欢迎点击上方“Carbon Footprints 碳足迹 ”关注我们，为您推送更多最新资讯。文章亮点: 本文深入探讨了新兴技术在优化能源管理、提高电网灵活性和促进效率等方面的潜力，同时也识别了阻碍节能实践广泛采用的关键障碍，如财务、技术和行为挑战，并就此提出了克服这些障碍的策略，指出制定有针对性的政策、开发创新的商业模式和实现更多消费者参与的必要性。通过综合成功的案例研究和突出新兴的解决方案，强调了能源效率对实现可持续的净零未来的重要性。文章题目:Advancing energy efficiency: innovative technologies and strategic measures for achieving net zero emissions作者 (通讯*): Mahadev Bera, Sumanta Das*, Sourav Garai, Suman Dutta, Malini Roy Choudhury, Sudipta Tripathi, Gautam Chatterjee通讯机构: 昆士兰大学 农业与食品可持续发展学院引用信息: Bera, M.; Das, S.; Garai, S.; Dutta, S.; Roy Choudhury, M.; Tripathi, S.; Chatterjee, G. Advancing energy efficiency: innovative technologies and strategic measures for achieving net zero emissions. Carbon Footprints 2025, 4, 3. http://dx.doi.org/10.20517/cf.2024.48全文链接: https://www.oaepublish.com/articles/cf.2024.48扫码阅读全文: 图片摘要  文章摘要为了评估能源效率在实现净零排放和应对气候变化方面的重要作用，本文在对学术文献、各种案例研究和行业报告进行全面分析的基础上，重点关注主要能效领域和技术性进步。本文首先概述了全球努力，包括《巴黎协定》和可持续发展目标，这些努力推动了各个部门提高能源效率举措的实施。该文检验了有助于节约能源和脱碳的关键技术创新，如先进制造业、节能建筑设计、交通电气化和智能电网整合。它还讨论了鼓励提高能源效率的政策框架、监管激励和金融机制。该研究提供了不同战略和举措的详细成果，展示了来自不同地区在交通、城市规划、发电和工业方面的成功案例研究。它说明了各国如何有效地实施能效措施以减少排放和实现气候目标。此外，评估报告探讨了包括人工智能、大数据和区块链在内的新兴技术在优化能源管理、增强电网灵活性和进一步提高效率方面的潜力。尽管取得了以上这些进展，但审查明确了阻碍节能实践广泛实施的几个关键障碍：财务、技术和行为挑战。最后，报告提出了克服这些障碍的战略，强调需要有针对性的政策、创新的商业模式和更多的消费者参与。本综述通过综合成功的案例研究和突出新兴的解决方案，强调了能源效率对实现可持续的净零未来的重要性。引言本研究的新颖之处在于它全面综合了能源效率技术的最新进展及其在实现净零排放方面的关键作用。与以往关注孤立部门或技术的综述不同，本研究呈现了跨各个领域的能源效率的整体视角，包括交通运输、发电、城市发展和工业。它整合了各种案例研究、当前政策框架以及区块链、大数据和人工智能等新兴技术，为这些创新如何优化能源管理和加速脱碳提供了新的见解。此外，该研究还强调了阻碍节能实践广泛应用的技术、财务和行为方面的挑战，并提出了克服这些障碍的可行战略。通过将特定行业的成功案例与关注尖端技术和全球政策框架相结合，本综述为如何在促进经济增长的同时实现雄心勃勃的气候目标提供了新的视角。图1强调了通过能源效率实现净零排放的关键要素，包括技术创新和政策框架。