2021年9月16日，由上海報(bào)業(yè)集團(tuán) | 界面新聞主辦的2021【創(chuàng)智工業(yè)論壇】在上海虹橋康得思酒店舉辦，北京四象愛(ài)數(shù)科技有限公司創(chuàng)始人郗曉菲以《“千里眼”助推“碳中和”——衛(wèi)星遙感技術(shù)解決方案》為題，發(fā)表了主旨演講。
她提到，首先，在碳監(jiān)測(cè)層面中，衛(wèi)星遙感手段已經(jīng)成為碳排放監(jiān)控的有力抓手，也能追蹤高能耗高排放的工業(yè)活動(dòng)。其次，在碳減排層面中，從遙感衛(wèi)星的角度能夠更加全面、精確地計(jì)算每天的發(fā)電量，切實(shí)保障清潔能源的有效發(fā)展。最后，在碳吸收的領(lǐng)域內(nèi)，遙感衛(wèi)星能夠?qū)ι鷳B(tài)系統(tǒng)進(jìn)行全方位監(jiān)測(cè)，也能夠精確度量碳匯資源，這是提升我國(guó)固碳能力的重要依憑。目前，四象科技已經(jīng)能夠基于遙感衛(wèi)星，從上帝視角對(duì)“碳中和”、“碳達(dá)峰”領(lǐng)域進(jìn)行了全面的觀(guān)測(cè)與跟蹤，落實(shí)節(jié)能減排與碳匯資源的保護(hù)。其作為面向全球的時(shí)空數(shù)據(jù)產(chǎn)品服務(wù)商，基于自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)切實(shí)地幫助了國(guó)家雙碳目標(biāo)的推進(jìn)，并且獲得了優(yōu)秀的成果。
以下為郗曉菲在2021【創(chuàng)智工業(yè)論壇】演講實(shí)錄：
謝謝各位，非常感謝剛才三位嘉賓分享，讓我們從各個(gè)角度了解碳中和對(duì)企業(yè)、對(duì)國(guó)家發(fā)展的巨大推動(dòng)作用。今天我的分享是《“千里眼”助推“碳中和”——衛(wèi)星遙感技術(shù)技術(shù)解決方案》。
關(guān)于衛(wèi)星，第一類(lèi)是在500公里，甚至3萬(wàn)公里高度上，用各種手段給我們講述故事的通信衛(wèi)星，其重要作用是信息傳遞，在通信領(lǐng)域“建天網(wǎng)”。第二類(lèi)是導(dǎo)航衛(wèi)星，定位識(shí)別，我國(guó)目前已經(jīng)投入使用的北斗體系，與美國(guó)GPS體系、歐洲和俄羅斯四大定位導(dǎo)航體系，已經(jīng)開(kāi)始對(duì)全球進(jìn)行服務(wù)。第三類(lèi)是遙感衛(wèi)星，被稱(chēng)為“上帝之眼”，我們團(tuán)隊(duì)在遙感衛(wèi)星領(lǐng)域不斷發(fā)力深入研究。今天分享如何基于遙感衛(wèi)星這一“上帝視角”，對(duì)碳中和、碳達(dá)峰領(lǐng)域的全面觀(guān)測(cè)和跟蹤。
衛(wèi)星遙感是相對(duì)比較特殊的領(lǐng)域，我們用一張圖來(lái)解釋遙感衛(wèi)星的特性，它最高分辨率為0.1-0.3米，可以通過(guò)500公里的高度，對(duì)0.1-0.3米的地上的物體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，是否在工作，是否在移動(dòng)，是否在變化，是否在增長(zhǎng)或者減少，都可以在500公里的高度上對(duì)它們進(jìn)行量化跟蹤和解釋。它最大飛行速度為每秒7公里，我們經(jīng)常說(shuō)“天上一天地上一年”，對(duì)于衛(wèi)星而言，它俯視地球表面，會(huì)以一個(gè)特別快的速度對(duì)地面信息進(jìn)行獲取，監(jiān)測(cè)角度是非常宏觀(guān)的，單景圖像最大范圍9萬(wàn)平方公里，我們一眨眼的時(shí)間，它就可以獲取一個(gè)大城市全部的地面信息，并且以一個(gè)宏觀(guān)的角度去分析它們的內(nèi)部信息，比如熱量、流量、碳流量、物質(zhì)流量、資本流量等。
