安科瑞 劉邁

　　摘要：汽車碳排放是交通領(lǐng)域的主要碳排放來源，是社會碳控排的領(lǐng)域之一，降低汽車生產(chǎn)階段的碳排放量對于汽車行業(yè)降碳十分重要，建設(shè)低碳工廠是降低生產(chǎn)階段汽車碳排放量的關(guān)鍵措施。本文分析了汽車生產(chǎn)階段碳排放量的關(guān)鍵影響因素，從頂層設(shè)計、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、資源能源應(yīng)用和生產(chǎn)運營管理四個方面，提出了建設(shè)低碳工廠的六項主要措施，為汽車制造業(yè)低碳工廠的建設(shè)提供借鑒。

　　關(guān)鍵詞：汽車制造；低碳工廠；實施路徑

　　1.背景

　　自2020年9月22日，在第75屆大會上鄭重宣布中國“力爭2030年前二氧化碳排放達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和"以來，高度重視碳達峰、碳中和工作，明確要求扎實做好碳達峰、碳中和各項工作，并抓緊制定2030年前碳排放達峰行動方案。其中工業(yè)領(lǐng)域以推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級作為重要的節(jié)點，開展節(jié)能降碳各項工作，推進工業(yè)領(lǐng)域低碳工藝革新和數(shù)字化轉(zhuǎn)型，提升服務(wù)業(yè)低碳發(fā)展水平。

　　交通運輸是化石能源消耗及溫室氣體排放的關(guān)鍵領(lǐng)域，近年來已成為我國溫室氣體排放增長較快的領(lǐng)域之一。在“雙碳"目標(biāo)背景下，交通運輸領(lǐng)域面臨嚴峻的減排壓力，推動交通領(lǐng)域碳排放達峰和深度減排對全社會實現(xiàn)碳達峰、碳中和意義重大。汽車碳排放是交通運輸領(lǐng)域的主要碳排放來源，是社會碳控排的領(lǐng)域之一。根據(jù)公開數(shù)據(jù)，汽車碳排放占我國交通領(lǐng)域碳排放80%以上，占全社會碳排放7.5%左右，汽車行業(yè)低碳發(fā)展對交通領(lǐng)域“雙碳"目標(biāo)的實現(xiàn)有重要影響。

　　根據(jù)國內(nèi)外的相關(guān)研究及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，汽車碳排放一般是指將當(dāng)年汽車原材料獲取階段碳排放、生產(chǎn)階段碳排放和當(dāng)年全社會保有汽車使用階段碳排放。其中原材料獲取階段，是指資源的獲取和材料的生產(chǎn)階段，包括資源開采、加工提出、生產(chǎn)制造等過程的碳排放量，如汽車所用鋼材生產(chǎn)過程的碳排放量應(yīng)計入原材料獲取階段；生產(chǎn)階段是指汽車制造廠內(nèi)進行整車制造過程的碳排放量，為減少碳排放量需要優(yōu)化生產(chǎn)工藝；汽車使用階段的碳排放量約占汽車碳排放的九成，通過發(fā)展清潔能源汽車可以有效降低該階段的碳排放量?？紤]汽車碳排放量計算方法的復(fù)雜性和降低汽車碳排放措施的多樣性，本文主要討論生產(chǎn)階段的碳排放量。

　　2.汽車生產(chǎn)階段碳排放量的影響因素

　　中汽2021年發(fā)布的《乘用車生命周期碳排放核算技術(shù)規(guī)范》，對汽車生產(chǎn)階段的碳排放量計算方法進行了說明，即生產(chǎn)階段的碳排放量是能源或燃料耗量碳排放量和焊接過程CO2逸散量的總和，具體計算公式如下：