本研究的具体目标是：(a)审查来自不同国家的交通、电力、城市发展和工业领域的能效举措成功案例研究，利于深入了解不同地区如何应对能源挑战并在实现其气候目标方面取得进展；(b)探索区块链、大数据和人工智能等新兴技术在优化能源管理、提高效率和加速脱碳方面的潜力；(c)确定阻碍广泛采用能效措施的主要技术、财务和行为障碍，并提出克服这些挑战的战略建议；(d)评估政策和监管框架在促进提高能效方面的作用，并概述实现雄心勃勃的气候目标所需的基本战略。总体而言，本综述全面概述了能源效率如何有助于实现净零排放和全球气候目标，解决了必要的技术创新和成功所必需的战略框架。  图1. 通过能源效率、技术创新和政策框架的结合实现净零排放的不同要素提高能源效率势在必行支持全球能源转型，提高能源效率至关重要。能源效率倡议有可能减少高达55%的排放量，这是朝着可持续能源解决方案的方向迈出的一大步。在向吊扇等节能设备过渡方面，全球有很大的潜力。例如，节能风扇的功率大约为25瓦，而传统风扇的功率通常在70瓦左右。有超过10亿家庭使用风扇，当这一数据在国际上应用时，整体节能效果变得令人难以置信。所以在经历了十年来最糟糕的表现之后，能源效率趋势有望恢复到十年来的正常水平。然而，要实现IEA《到2050年净零排放情景》中概述的目标，进展速度必须在目前水平的基础上翻一番。作为衡量经济能源效率的关键指标，全球能源强度[图2]预计将在2021年下降1.9%，从2020年0.5%的微弱增长中恢复。在过去五年中，能源强度的年均改善幅度为1.3%，远低于2050年净零排放情景中2020-2030年期间设定的4%的目标，而2011年至2016年期间的这一改善幅度为2.3%。2021年，随着经济复苏，全球能源需求预计将增长约4%，恢复到大流行前的水平。前一年，由于消费减少以及从酒店和旅游等能源密集型较低的行业转移，能源效率面临挑战。虽然不确定今年能源强度的改善是否意味着稳定的复苏，但已经出现了积极的迹象，包括政府在效率方面的支出增加、投资增加以及新的气候承诺，这些都与COVID-19大流行的复苏战略有关。发达经济体是政府能效投资分配不均的主要受益者。其他地区的政府有很大的机会通过复苏计划增加支出，这可能会促进就业和刺激经济。根据IEA的2050年净零排放情景，从一开始就专注于能效法规可能会增加对建筑改造、节能电器和其他项目的投资，从而到2030年创造的就业机会增加两倍。这将导致几项建筑工程以及热水装置、供暖和制冷系统的安装。即使许多职位中很多与适合现有的技能组合相匹配，政府仍然可以通过资助培训计划来增加获得这些机会并减少技能短缺的可能性。  图2. 逐年能源强度改善情况（2011-2016 年五年平均值，净零排放情景：IEA 2050 年净零排放情景，2020-2030 年强度改善，十年平均值）。即使许多职位中很多与适合现有的技能组合相匹配，政府仍然可以通过资助培训计划来增加获得这些机会并减少技能短缺的可能性。能效举措所减少的电力消耗相当于太阳能和风能产生的电力总和。根据对包括美国、中国和欧盟在内的九个主要国家和地区的调查[图3]，效率要求在2018年节省了近1500太瓦时的电力，相当于当年这些地区风能和太阳能发电的总和。在拥有最完善项目的国家，这种影响是巨大的;电器节能计划节省了大约15%的总发电量。如果其他国家的用电量也能提高15%，中国目前的用电量可能会减少一半，即3500太瓦时。  图3. 选定国家/地区的能源效率标准和标签计划的影响。 经过审查的研究为能源效率提供了多样而又互补的见解，揭示了不同部门和地区之间技术、政策和社会经济发展之间的复杂关系。Ibekwe、Umoh等人的研究突出了能源效率的多面性，说明了技术创新、政策措施和社会经济因素必须协调工作，以应对全球能源挑战并促进可持续发展。 本文通过考察欧盟、美国、中国、印度和巴西等不同地区的主要国家，突出了能源转型、可再生能源采用、政策框架和技术创新方面的不同方法。这些通过比较突出了不同国家在追求净零排放的过程中遇到的挑战和机遇，根据每个国家的具体情况进行量身定制的多种途径。使人们更清楚地了解全球努力，并为加快气候行动的未来战略提供信息。提高能效的技术工业部门的节能技术在工业部门，节能技术对于增加产出、降低成本和尽量减少对环境的影响至关重要。