軌道高度500-800公里上全球已經(jīng)分布了300多顆遙感對(duì)立觀(guān)測(cè)衛(wèi)星，我們正基于這些手段，對(duì)地面地表的一些信息進(jìn)行分析。遙感衛(wèi)星跟導(dǎo)航可能不太一樣，其實(shí)遙感衛(wèi)星數(shù)量質(zhì)量都挺提升了，現(xiàn)在速度非常快，可以實(shí)現(xiàn)每天繞地球15圈。
遙感衛(wèi)星開(kāi)始于70年代，到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷漫長(zhǎng)幾十年的發(fā)展，在災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)、智慧能源監(jiān)測(cè)、智慧城市管理、金融大數(shù)據(jù)支持、環(huán)境保護(hù)、自然資源管理等方面得到廣泛運(yùn)用。為了實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰和碳中和”目標(biāo)，需要有充足數(shù)據(jù)支撐，通過(guò)遙感衛(wèi)星對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行核實(shí)和量化。
衛(wèi)星遙感助力“碳中和”，一是碳吸收，二是碳監(jiān)測(cè)，三是碳減排。碳吸收和碳減排都是以碳監(jiān)測(cè)為核心的，讓碳排放量更加精準(zhǔn)。首先是碳吸收，在陸地生態(tài)系統(tǒng)和海洋生態(tài)系統(tǒng)，固碳能力各個(gè)方面得到體現(xiàn)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)全方位監(jiān)測(cè)，為了更精準(zhǔn)的碳匯資源的儲(chǔ)備和交流，衛(wèi)星遙感在碳監(jiān)測(cè)方面既是宏觀(guān)的，也是微觀(guān)的，同時(shí)是可以落地的，目前通過(guò)衛(wèi)星遙感手段可以達(dá)到追蹤高能耗排放的監(jiān)測(cè)，同時(shí)進(jìn)行宏觀(guān)碳排放計(jì)算，剛才提到風(fēng)能，太陽(yáng)能的工廠(chǎng)，以及平臺(tái)所能提供的碳中和的量，通過(guò)遙感衛(wèi)星可以很精確計(jì)算到每一個(gè)區(qū)域的風(fēng)能帶來(lái)多少電量，光伏帶來(lái)多少電量，同時(shí)林地、濕地、海洋環(huán)境可以帶來(lái)多少碳的中和量，都可以進(jìn)行量化性地計(jì)算。
通過(guò)對(duì)碳監(jiān)測(cè)和碳吸收兩個(gè)量的評(píng)估和監(jiān)測(cè)，可以達(dá)到碳減排的目的，切實(shí)保障清潔能源發(fā)展，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，保護(hù)環(huán)境的同時(shí)，也是對(duì)碳吸收打下基礎(chǔ)。
遙感技術(shù)離地球這么遠(yuǎn)能監(jiān)測(cè)什么？
首先可以監(jiān)測(cè)溫室氣體，通過(guò)大氣宏觀(guān)排放量監(jiān)測(cè)溫室氣體排放量，之前做過(guò)一個(gè)調(diào)研，化石燃料經(jīng)過(guò)一系列利用后，我們可以計(jì)算出碳排放量，其實(shí)化石燃料在整個(gè)工業(yè)鏈以及商業(yè)鏈中，是有一定的缺損、轉(zhuǎn)移或者轉(zhuǎn)化，對(duì)這個(gè)過(guò)程的計(jì)算公式往往不簡(jiǎn)單，各大企業(yè)的排放，我們通過(guò)一個(gè)反向的量化計(jì)算，可以得出一個(gè)區(qū)域，甚至一個(gè)工廠(chǎng)的所屬范圍，在一定時(shí)間段之內(nèi)的碳排放量，從而把碳指標(biāo)固化下來(lái)。