　　CProduction=Σ（Er×CEFr+Er×NCVr×CEFr’）+Mco2（1）

　　式中：CProduction——整車生產(chǎn)階段碳排放量，單位為kgCO2e（千克二氧化碳當(dāng)量）；

　　Er——能源或燃料r的外購量，單位為kWh、m3或kg等；

　　CEFr——能源或燃料r生產(chǎn)的碳排放因子，單位為kgCO2e/kWh、kgCO2e/m3或kgCO2e/kg；

　　CEFr’——能源或燃料r使用的碳排放因子，單位為tCO2e/GJ（噸二氧化碳當(dāng)量每吉焦）

　　NCVr——能源或燃料r的平均低位發(fā)熱量。單位為GJ/t、GJ/104m3；

　　Mco2——焊接過程中產(chǎn)生的CO2逸散的量，單位為kgCO2e（千克二氧化碳當(dāng)量），計算式一般采用缺省值。

　　通過以上計算公式可以看出，影響汽車生產(chǎn)階段的碳排放量的關(guān)鍵因素有兩項，即生產(chǎn)過程中能源或燃料的使用量及其碳排放因子。為降低生產(chǎn)過程碳排放量，應(yīng)盡量減少過程中能源和燃料的使用量，并優(yōu)先選擇碳排放因子較小的清潔能源。

　　分析整車生產(chǎn)沖壓、焊裝、涂裝、總裝四大工藝過程，主要消耗的能源種類包括：電能、燃氣、壓縮氣體、蒸汽、水，而其中的壓縮氣體和蒸汽的消耗量又可以通過空壓機的耗電量、電鍋爐的耗電量或者燃氣鍋爐的消耗量來進行統(tǒng)計分析，因此降低生產(chǎn)過程碳排放量應(yīng)從減少電能和燃氣用量、減少用水量和提升綠電比例等方面著手。

　　3.低碳工廠的實施路徑

　　工廠是汽車制造開展的空間和載體，建設(shè)低碳工廠是降低生產(chǎn)階段汽車碳排放量的關(guān)鍵措施。綜合考慮工廠設(shè)計、建設(shè)和運營的全過程，主要從頂層設(shè)計、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、資源能源應(yīng)用和生產(chǎn)運營管理等四個方面開展低碳工廠的建設(shè)。

　　頂層設(shè)計主要是指汽車工廠的總體設(shè)計理念和減少碳排放量的目標(biāo)設(shè)置，通過低碳理念使整個工廠的建設(shè)和運營；基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)包括汽車工廠的建筑物、構(gòu)筑物和相關(guān)設(shè)備等硬件設(shè)施和軟件設(shè)施的建設(shè)，低碳基礎(chǔ)設(shè)施是實現(xiàn)低碳工廠的具體支撐；資源能源應(yīng)用是指生產(chǎn)制造過程中具體應(yīng)用到的水、電、氣等各類資源和能源，通過限度得提升清潔能源的比例實現(xiàn)降低碳排放量的目標(biāo)；生產(chǎn)運營管理包括管理策略的制定和管理系統(tǒng)的建立，低碳工廠需借助智慧化的管理方式，提升生產(chǎn)效率和運營水平。具體的實施路徑如下：

　　3.1現(xiàn)狀碳核查及確定低碳目標(biāo)

　　確定碳排放量計算邊界，根據(jù)實際監(jiān)測數(shù)據(jù)（新建工廠參考同類工廠的檢測數(shù)據(jù)），形成碳排放量核查報告，掌握工廠現(xiàn)狀碳排放情況。對比行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、同類工廠數(shù)據(jù)及自身減排要求，確定低碳工廠目標(biāo)，一般以單位產(chǎn)品碳排放量作為目標(biāo)。建立碳排放量預(yù)測模型，確定預(yù)測周期及預(yù)測情景，進行碳排放量模擬與預(yù)測。

圖1汽車生產(chǎn)階段碳排放核算邊界

　　3.2開展綠色工業(yè)建筑建設(shè)

　　按照我國《綠色工業(yè)建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50878、《綠色工廠評價通則》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，落實相關(guān)技術(shù)措施，建設(shè)綠色低碳廠。廠房在規(guī)劃設(shè)計、建設(shè)、運營全過程采用BIM技術(shù)，形成完善的建筑基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息模型。