包括更有效地将电能转换为机械能的高效电机，先进过程控制系统、热电联产(CHP)系统、废热回收系统、能源管理系统(EMS)提供能源使用的全面监控和优化，使企业能够识别低效率并实施有针对性的改进。此外，结合风能和太阳能等可再生能源有助于实现可持续发展目标并减少对化石燃料的依赖。但诸如高昂的前期成本、对专业技术知识的需求以及监管限制等挑战可能会阻碍广泛采用。然而，人工智能、物联网(IoT)和数字化的进步可以进一步增强流程优化和预测性维护，使能源效率更加实用和有效。最终，采用节能技术不仅对满足监管要求至关重要，而且可以作为一项战略投资，为全球企业带来长期的财务和环境效益。表1详细说明了工业部门的节能技术。表1. 总结工业领域的各种节能技术  建筑能效减少建筑能源使用的全球重要性已显著增加。采用节能建筑和运营实践对于未来发展可持续城市至关重要。创建节能建筑的第一步是在设计阶段采用被动式太阳能设计技术。在施工过程中，必须使用低能耗的建筑材料和低能耗的施工设备。在建筑运营方面，集成光伏电气化和水加热等可再生能源系统融入建筑结构中。为了确保能源效率和减少全球变暖的影响，在施工过程中使用低隐含能量的材料至关重要。除了使用可持续材料外，在建筑物中加入节能电器也很重要，包括LED灯、风扇、空调和冰箱；此外，实施自动关灯的照明控制系统有助于进一步减少能源浪费，提高整体能源效率。生物气候设计通过使建筑物与当地温度和环境条件保持一致，在提高能源效率方面发挥着至关重要的作用。生物气候设计不仅可以减少建筑的能耗和碳足迹，还可以创造更健康、更舒适的环境。此外，表2描述了建筑中为提高能源效率而应用的不同节能技术。表2. 建筑能效的不同节能技术  节能运输节能运输对减少温室气体排放和实现可持续出行至关重要。其主要战略之一是采用公共交通系统，降低整体能源消耗，缓解交通拥堵。此外，将可再生能源提供动力的电动汽车(ev)整合到交通网络中，标志着从不太环保的选择转向重大转变，开发电动汽车充电基础设施至关重要。 推广主动交通方式、传统汽车燃料技术的进步、创新的交通管理技术、智能交通系统(ITS)通过利用数据分析和实时信息来优化交通流量，进一步增强了这一效果，最终降低整个交通网络的能源使用。 鼓励使用替代燃料，如天然气、氢气和生物燃料，可以减少我们对化石燃料的依赖，减少交通对环境的影响。另外高公众意识的活动还使公民了解节能交通的好处，促进与可持续发展目标相一致的行为改变。 一项全面的节能交通战略应包括公共交通、电动汽车和替代燃料汽车、主动交通方式和智能交通管理系统。通过整合这些方法，社区可以应对城市化和气候变化带来的挑战，同时开发可持续的交通系统，提高居民的生活质量，减少排放，节约能源。随着我们迈向更加可持续的未来，节能交通对于实现全球环境目标和创建有弹性、宜居的社区至关重要。为了满足这一需求，政府和企业正在大力投资开发电动汽车充电网络。要确保快速、广泛和负担得起的充电，特别是在农村和欠发达地区，仍有一些障碍需要克服。 电动公交车和工程车辆作为一种替代方法正在兴起，尤其是在城市地区。电动公交车目前占中国深圳等城市公交车队的30%以上，为城市交通系统面临的基础设施挑战提供了一个潜在的解决方案。为了最大限度地减少停车时间，这些公交车通常使用固定路线的快速充电系统，在特定的终点站或车站充电。此外，在指定的枢纽，为电动工程车辆配备高容量快速充电技术。这种模式为重型车辆和公共车辆提供了可靠而灵活的选择，同时减少了对广泛的公共充电基础设施的需求。 总之，城市可以通过发展充电基础设施和实施创新解决方案(如公交车和重型机器的固定位置充电)来应对电动汽车采用方面的挑战，并在可持续交通系统方面取得重大进展。 提高能源效率的战略措施 减少能源使用、降低排放和实现净零目标在很大程度上依赖于能源效率战略性举措。这些倡议涵盖了广泛的策略，包括基于市场的方法、技术进步和政府监管框架。其中一个关键策略是实施建筑规范和能源效率标准，确保新建建筑和翻新工程满足特定的节能要求。政府可以通过提供赠款、税收减免或补贴等财政激励措施，进一步鼓励企业和消费者采用节能技术。