其次是區(qū)域分析精準(zhǔn)助力城市結(jié)構(gòu)的發(fā)展。我國(guó)提出城市精準(zhǔn)化管理，在這方面，遙感衛(wèi)星利用空間時(shí)間的計(jì)算量，重新規(guī)劃產(chǎn)業(yè)布局和產(chǎn)業(yè)分布，從而對(duì)碳排放和碳中和提出一個(gè)更合規(guī)的方案。
現(xiàn)在遙感衛(wèi)星已經(jīng)可以精確跟蹤火電廠(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)、每天發(fā)電量以及煉化企業(yè)的開(kāi)工狀態(tài)，我國(guó)煉化企業(yè)主要分布在北部沿海和南部沿海，全球重要的煉化企業(yè)的分布都在遙感技術(shù)的觀(guān)測(cè)范圍之內(nèi)，我們實(shí)現(xiàn)了全球觀(guān)測(cè)精度從每天4次提升到每天5次，根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以檢測(cè)污染氣體的排放量，傳統(tǒng)煤電排放量230-800克/千瓦時(shí)，清潔能源排放量只有其1/30，不斷用清潔能源替代化石能源是達(dá)到碳達(dá)峰碳中和的重要手段。
剛才提到風(fēng)力發(fā)電，水力發(fā)電，光伏和核能等新能源的利用，是碳中和很重要的手段，清潔能源量有多少？事實(shí)上，很多企業(yè)和行業(yè)有自己的計(jì)算方式，宏觀(guān)層面來(lái)講，通過(guò)衛(wèi)星這一“上帝視角”，計(jì)算出行業(yè)整體每天的發(fā)電量，對(duì)電網(wǎng)的發(fā)展是有貢獻(xiàn)的。其實(shí)風(fēng)電和水電以及光伏的發(fā)電，不是特別穩(wěn)定，只有自然條件達(dá)到一定程度之后，才可以實(shí)現(xiàn)能量供給。其實(shí)我們是可以預(yù)測(cè)風(fēng)電和水電發(fā)電量的，用來(lái)降低電網(wǎng)壓力。之前舉了一個(gè)例子，我國(guó)內(nèi)蒙古有很多風(fēng)電發(fā)電廠(chǎng)，每天供連量分峰值和谷值，差異量在正負(fù)15%左右，對(duì)電網(wǎng)造成的壓力非常大，但是如果把電網(wǎng)發(fā)電的峰值和谷值提前兩小時(shí)進(jìn)行預(yù)告，電網(wǎng)全網(wǎng)就可以做智能化的資源匹配，可以達(dá)到不影響電網(wǎng)正常運(yùn)營(yíng)的情況下，充分利用風(fēng)能和光伏。遙感衛(wèi)星下一步即將在這個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮作用。
實(shí)現(xiàn)碳中和，一方面是怎么減排，另一方面是怎么低碳。從工業(yè)化和數(shù)字化等一系列環(huán)節(jié)努力，帶來(lái)高效減排的目的。風(fēng)能、電能、光伏、水利、核電等也是能量利用，并不是替代手段，只是降低了碳排放的比例以及效能?，F(xiàn)在國(guó)際上一些比較先進(jìn)的觀(guān)念認(rèn)為，生態(tài)系統(tǒng)是最大的固碳系統(tǒng)，要做到固碳才能為減排和碳中和打好基礎(chǔ)，固碳是既宏觀(guān)又專(zhuān)業(yè)的領(lǐng)域，我們現(xiàn)在跟中科院的相關(guān)單位以及跟國(guó)科大相關(guān)單位進(jìn)行合作，進(jìn)行了一些研究，森林物種分布和成長(zhǎng)年限及種類(lèi)的選擇，可以作為陸地生態(tài)固碳特別大的基礎(chǔ)和基數(shù)，但是如何去精準(zhǔn)化調(diào)配呢？哪種植被固碳量最大？衛(wèi)星遙感在其中發(fā)揮很大的作用。陸地固碳過(guò)程中，自然環(huán)境還在往外排放各種溫室氣體，比如甲烷，各種含碳的或者含氮類(lèi)的氣體排放，這也在監(jiān)測(cè)范圍之內(nèi)，如何在自然排放與自然生態(tài)固碳找到很合適的方案，這是遙感衛(wèi)星不斷努力的方向。還有植被種類(lèi)的選擇，除了森林以外，還有草原、灌木、濕地、水體，甚至水體還要細(xì)分成江河或湖泊，對(duì)這些進(jìn)行監(jiān)測(cè)，都可以作為下一步生態(tài)固碳的基礎(chǔ)。