圖2綠色工業(yè)建筑規(guī)劃設(shè)計要求

　　3.3采用低碳的設(shè)備設(shè)施

　　優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提升生產(chǎn)設(shè)備的能效水平，并減少生產(chǎn)過程中污染物排放量。提升輔助生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施的能效水平，優(yōu)化聯(lián)合動力站的規(guī)劃設(shè)計，空調(diào)設(shè)備、動力設(shè)備、空壓機、照明設(shè)施等均采用節(jié)能產(chǎn)品，具體措施包括：各公用設(shè)備能效比達到2級或以上等級，圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足節(jié)能要求，采用節(jié)能燈具并進行合理的照明控制，采暖空調(diào)系統(tǒng)形式、參數(shù)、分區(qū)設(shè)計合理、節(jié)能，對空調(diào)系統(tǒng)、工藝系統(tǒng)的余熱廢熱進行回收利用等。同時，做好相關(guān)設(shè)備設(shè)施的節(jié)能運行調(diào)適工作，保證設(shè)備在狀態(tài)，以達到預(yù)定的能效比。

　　3.4使用綠色低碳的能源保障廠內(nèi)環(huán)境要求

　　汽車工廠大多全年連續(xù)運行，根據(jù)對北方某汽車生產(chǎn)企業(yè)調(diào)研，其廠房年均運行250天以上，每天連續(xù)24小時運行，其中采暖系統(tǒng)運行天數(shù)110天左右，空調(diào)系統(tǒng)運行天數(shù)80天左右，為維持廠內(nèi)熱、濕、光環(huán)境其能源消耗導(dǎo)致的碳排放量。因此需提升清潔能源、可再生能源應(yīng)用比例，引入綠色電力，系統(tǒng)性優(yōu)化工廠能源結(jié)構(gòu)。優(yōu)先利用廠房的屋面資源，設(shè)置太陽能光伏、太陽能熱水等可再生能源設(shè)施。提升非傳統(tǒng)水源、循環(huán)用水的應(yīng)用比例，限度減少自來水的使用量?？照{(diào)末端利用熱回收系統(tǒng)，有效利用余熱和廢熱這種“綠色能源"可有效降低空調(diào)采暖耗能，減少碳排放量。

　　3.5優(yōu)化生產(chǎn)工藝

　　通過優(yōu)化生產(chǎn)工藝，為應(yīng)用低碳生產(chǎn)材料提供條件，同時降低生產(chǎn)過程中各類材料的耗損，提高各類生產(chǎn)廢棄物的回收利用率，是降低汽車工廠碳排放量的重要措施。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)在原材料制造過程中，鋁的生產(chǎn)過程及使用情況對全球變暖潛勢的影響很大，加大二次鋁應(yīng)用比例，并通過工藝優(yōu)化，降低金屬板材的截止率均可大幅降低碳排放水平。

　　3.6搭建智慧低碳運行管理平臺

　　對項目用電，如：空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、工藝、通風(fēng)除塵、其他用電；項目非電能包括生產(chǎn)生活給水、中水、采暖熱水、冷水、壓縮空氣入口等進行分項計量，并將計量數(shù)據(jù)納入統(tǒng)一的低碳管理系統(tǒng)。設(shè)備設(shè)施采用變頻、群控等措施，根據(jù)負荷變化控制開啟臺數(shù)或設(shè)備的頻率，實現(xiàn)智慧運行，減少設(shè)備能耗。開展低碳節(jié)能診斷與智慧調(diào)控，保證低碳工廠處于的運行狀態(tài)。

3.7購買綠電或開展碳交易

　　根據(jù)“十三五"期間統(tǒng)計數(shù)據(jù)，汽車生產(chǎn)過程中的碳排放90%來自于電力導(dǎo)致的排放，通過上述措施無法減少的碳排放量，可以通過購買綠電或者開展碳交易的方式進一步抵消工廠的碳排放量。通過綠電或交易，滿足生產(chǎn)清潔用能的需求，實現(xiàn)經(jīng)濟、社會、環(huán)境效益的高度統(tǒng)一。