此外，能源管理系统（EMS）在建筑、基础设施和工业中的整合有助于持续监测、控制和优化能源消耗。更大规模的数字解决方案和智能电网技术，如大数据和人工智能，可以提高配电效率，减少损失，并促进可再生能源的整合。碳定价、排放交易计划和能源绩效标签等政策举措为生产者和消费者提供了财政激励，从而提高了能源效率。此外，行为干预措施，包括公众意识运动和需求侧管理项目，对于鼓励个人和企业养成节能习惯至关重要。高效的城市设计、推广节能公共交通和交通车队电气化将进一步支持能效目标的实现。最后，鼓励全球合作和信息交流可以加速全球最佳实践的应用，确保能源效率战略能够适应不同的地理和经济背景。这些战略行动结合起来，就形成了一种全面的方法，以提高全行业的能源效率，减少排放，并努力实现可持续的净零未来。 实现净零排放需要一项侧重于几个关键领域的综合战略[图4]。这包括使能源系统脱碳、关键行业电气化、提高能源效率以及采用除碳方法。向可再生能源过渡、提高建筑和工业效率、采用碳捕集技术以及实施循环经济实践是这一进程中的重要步骤。为了推动全球在可持续发展和气候适应能力方面取得进展，政策制定者、行业和个人需要共同努力。此外，碳定价、促进可持续消费和增加清洁技术投资等战略[表3]将在实现净零排放和能源效率方面发挥关键作用。表3. 实现净零排放和能源效率的不同战略措施   图4. 实现净零排放的不同优先领域 可再生能源消费模式 可再生能源采用的增长可归因于130多个国家持续的立法支持。2024年至2030年间，交通、供暖和电力部门对可再生能源的使用预计将增长近60%[图5]。因此，可再生能源占能源消费总量的比例将从2023年的13%增长到2030年的20%以上。这些支持包括财政激励、补贴和监管措施，旨在加速可再生能源技术的使用。最近的研究都强调了政策框架和技术创新在促进可再生能源采用方面的至关重要性。同时强调了制定区域特定战略的必要性，需要稳定有效的能源政策来实现全球可持续的能源转型。  图5. 可再生能源在全球最终能源消费中各部门的份额 不同建筑环境下的能源消耗 全球化推动的财富和人口增长使二氧化碳排放和全球能源消耗仍在持续上升。建筑、交通、工业以及农业和林业等小型企业是全球消耗能源的主要部门。其中建筑是最大的消费者，其次是交通运输和工业。这一趋势即使在2019冠状病毒病大流行和2008年经济衰退期间也持续存在。未来的预测表明，除非执行更严格的法规，否则建筑能源使用量将继续上升，特别是在发展中国家。建筑约占全球能源消耗的三分之一，二氧化碳排放量的25%。在俄罗斯(42%)、欧盟(41%)、日本(37%)和美国(34%)等高消费国家，这些数字甚至更高。这一重大影响使建筑成为气候政策的核心，因为它们具有提高能源效率和利用可再生能源的潜力。表4总结了基于不同组成部分的不同建筑环境的能源消耗模式。 表4. 影响建筑环境能耗模式的不同因素  建筑物的能源结构是一个重要的考虑因素，因为它对CO2排放和一次能源消耗都有重大影响。Yang等人研究了电力、生物燃料、天然气和可再生能源等不同能源如何影响建筑性能。然而，衡量可再生能源，特别是生物质的使用仍然具有挑战性，特别是在严重依赖生物质的低收入国家。此外，热泵等技术增加了供暖用电量，使情况更加复杂。化石燃料仍然主导着供暖，而电力主要用于制冷，因为天然气驱动的冷却系统市场有限。 许多研究调查了影响建筑能源效率的技术、环境和社会经济因素。例如，Wang等人研究强调了降低建筑能耗的复杂性。数字孪生技术等技术进步和绿色空间等设计干预显示出希望，但没有通用的解决方案。包括优化基础设施和促进消费者行为改变在内的各种方法强调了采取多方面战略的必要性。每项研究都提供了有价值的见解，同时强调了应对数据挑战和针对不同地区和建筑类型的特定背景量身定制解决方案的重要性。能源效率的未来:前景与挑战展望：高效利用能源已成为全球应对气候变化、加强能源安全和促进可持续经济增长的关键。由于各种趋势和新兴技术的发展，预计未来能源效率格局将发生变化。这篇全面的综述探讨了机器学习和人工智能(AI)、大数据和分析的重要性、区块链技术、氢的潜力和其他创新解决方案，以及全球能源效率进步的整体机会等关键主题。