除了陸地固碳系統(tǒng)，還有海洋生態(tài)固碳系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)地檢測(cè)，結(jié)合衛(wèi)星分析得出結(jié)論，當(dāng)我們進(jìn)行貝類(lèi)，大藻類(lèi)，海洋植物的養(yǎng)殖，其實(shí)為生態(tài)固碳做了很大的努力，人工養(yǎng)殖往往要投放餌料、養(yǎng)料，并且進(jìn)行人工引流和捕撈，這個(gè)過(guò)程造成了很多碳排放，所以如何控制水產(chǎn)養(yǎng)殖也是衛(wèi)星遙感不斷探索的方向。我們已經(jīng)在中國(guó)東部沿海有一個(gè)非常好的試驗(yàn)田，在做這方面的試驗(yàn)，希望用兩到三年時(shí)間，可以計(jì)算出一個(gè)比較優(yōu)質(zhì)的配比數(shù)據(jù)。
這幾幅圖跟大家逐一分享一下：
1、海岸帶的環(huán)境調(diào)查圖。我國(guó)一直在努力讓海岸線(xiàn)的環(huán)境更健康，紅樹(shù)林的種植、普及就是一種拯救和復(fù)原，紅樹(shù)林除了固定堤防以外，碳吸收量碳固化量也是很可觀(guān)的。
2、懸浮泥沙濃度空間分布圖。長(zhǎng)三角入?？?，紅色區(qū)域是泥沙含量比較高的，黃色和藍(lán)色區(qū)域含量逐漸減少，海水江河湖泊里面含有的泥沙量跟固碳比例是相關(guān)的，泥沙含量過(guò)高固碳能力下降，固碳物質(zhì)和與之相關(guān)的植物減少。
3、水體光伏反射率與實(shí)測(cè)氨氮濃度相關(guān)性圖。各個(gè)水體的負(fù)氧量到一定程度，紅色的峰值的位置，固碳能力就下降，當(dāng)負(fù)氧量下降，固碳能力就上升，這是兩個(gè)相反的曲線(xiàn)，當(dāng)這兩個(gè)曲線(xiàn)交叉向前，會(huì)找到特別平衡的的一個(gè)點(diǎn)，一手抓養(yǎng)殖，一手抓固碳量。
固碳能力實(shí)際上是生態(tài)的健康和修復(fù)能力，我國(guó)地大物博，植被多樣化，生物多樣性豐富，水體豐沛，如何利用這個(gè)基礎(chǔ)，完成固碳的指標(biāo)，甚至可以協(xié)助碳中和碳排放的手段，是各個(gè)行業(yè)都需要不斷努力和研究的方向。
北京四象愛(ài)數(shù)科技有限公司成立于2017年，主要從事衛(wèi)星遙感和數(shù)據(jù)分析，在碳中和領(lǐng)域，2018年就已經(jīng)和相關(guān)單位進(jìn)行合作，并且投入很多精力做研究，所以在陸地固碳和海洋固碳領(lǐng)域，已經(jīng)積累了很多數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，也希望在座的各位同仁會(huì)后好好交流，我們希望聽(tīng)到行業(yè)的聲音，畢竟我們目前是一個(gè)跨界合作的狀態(tài)。我們其實(shí)是做時(shí)空數(shù)據(jù)分析的，對(duì)于企業(yè)、區(qū)域、整個(gè)品類(lèi)，還是相對(duì)陌生的，我們希望跟企業(yè)合作，跟區(qū)域合作，跟行業(yè)合作，大家共同探討，并且探索出一條可以用高科技、人工智能、信息化等手段實(shí)現(xiàn)碳中和的道路，用今天的科技，還我們明日的藍(lán)天。謝謝！