на умных столбах, снижая выбросы углекислого газа, производимые при сжигании топлива, достигая компенсации углерода и баланса углерода.[5]Платформа управления умными столбами дополняет собственные потребности в электроэнергии за счет сбора энергии ветра и солнца для снижения выбросов углерода и оснащена устройствами хранения энергии, что придает ей больший потенциал прибыли, создавая большую коммерческую ценность для операторов и достигая целей углеродной нейтральности. Полученная энергия ветра и солнца действительно дешевле тепловой генерации, но соответствующие географические условия и методы управления будут влиять на коэффициенты использования системы, например, в периоды отсутствия солнца или ветра. Проблемы хранения энергии и нестабильного электроснабжения необходимо решать с помощью новых технологий, способствуя эффективному использованию чистой энергии для достижения городских целей «двойного углерода».

3.3 Оптимизация трафика для снижения углерода

Выбросы углекислого газа транспортным сектором составляют почти 9% от общего объема национальных выбросов Китая, и выбросы CO₂ в транспортной отрасли все еще находятся в стадии роста. Устройства управления дорожным движением, установленные на умных столбах, будут использовать информационные технологии, такие как большие данные, облачные вычисления и 5G, для сбора соответствующих данных в зоне покрытия. Когда обнаруживается, что уровни углекислого газа не могут достичь углеродной нейтральности за счет придорожной зелени, внимание уделяется данным о доле использования чистой энергии транспортными средствами и зеленых поездках. Платформа управления системой осуществляет корректировку контроля дорожного движения на текущих дорогах в реальном времени, а платформа управления регулирует и направляет дорожное движение через координацию между транспортными средствами и дорогой, оптимизируя маршруты проезда для снижения углекислого газа, образующегося из-за заторов, сокращая время длительного простоя транспортных средств из-за блокировок и контролируя уровни углекислого газа в районе в реальном времени. Данные отправляются на платформу управления системой для сравнения с исходными порогами углекислого газа, выдаются команды оптимизации для обеспечения плавного движения и снижения выбросов углерода.[6]

Поскольку умные опоры служат инфраструктурой для умных городов и представляют собой развивающуюся отрасль, характеризующуюся междисциплинарной технологической интеграцией, в контексте достижения целей «Двойного углерода» следует применять количественные показатели для оценки выбросов углерода умными опорами и их системами, тем самым оценивая уровень их углеродных выбросов.[7]Для достижения целей «Двойного углерода» необходимо использовать такие технологии, как безуглеродная энергия, применение низкоуглеродной и новой энергии, технологические инновации и повторное использование. Сочетая это с местными отраслевыми структурами и особенностями социально-экономического развития, следует укреплять глубокое сотрудничество между производителями и соответствующими исследовательскими учреждениями для использования взаимодополняющих преимуществ. Это включает создание научно-технических исследовательских центров по модели «производство-наука-исследования-применение», интеграцию целей «Двойного углерода» в общее планирование городской инфраструктуры, разработку и совершенствование стандартов энергосбережения и оценки в Отрасли в рамках «Двойного углерода», обновление и модернизацию этих стандартов, повышение требований к предельному энергопотреблению продукции, а также совершенствование сопутствующих стандартов энергетического учета, испытаний Сертификация, оценки и аудита. Необходимо внедрять инновационные методы работы в области планирования умных опор, управления строительством, систем оценки, технологических инноваций и цифровизации городов, внедряя концепцию зеленого развития на протяжении всего жизненного цикла решений систем умных опор, и обеспечивая эффективное внедрение энергосбережения и снижения выбросов углерода по всей Цепочке поставок.

Список литературы
[1] Цао Сяобин, Ван Хайлун, Чжао Цзинвэнь и др. Фокус на строительстве и демонстрации умных опор в рамках городской архитектуры Интернета вещей[J]. China Lighting & Electrical Apparatus, 2020(05):22-25.
[2] Сюэ Лян. Цели и прогресс стран в достижении углеродной нейтральности[J]. Shanghai People's Congress Monthly, 2021(07):53-54.
[3] Центральный комитет КПК и Государственный совет опубликовали «Мнения о полном, точном и всестороннем внедрении новой концепции развития для эффективного достижения пика выбросов углерода и углеродной нейтральности»[J]. Shanghai Energy Conservation, 2021(10):1054.
[4] Сюй Цзе. Анализ стратегий контроля качества информации для автоматизированных систем мониторинга атмосферного воздуха[J]. Sci-Tech Innovation and Application, 2021,11(31):133-136.
[5] Чжу Ган, Ли Яньхэ, Чжан Чжэнь и др. Технология оперативного управления и применение региональных энергосетей с полным обеспечением чистой энергией[J]. Electric Power, 2021, 54(05):195-205.
[6] Чжан Цзинь, Юань Цзитин, Цзы Фэнцзюнь. Приводит ли повышение эффективности транспорта к снижению выбросов углерода в транспортной отрасли? —Эмпирическое исследование на основе межрегиональных панельных данных[J]. Ecological Economy, 2021,37(11):18-24.
[7] Ван Хайлун, Чжао Цзинвэнь, Ван Хэру, Цао Сяобин. Краткий анализ строительства и развития многофункциональных умных опор в рамках архитектуры умного города[J]. China Lighting & Electrical Apparatus, 2020,No.426(09):1-5.