http://m.007sbw.cn 2021-12-21 10:42 來源:西門子工業(yè)業(yè)務領域
2021年進博會期間,《西門子中國碳中和白皮書》正式發(fā)布,為重點產(chǎn)業(yè)碳中和目標的實現(xiàn)提供路線規(guī)劃建議并分享全球?qū)嵺`經(jīng)驗。作為西門子中國落實“零碳先鋒計劃”的重要舉措之一,白皮書逐一分析了工業(yè)、交通、建筑和能源等領域的減碳挑戰(zhàn)與機遇,并提供西門子在這些領域的咨詢、解決方案、創(chuàng)新科技及成功案例,為行業(yè)綠色發(fā)展提供指引。
以下是白皮書中針對工業(yè)領域的內(nèi)容節(jié)選。
工業(yè)領域排放情景復雜,需構建多維度、全產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋的工業(yè)低碳發(fā)展體系
工業(yè)生產(chǎn)中,鋼鐵、石化、水泥等傳統(tǒng)能源密集型產(chǎn)業(yè)的碳排放較高,其過程復雜且減碳成本高,因此一直以來被廣泛認為是減碳高難領域。工業(yè)領域的碳中和之路存在諸多挑戰(zhàn)。
首先,中國當前仍處于工業(yè)化發(fā)展階段,能源消耗量仍在上升,針對能源的需求短期仍會持續(xù)增長。其次,中國工業(yè)結(jié)構以重工業(yè)為主,有大量使用煤炭與石油等化石能源的環(huán)節(jié)。另外,由于工業(yè)過程的復雜性,單一領域或單一工業(yè)過程的碳減排往往收效甚微。更緊迫的是,僅憑現(xiàn)有的可再生能源和電氣化手段的應用,只能降低高耗能產(chǎn)業(yè)中少量低位熱能部分的碳排放,無法解決因原料和高位熱能而產(chǎn)生的絕大多數(shù)碳排放。
目前中國鋼鐵生產(chǎn)以長流程為主,燒結(jié)和高爐-轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)是碳排放核心環(huán)節(jié);短流程電爐煉鋼雖有明顯碳排優(yōu)勢,但生產(chǎn)成本差距較大。
碳排放量比較集中且單個排放源排放量大且強度較高。
主要碳排放來源于原料在煅燒過程中分解產(chǎn)生的大量二氧化碳排放以及生產(chǎn)能耗排放。
工業(yè)領域未來減排路徑
政策規(guī)劃端實現(xiàn)高排放行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級
一方面,須嚴格控制傳統(tǒng)高耗能行業(yè)新增產(chǎn)能,調(diào)整產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)結(jié)構;另一方面,通過政策鼓勵并支持現(xiàn)代高技術產(chǎn)業(yè)和先進制造業(yè)、數(shù)字工業(yè)等新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
產(chǎn)品全生命周期能耗需求減量
鼓勵探索在工業(yè)部門價值鏈的不同節(jié)點減少能源需求的可行性,針對重工業(yè)領域原料和生產(chǎn)過程的碳減排挖掘更大的潛力。同時,工業(yè)(尤其是制造業(yè))擁有大量原始數(shù)據(jù),行業(yè)整體應逐步轉(zhuǎn)型,以數(shù)據(jù)驅(qū)動生產(chǎn)制造,通過人工智能、數(shù)字孿生等技術聯(lián)通全局,找到非傳統(tǒng)、高潛力的減碳環(huán)節(jié)。
工業(yè)領域技術賦能減排
全生命周期的低碳設計
基于產(chǎn)品全生命周期低碳化的理念,借助相應設計平臺和管理系統(tǒng),從設計層面減少產(chǎn)品原材料消耗,實現(xiàn)產(chǎn)品輕量化,提高其生產(chǎn)運輸效率,簡化產(chǎn)品回收或報廢流程,減少工業(yè)產(chǎn)品在全生命周期內(nèi)的能源消耗和碳排放量。
低碳替代材料和增材制造