人工智能和机器学习在能源管理中的应用：AI和机器学习正在通过提供先进的方法来优化各个行业的能源使用，从而改变能源管理技术。这些技术利用算法和数据分析来识别能源消耗趋势，使企业能够做出更明智、更有效的决策。AI和机器学习算法可以帮助企业预测需求趋势，并相应地调整其能源供应，从而优化整体能源消耗；由AI驱动的预测性维护模型增强了能源密集型设备的运行效率，并最大限度地减少停机时间；此外，将人工智能（AI）与能源管理系统（EMS）相结合，可以实时监控和控制整个组织的能源使用。通过利用来自电网的实时定价信号，这些智能能源管理系统可以优化电力消耗并自动采取节能措施。大数据和分析的作用：大数据的兴起为提高能源效率创造了新的机遇，组织可以通过从各种来源收集的大量数据中提取见解来增强其能源管理流程。先进的分析平台可以处理智能电表、物联网传感器和智能设备产生的大量能源数据，帮助企业识别效率低下的和需要改进的地方；大数据分析加速了能源审计的过程。通过将其绩效与行业标准进行比较，组织可以为能源效率设定现实的目标，并跟踪其进展情况。这种数据驱动的方法培养了持续改进的文化。公用事业公司还可以利用大数据制定需求响应计划，鼓励客户在高需求期间减少或转移能源使用。另外，分析可以预测高峰使用时间，促进与客户的实时沟通，提供减少消耗的激励措施，这有助于稳定电网并优化能源分配。区块链在能效提升和去中心化能源市场中的应用：区块链技术提高能源基础设施的整体效率，并通过促进安全透明的交易来实现点对点能源交易，达到去中心化能源市场和提高能源效率的目的。点对点交易模式减少了对集中式能源供应商的依赖，促进了竞争，压低了价格。另外，该系统通过允许消费者以有竞争力的价格出售其剩余能源，来鼓励使用可再生能源。氢能和其他新兴技术的潜力：氢能在难以实现电气化的行业实现脱碳的过程中已成为一种有前景的替代能源载体。氢气可以通过电解等方法生产，电解利用可再生能源将水分解成氢和氧。然后，这种绿色氢可以作为工业过程、运输和供暖中化石燃料的清洁替代品用于燃料电池中。此外其他技术如碳捕集和封存(CCS)、智能电网技术和先进的电池存储技术对提高能源效率至关重要。先进的电池可以更好地将可再生能源整合到电网中，而碳捕集和封存有助于降低化石燃料消耗的排放。综上，区块链、人工智能和大数据分析的整合不仅是一个理论概念，更是一个正在积极地塑造未来的可持续性和能源效率的现实。实现净零排放的挑战：应对气候变化需要通过提高能源效率实现净零排放，但在此过程中可能会遇到一些障碍。应对这些挑战需要包括政府、企业和社区等多个利益攸关方在内的多维战略。包括初始成本、技术整合、缺乏意识、监管障碍、数据差距、文化阻力、市场限制、经济压力、互联基础设施等.结论和未来研究方向提高能源效率是全球应对气候变化和实现净零排放的一项关键战略。这份全面审查报告调研了能源消费与环境影响之间的复杂关系，强调能源部门转型对于有效应对气候危机至关重要。制定综合政策、开发创新技术和提高公众意识的需求对提高能源效率、减少排放方面变得前所未有的迫切。先进技术的整合、有针对性的举措可以显著减少能源消耗，这说明了能源效率作为可持续发展的关键组成部分具有可行性。 随着可再生能源的不断发展，其与能源效率的联系对于减少碳排放和构建有弹性的能源系统变得越来越重要。尽管存在资金障碍和技术复杂性等挑战，但数字技术的进步和创新的解决方案为提高能源效率提供了新的可能性。为了实现雄心勃勃的气候目标，我们不仅要关注技术进步，还要鼓励社会行为和政策框架的变革。我们可以通过优先考虑能源效率，在推动经济增长的同时，在实现可持续的低碳未来方面取得重大进展。这份报告旨在呼吁各国政府、企业和个人采取行动，认识到能源效率是向可持续能源格局过渡的关键因素。 