　　4.Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺

　　4.1概述

　　Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關(guān)，自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。

　　該平臺提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，并支持多平臺、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。

　　4.2應(yīng)用場所

　　本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運維等領(lǐng)域。

　　4.3平臺結(jié)構(gòu)

4.4平臺功能

　?。?）電力集抄

　　電力集抄模塊可以實現(xiàn)對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、分析、預(yù)警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測'、遙信、遙控控制，對系統(tǒng)進行綜合檢測和統(tǒng)一管理；在數(shù)據(jù)資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內(nèi)各設(shè)備運行（包括歷史和實時參數(shù)，并根據(jù)實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印，提高工作效率，節(jié)約人力資源。

變壓器監(jiān)控配電圖

　?。?）能耗分析

　　能耗分析模塊采用自動化、信息化技術(shù)，實現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程有機結(jié)合起來，運用*的數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進行離線生產(chǎn)分析與管理，實現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、有效利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達到節(jié)能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

能耗概況

（3）預(yù)付費管理

　　登陸管理：管理操作員賬戶及權(quán)限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；

　　系統(tǒng)配置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數(shù)進行配置；

　　用戶管理：對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；

　　售電管理：對已開戶的表進行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；

　　售水管理：對已開戶的表進行遠程售水、退水、記錄查詢等操作；

　　報表：提供售電、售水財務(wù)報表、用能報表、報警報表等查詢，本系統(tǒng)所有的報表及記錄查詢，都支持excel格式導(dǎo)出。

預(yù)付費看板

　?。?）充電樁管理

　　通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預(yù)警。云平臺包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務(wù)管理、變壓器監(jiān)控、運營分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能。

　?。?）智能照明

　　智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區(qū)域的室內(nèi)照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進行不間斷地數(shù)據(jù)監(jiān)測，也可以實現(xiàn)定時開關(guān)策略配置及后臺遠程管理和移動管理等，降低路燈設(shè)施的維護難度和成本，提升管理水平，并達到一定節(jié)能減掛的效果。

監(jiān)控頁面

　?。?）安全用電

　　安全用電采用自主研發(fā)的剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災(zāi)探測器，對引發(fā)電氣火災(zāi)的主要因素（導(dǎo)線溫度、電流和剩余電流）進行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計分析，并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時推送給企業(yè)管理人員，指導(dǎo)企業(yè)實現(xiàn)時間的排查和治理，達到消除潛在電氣火災(zāi)安全隱患，實現(xiàn)“防患于未然"的目的。

　　智慧消防通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。原先針對“九小場所"和?；飞a(chǎn)企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白，適應(yīng)于所有公建和民建，實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"、用電管理“精細化"的實際需求。

　　5.展望

　　隨著我國“雙碳"目標(biāo)實施進度的不斷推進，汽車行業(yè)的減碳要求將不斷提升，汽車制造業(yè)建設(shè)低碳工廠將成為必然要求。除上述關(guān)鍵措施外，低碳工廠的建設(shè)還應(yīng)關(guān)注以下內(nèi)容：

　　（1）與數(shù)字化工廠相結(jié)合，建立完善的汽車制造工廠碳排放預(yù)測模型，通過模型預(yù)測，把控碳排放關(guān)鍵環(huán)節(jié)，挖掘更大的減碳潛力。

　?。?）加強低碳工廠的系統(tǒng)化建設(shè)，進一步優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和能源配置，提升能源系統(tǒng)的利用效率，推進低碳工廠向近零碳工廠、零碳工廠發(fā)展。

　?。?）注重綠色運維，形成完善的汽車制造工廠綠色運維機制，推進工廠運行的標(biāo)準(zhǔn)化、低碳化。

　?。?）借助綠色金融等更多低碳市場工具，拓寬工廠降碳渠道。

　　參考文獻

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