电子信息技术的绿色节能发展策略分析

　　郑建军

　　【摘 要】随着电子信息技术在各领域广泛应用，其能耗问题愈发凸显，给环境带来了较大压力。本研究通过深入剖析电子信息技术的能耗现状、存在问题及影响因素，针对性地提出绿色节能发展策略，涵盖提高设备能源利用效率、发展绿色通信技术等多个方面，并阐述了绿色节能技术的实施路径。研究表明，这些策略与实施路径可有效降低能耗与环境影响，推动电子信息产业可持续发展，为构建绿色低碳产业体系提供理论与实践支撑。

　　【关键词】电子信息技术；绿色节能；能耗问题；发展策略；实施路径

　　引言

　　电子信息技术作为现代科技的核心驱动力，正以前所未有的深度和广度重塑着全球社会经济格局，在工业制造、金融服务、医疗卫生、教育文化等各领域发挥着革命性的推动作用。随着5G 通信、人工智能、物联网等新一代信息技术的迅猛发展，电子信息产业已成长为支撑数字经济高质量发展的关键基础设施，其创新应用不断催生新业态、新模式，显著提升了社会生产效率和人民生活品质。然而，在这一蓬勃发展态势的背后，隐藏着日益严峻的能源消耗问题——全球数据中心年耗电量已突破2000 亿千瓦时，相当于部分中等国家的全年用电总量；智能终端设备呈指数级增长，预计到2030 年，全球联网设备突破500 亿台；半导体制造作为产业基础，其单条先进工艺生产线年耗电量可达数亿度。这种能源需求的爆炸式增长不仅加剧了全球能源供应压力，更导致了显著的碳排放增加，据国际能源署统计，信息通信技术行业碳排放已占全球总量的2%~3%，且增速远高于其他行业。在应对气候变化、实现“双碳”目标的国际共识下，在绿色低碳发展成为全球战略选择的时代背景下，电子信息产业正面临着技术创新与环境保护的双重挑战，亟需构建从芯片设计、设备制造到系统应用的全产业链节能体系。本文将从材料科学突破、架构优化创新、清洁能源利用、能效标准制定等维度，系统探讨电子信息技术绿色化转型的理论基础与实践路径，为促进产业高质量发展与生态环境保护的协同共进提供理论支撑和解决方案。

　　一、电子信息技术的能耗现状与问题

　　（一）能耗现状

　　在数字化浪潮下，电子信息技术广泛渗透于社会各角落，各类电子信息设备随处可见。其能耗主要集中在计算、通信、存储环节。数据中心作为信息处理中枢，伴随人工智能、大数据技术发展，计算需求猛增，服务器数量增多、运算强度加大，计算环节能耗急剧上升。比如，为训练复杂的人工智能模型，数据中心需长时间运行大量高性能服务器，电力消耗惊人。通信领域，5G 通信技术普及使基站数量大幅增加。为保障信号稳定和高速传输，基站需持续运行，通信环节能耗占比越来越高。一些偏远地区为实现5G 覆盖，增设众多基站，能耗问题更加突出。存储设备也面临挑战，数据量呈爆发式增长，对存储容量和读写速度要求增加，致使能耗显著提升。技术进步带来设备性能提升的同时，也增加了能耗，如新一代高性能芯片，运算速度加快，但功耗比上一代明显增加[1]。

　　（二）主要问题

　　部分电子信息设备在设计阶段对节能因素考虑不足。一些厂商为追求设备的高性能和新功能，往往忽视了能耗问题。例如某些早期的电脑主板，其电源管理芯片效率较低，无法根据设备的实际负载动态调整供电，导致在设备轻载时依然消耗大量电能，造成能源的浪费。随着电子信息设备在全球范围内的普及，设备数量呈现爆发式增长。同时，消费者对设备性能的要求越来越高，促使厂商不断提升设备性能。这两方面因素叠加，使得电子信息技术的能耗增长速度远远超过了能源供应的增长速度。以全球数据中心能耗为例，近年来其能耗年增长率高达两位数，而传统能源供应的增长速度却相对缓慢，这给能源供应带来了巨大压力。电子信息设备的能耗过程伴随着大量的温室气体排放。数据中心的服务器运行需要持续制冷以维持适宜的温度，制冷系统消耗大量电能，而发电过程会产生二氧化碳等温室气体。通信基站的广泛建设也增加了能耗，进一步加剧了温室气体排放。这些排放对全球气候造成了负面影响，引发了一系列环境问题，如全球变暖、海平面上升等[2]。

　　（三）能耗影响因素

　　设备性能对能耗有着关键影响。高性能的芯片通常需要更高的电压和电流来维持其运行，从而消耗更多电能。例如，高端的图形处理芯片，在执行复杂的图形渲染任务时，功率可达数百瓦。使用频率也不容忽视，频繁使用的设备，如每天长时间开机的办公电脑和不间断运行的服务器，其能耗明显高于使用频率低的设备。此外，工作环境对设备能耗也有影响，在高温或低温环境下，设备为了保证正常运行，需要额外消耗能量来调节自身温度，从而增加能耗[3]。