引用信息: Bera, M.; Das, S.; Garai, S.; Dutta, S.; Roy Choudhury, M.; Tripathi, S.; Chatterjee, G. Advancing energy efficiency: innovative technologies and strategic measures for achieving net zero emissions. Carbon Footprints 2025, 4, 3. http://dx.doi.org/10.20517/cf.2024.48 致谢: 感谢CF 青年编委赵芮熙老师（河北师范大学）对本文进行中文翻译，最终释义以英文原版为主。点击文末“阅读全文”获取原文。  点击阅读CF期刊各话题领域文章CF出版文章整理.xlsx 往期推荐 直播回顾 | 碳足迹系列学术研讨会05- 全球可持续饮食转型: 进展与挑战 直播回顾 | 碳足迹系列学术研讨会04- 区块链在跟踪和减少供应链碳排放中的作用 直播回顾 | 碳足迹系列学术研讨会03- 实现低碳至净零碳城市的机遇和障碍直播回顾 | 在线学术访谈 - 英国社会科学院院士 格罗宁根大学 Klaus Hubacek教授直播回顾 | 碳足迹系列报告05- 清华大学鲁玺教授: 碳中和背景下光伏可持续发展直播回顾 | 碳足迹系列报告04- 香港科技大学(广州)周跃宽 - 清洁能源转型: 从建筑至社区 直播回顾 | 碳足迹系列报告03- 北京航空航天大学谢杨：气候变化应对的健康与经济影响直播回顾 | 碳足迹系列报告02- 上海理工大学黄蓓佳：技术升级加速水泥行业绿色低碳转型直播回顾 | 碳足迹系列报告01- 伯明翰大学单钰理：城市碳排放核算与碳达峰访谈上线 | 浙江大学方恺教授对话新南威尔士大学 Thomas Wiedmann教授CF 特刊征稿 | Global Disparities in Carbon Emissions and FootprintsCF 特刊征稿 | 交通碳中和的挑战与机遇CF 特刊征稿 | 碳中和下城市低碳转型的路径与政策启示CF 特刊征稿 | 实现低碳城市到净零碳城市的机遇和障碍CF 特刊征稿 | 实现建筑碳中和愿景的挑战与机遇CF 特刊征稿 | 探索城市碳排放: 经济发展对环境可持续性的影响目前 CF期刊第十期文章正在筹备中。期刊欢迎向上述专刊进行投稿。所有文章均为开放获取出版，一经发布可立即阅读、下载、分享和引用！真诚欢迎您的投稿！关于期刊  Carbon Footprints，碳足迹（CF, Online ISSN: 2831-932X），是一本由OAE出版公司创办的金色开放获取的国际性期刊，致力于出版有关温室气体（CO2、CH4、N2O等）排放相关知识以及特定时期内直接或间接产生的低碳能源转换和空气污染物、气候变化等领域内容。基于广泛的学术背景，该期刊旨在发表促进对与各种人类活动相关的碳、能源和空气污染物足迹的程度、控制它的模式和过程、碳捕获、利用和存储技术、碳、能源和空气污染物足迹之间相互作用的性质以及影响生态系统、城市系统、工业系统，环境和资源经济政策四大板块相关内容。目前，期刊编委会由主编--来自上海交通大学-联合国工发绿色增长联合研究院院长、上海交通大学环境科学与工程学院院长耿涌教授，以及其他47名成员组成。这些成员分别来自15个国家，44所大学和机构，包括阿尔伯塔大学（加拿大）、麦吉尔大学（加拿大）、北京大学、佛罗里达大学（美国）、滑铁卢大学（加拿大）、清华大学、上海交通大学、伦敦大学学院（英国）、瓦赫宁根大学（荷兰） 、伍斯特理工学院（美国）等。 联系我们 期刊主页: https://www.oaepublish.com/cf 投稿地址: https://www.oaecenter.com/login?JournalId=cf 所有文章: https://www.oaepublish.com/cf/articles作者须知: https://www.oaepublish.com/cf/author_instructions稿件模版: https://www.oaepublish.com/cf/manuscript_templates官方邮箱: carbonfootprints@oaemesas.com   期刊推荐  点击图片了解期刊更多信息 欢迎点击“阅读原文”，获取全文信息 |