尋求合適的低碳材料進行替換,提高產(chǎn)品及原材料的回收利用率;發(fā)展增材制造技術,減少產(chǎn)品在生產(chǎn)制造過程中的原材料浪費;對高度定制化、非批量、不繼續(xù)生產(chǎn)的產(chǎn)品部件采用增材制造,避免開模等流程的能耗浪費。
生產(chǎn)流程仿真優(yōu)化與管理
利用基于數(shù)字孿生的生產(chǎn)流程建模與仿真技術,針對完整工藝流程建立精準的穩(wěn)態(tài)及動態(tài)機理模型,實現(xiàn)虛擬世界和現(xiàn)實世界的互聯(lián)互通,打破軟件、服務和應用開發(fā)之間的壁壘,最終對現(xiàn)有生產(chǎn)工藝流程提供優(yōu)化決策建議,減少產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的原材料和能源消耗。借助仿真優(yōu)化,可以實現(xiàn):
高自動化的驅(qū)動鏈節(jié)能減排
采用高度自動化的先進設備零部件,提高設備整體能源利用效率。如通過高性能變頻及伺服驅(qū)動隨時調(diào)節(jié)速度和扭矩,確保傳動系統(tǒng)即使在部分負載運行時也能高效運行;通過伺服驅(qū)動系統(tǒng)在設備工藝生產(chǎn)中實現(xiàn)精準控制與高階動態(tài)響應,提高整體生產(chǎn)效率的同時減少能源消耗;運用具有能量回饋功能的變頻器將工藝生產(chǎn)中的部分能量做反向傳輸,例如將制動能量轉(zhuǎn)換為傳動系統(tǒng)需要的動能。
另外,驅(qū)動鏈數(shù)字化可以利用虛擬仿真優(yōu)化設計,識別錯誤的規(guī)劃或過度設計;也可以通過云或邊緣計算能力,高效采集并分析運行數(shù)據(jù),實現(xiàn)故障預維護及能耗分析,最終達到有效減少整個傳動系統(tǒng)碳排放的效果。
西門子最佳實踐分享
可口可樂 — 漯河工廠能源管理系統(tǒng)
可口可樂漯河工廠與西門子密切合作,推行能源管理體系,建立自動、實時的能源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),具備強大、靈活的能源數(shù)據(jù)分析,如班組、批次、時間區(qū)間;實現(xiàn)能源消耗與能源成本透明化,為成本分攤、績效考核提供了一個公開、公平、公正的數(shù)據(jù)支撐平臺。應用西門子能源管理體系后,可口可樂漯河工廠水利用率提升 20%,年節(jié)水量達8.2萬噸,二氧化碳年排放量減少3,149噸,成為第一個通過 LEED 鉑金級認證的快速消費品行業(yè)企業(yè)。
太古可口可樂生產(chǎn)線
河鋼 — 數(shù)字化轉(zhuǎn)型
河鋼唐鋼新區(qū)在建設過程中推動裝備大型化、智能化和綠色化,達到全流程工藝的碳減排。西門子智能無人化料場(世界首座大規(guī)模的鋼鐵企業(yè)數(shù)字化料場)解決方案助力河鋼唐鋼新區(qū)實現(xiàn)綠色低碳無人化物流。河鋼衡板冷軋軋鋼生產(chǎn)的主要能源介質(zhì)有電、水、壓縮空氣、乳化液等。西門子基于MindSphere的智慧軋機解決方案助力河鋼衡板實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的實時能源消耗信息的檢測,進一步發(fā)現(xiàn)可利用的節(jié)能點,減少能源浪費,從而降低能源成本,提高企業(yè)效益。
河鋼唐鋼高強汽車板生產(chǎn)線
“西門子零碳先鋒計劃”
西門子已在中國啟動“西門子中國零碳先鋒計劃”,以數(shù)字化創(chuàng)新和跨領域知識與經(jīng)驗,攜手各方伙伴共創(chuàng)綠色生態(tài),賦能打造端到端的零碳產(chǎn)業(yè)鏈,助力中國實現(xiàn)“雙碳”目標。面向未來,西門子將持續(xù)在中國落實節(jié)能舉措,加強精益和數(shù)字化生產(chǎn),推動自身運營的減碳進程。此外,西門子力爭至2025年在中國幫助超過500家重點供應商加速減碳步伐,助力數(shù)十個行業(yè)的上萬家客戶節(jié)能增效,推動產(chǎn)業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型。