　　（四）节能技术的挑战

　　当前电子信息技术的节能技术面临多重困境。一方面，部分前沿节能技术，像新型低功耗芯片设计技术，还停留在实验室研究阶段，距离大规模商业化应用还有很长的路要走，难以快速投入市场发挥节能作用。另一方面，成本问题成为节能技术推广的一大阻碍，高效的能源管理系统研发和生产成本高昂，许多企业负担不起，导致这些技术难以普及。此外，现有节能技术的应用范围狭窄，通常仅适用于特定设备或场景，无法在整个电子信息产业通用，这大大限制了节能技术的应用效果，难以从整体上降低电子信息技术的能耗[4]。

　　（五）绿色节能发展的紧迫性

　　当下，全球能源储备持续减少，环境污染愈发严重，电子信息技术的绿色节能发展已刻不容缓。电子信息产业作为能耗大户，若不能及时降低能耗，会使能源危机雪上加霜，给全球能源供应带来沉重负担。大量电子信息设备在运行过程中排放的温室气体，也在持续恶化环境。要知道，电子信息产业在经济发展中占据重要地位，其可持续发展至关重要。只有大力投入节能技术的研发与应用，积极推动绿色节能发展，才能让电子信息产业在减少能耗的同时实现可持续发展，进而缓解能源与环境危机，为人类社会的长远发展创造有利条件[5]。

　　三、电子信息技术的绿色节能发展策略

　　（一）提高设备能源利用效率

　　设备设计的初始阶段，就应当将节能理念融入其中。选用低功耗元器件是从硬件层面降低能耗的关键举措。以中央处理器（Central Processing Unit，CPU）为例，如今市场上不断涌现出采用先进制程工艺的低功耗CPU 产品。这些CPU在保持甚至提升运算性能的同时，能够显著降低能源消耗，通过优化电路设计，减少不必要的电路损耗，提高电能，转化为有效运算的效率。在笔记本电脑设计中，采用高效的电源管理芯片，可以根据电脑的运行状态，如屏幕亮度、CPU负载等，智能调整供电功率，避免能源浪费。科学的设备管理对于提高能源利用效率同样至关重要。企业和机构可以运用专业的设备管理软件，实时监控电子信息设备的运行状态。对于长时间闲置的设备，自动进行休眠或关机操作，避免待机能耗。在大型数据中心，通过合理分配计算任务，服务器集群能够根据实际工作量动态调整其运行状态，避免一部分服务器过度负载、一部分服务器闲置的情况，从而提升整体的能源利用效率[6]。

　　（二）发展绿色通信技术

　　通信协议在通信过程的能耗控制方面起着核心作用。传统的通信协议在数据传输过程中，存在较多冗余信息，导致能耗较高。而高效的通信协议，如近年来新兴的一些基于人工智能优化的通信协议，能够智能地对数据进行压缩和编码，减少数据传输量，降低传输过程中的能耗。在5G 通信技术中，新的通信协议优化了信号调制和编码方式，提高了频谱效率，在保证数据高速传输的同时，降低了基站和终端设备的能耗。通信网络结构的优化可以从多个维度展开。在基站布局方面，利用大数据分析和智能算法，根据人口密度、信号需求等因素，精准规划基站位置，避免基站的过度覆盖和重叠，减少能源浪费；引入分布式基站架构，将基站的部分功能模块进行分布式部署，降低集中式基站的能耗；通过优化网络拓扑结构，提高数据传输的路径效率，减少数据传输过程中的跳数，降低传输延迟和能耗。

　　（三）普及绿色存储技术

　　传统的存储技术在能耗方面存在较大的优化空间。研发新型的高效存储技术，如基于相变材料的存储技术，相比传统的闪存存储，具有更低的写入能耗和更快的读写速度。采用多层存储架构，根据数据的访问频率和重要性，将数据存储在不同能耗级别的存储介质上，对访问频率较低的数据，存储在低能耗的大容量存储设备中，以此降低整体存储能耗。数据压缩和去重技术能够有效减少存储设备中数据的冗余。通过先进的数据压缩算法，如无损压缩算法，可以在不损失数据信息的前提下，将数据体积大幅压缩。数据去重技术则可以识别并删除存储设备中的重复数据，只保留一份副本。在企业的数据存储系统中，通过实施数据压缩和去重技术，能够显著减少存储容量需求，进而降低存储设备的能耗。

　　（四）推广绿色使用习惯

　　政府、企业及社会组织应积极利用各种媒体渠道，如网络平台、电视广告、线下宣传活动等，向广大用户普及电子信息设备节能使用的知识和重要性。举办线上节能知识讲座，邀请专家讲解电子信息设备的节能技巧；在社交媒体上发布节能使用的小贴士和案例，增强用户的节能意识。通过宣传，让用户了解到节能使用不仅可以降低个人的用电成本，还能为环保事业做出贡献。培养用户良好的使用习惯是实现绿色节能的重要环节。鼓励用户在不使用电子信息设备时，及时关闭设备电源，避免待机能耗。对于手机、平板电脑等移动设备，合理调整屏幕亮度，根据环境光线自动调节亮度或者手动将亮度设置在合适的水平。在电脑使用过程中，设置合理的休眠时间，在一段时间不操作后自动进入休眠状态，减少能源消耗。

　　（五）政策支持与产业协同

　　政府应制定一系列激励政策，推动电子信息技术的绿色节能发展。设立专项基金，用于支持绿色节能技术的研发和创新项目，鼓励科研机构和企业积极投入节能技术的研究中。对采用绿色节能技术的企业给予税收优惠、财政补贴等支持，降低企业采用节能技术的成本。制定严格的电子信息设备能耗标准，对不符合标准的产品进行限制或淘汰，促使企业提高设备的能源利用效率。电子信息产业的产业链较长，涵盖了设备制造、软件研发、内容服务等多个环节。加强产业链上下游企业的协同合作，共同研发和推广绿色节能技术至关重要。芯片制造商与设备制造商合作，根据设备的节能需求，研发定制化的低功耗芯片；软件开发商与硬件厂商合作，优化软件算法，提高软件在运行过程中的能源利用效率。通过产业协同，形成绿色节能技术研发和应用的合力，推动整个电子信息产业向绿色节能方向发展。

　　四、绿色节能技术的实施路径

　　（一）技术研发与创新

　　加大对绿色节能技术的研发投入是推动电子信息技术绿色发展的核心驱动力。政府、科研机构与企业应形成合力，构建完善的研发体系。政府可设立专项科研基金，引导科研资源向绿色节能技术领域倾斜，鼓励高校和科研机构开展前沿技术研究。企业则需强化自身研发能力，在内部设立专门的研发团队，聚焦低功耗元器件、高效能源管理技术等关键领域。以低功耗芯片研发为例，研发人员需探索新的芯片架构与制程工艺，通过改进电路设计、采用新型半导体材料等方式，降低芯片的能耗。在能源管理技术方面，研发高效的电源转换芯片，提高电能转换效率，减少能量损耗。技术创新并非一蹴而就，需要长期的投入与积累，只有持续推动技术突破，才能从源头上降低电子信息设备的能耗。

　　（二）标准化与规范化

　　制定绿色节能技术的标准和规范是确保技术有效应用与推广的重要保障。标准化组织、行业协会和相关政府部门应共同参与标准制定工作。一方面，统一绿色节能技术的性能指标、测试方法等，让企业在研发和生产过程中有明确的参照依据。例如，针对数据中心的能耗标准，明确规定单位计算能力的能耗上限，促使企业优化数据中心的设备配置与运行管理。另一方面，规范绿色节能技术在不同领域的应用要求，保障技术应用的安全性和可靠性。通过标准化和规范化，不仅能加强企业间的技术交流与合作，避免技术应用的混乱局面，还能提高消费者对绿色节能产品的认知度和信任度，加速绿色节能技术的市场普及。

　　（三）产业推广与应用

　　加强绿色节能技术的产业推广，需要多管齐下。开展产业示范项目是有效的推广方式之一，政府和行业龙头企业可以合作建立绿色节能技术示范基地，展示最新的技术成果和应用案例。例如：在智能工厂中应用先进的绿色节能技术，实现生产设备的智能化管理与节能运行，为其他企业提供可借鉴的实践模式；加强技术培训，提升企业员工对绿色节能技术的理解和应用能力；针对不同行业、不同岗位的需求，制定个性化的培训课程，让技术人员掌握绿色节能技术的原理、操作方法和维护要点。通过技术培训，企业能够更好地将绿色节能技术融入生产流程，在提高生产效率的同时降低能耗；此外，搭建技术交流平台，促进企业间的经验分享与合作，加速绿色节能技术在电子信息产业的广泛应用，推动整个产业向绿色低碳方向转型升级。

　　结语

　　电子信息技术的绿色节能发展，不仅是顺应时代发展的必要举措，更是实现可持续发展的关键路径。实施提高设备能源利用效率、发展绿色通信技术等策略，能切实降低能耗与环境影响。展望未来，持续的技术研发创新不可或缺，可推动绿色节能技术标准化、规范化，强化产业推广应用，是电子信息产业绿色转型的重要方向。各方应积极行动，携手构建绿色、低碳、可持续的电子信息产业，为全球生态环境保护和经济的可持续发展贡献力量，在推动行业进步的同时，实现人与自然的和谐共生。

　　参考文献：

　　[1] 吴志龙.电子信息工程中的绿色设计与可持续发展策略[J].信息产业报道,2024(06):104-106

　　[2] 马宇云.通信智能中电子信息工程技术的发展策略思考[J].科学与信息化,2024(05):61-63

　　[3] 蔡静.探讨信息时代的电子信息技术发展趋势及相关策略[J].信息系统工程,2020(02):126-127

　　[4] 李扬.电子信息机房综合布线的绿色节能[J].电子技术与软件工程,2016(20):15-17.

　　[5] 刘洋,戴浩.通信智能中电子信息工程技术的发展策略探析[J].无线互联科技,2021,18(21):8-9.

　　[6] 张和琴.现代网络技术与电子信息技术的融合应用研究[J].信息与电脑,2023,35(16):197-199.