安科瑞 陳聰

摘要：汽車(chē)碳排放是交通領(lǐng)域的主要碳排放來(lái)源，是社會(huì )碳控排的領(lǐng)域之一，降低汽車(chē)生產(chǎn)階段的碳排放量對于汽車(chē)行業(yè)降碳十分重要，建設低碳工廠(chǎng)是降低生產(chǎn)階段汽車(chē)碳排放量的關(guān)鍵措施。本文分析了汽車(chē)生產(chǎn)階段碳排放量的關(guān)鍵影響因素，從頂層設計、基礎設施建設、資源能源應用和生產(chǎn)運營(yíng)管理四個(gè)方面，提出了建設低碳工廠(chǎng)的六項主要措施，為汽車(chē)制造業(yè)低碳工廠(chǎng)的建設提供借鑒。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)制造；低碳工廠(chǎng)；實(shí)施路徑

1.背景

自2020年9月22日，主席在第75屆聯(lián)合國大會(huì )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(shí)現碳中和”以來(lái)，黨中央、國務(wù)院高度重視碳達峰、碳中和工作，明確要求扎實(shí)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(dòng)方案。其中工業(yè)領(lǐng)域以推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化升級作為重要的節點(diǎn)，開(kāi)展節能降碳各項工作，推進(jìn)工業(yè)領(lǐng)域低碳工藝革新和數字化轉型，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(lái)已成為我國溫室氣體排放增長(cháng)較快的領(lǐng)域之一。在“雙碳”目標背景下，交通運輸領(lǐng)域面臨嚴峻的減排壓力，推動(dòng)交通領(lǐng)域碳排放達峰和深度減排對全社會(huì )實(shí)現碳達峰、碳中和意義重大。汽車(chē)碳排放是交通運輸領(lǐng)域的主要碳排放來(lái)源，是社會(huì )碳控排的領(lǐng)域之一。根據公開(kāi)數據，汽車(chē)碳排放占我國交通領(lǐng)域碳排放80%以上，占全社會(huì )碳排放7.5%左右，汽車(chē)行業(yè)低碳發(fā)展對交通領(lǐng)域“雙碳”目標的實(shí)現有重要影響。

根據國內外的相關(guān)研究及標準規范，汽車(chē)碳排放一般是指將當年汽車(chē)原材料獲取階段碳排放、生產(chǎn)階段碳排放和當年全社會(huì )保有汽車(chē)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(kāi)采、加工提出、生產(chǎn)制造等過(guò)程的碳排放量，如汽車(chē)所用鋼材生產(chǎn)過(guò)程的碳排放量應計入原材料獲取階段；生產(chǎn)階段是指汽車(chē)制造廠(chǎng)內進(jìn)行整車(chē)制造過(guò)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(chē)使用階段的碳排放量約占汽車(chē)碳排放的九成，通過(guò)發(fā)展清潔能源汽車(chē)可以有效降低該階段的碳排放量?？紤]汽車(chē)碳排放量計算方法的復雜性和降低汽車(chē)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(chē)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(chē)生命周期碳排放核算技術(shù)規范》，對汽車(chē)生產(chǎn)階段的碳排放量計算方法進(jìn)行了說(shuō)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(guò)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(chē)生產(chǎn)階段碳排放量，單位為kgCO2e（千克二氧化碳當量）；

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(guò)程中產(chǎn)生的CO2逸散的量，單位為kgCO2e（千克二氧化碳當量），計算式一般采用缺省值。

通過(guò)以上計算公式可以看出，影響汽車(chē)生產(chǎn)階段的碳排放量的關(guān)鍵因素有兩項，即生產(chǎn)過(guò)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(guò)程碳排放量，應盡量減少過(guò)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(chē)生產(chǎn)沖壓、焊裝、涂裝、總裝四大工藝過(guò)程，主要消耗的能源種類(lèi)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(guò)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(lái)進(jìn)行統計分析，因此降低生產(chǎn)過(guò)程碳排放量應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(zhù)手。

3.低碳工廠(chǎng)的實(shí)施路徑

工廠(chǎng)是汽車(chē)制造開(kāi)展的空間和載體，建設低碳工廠(chǎng)是降低生產(chǎn)階段汽車(chē)碳排放量的關(guān)鍵措施。綜合考慮工廠(chǎng)設計、建設和運營(yíng)的全過(guò)程，主要從頂層設計、基礎設施建設、資源能源應用和生產(chǎn)運營(yíng)管理等四個(gè)方面開(kāi)展低碳工廠(chǎng)的建設。

頂層設計主要是指汽車(chē)工廠(chǎng)的總體設計理念和減少碳排放量的目標設置，通過(guò)低碳理念使整個(gè)工廠(chǎng)的建設和運營(yíng)；基礎設施建設包括汽車(chē)工廠(chǎng)的建筑物、構筑物和相關(guān)設備等硬件設施和軟件設施的建設，低碳基礎設施是實(shí)現低碳工廠(chǎng)的具體支撐；資源能源應用是指生產(chǎn)制造過(guò)程中具體應用到的水、電、氣等各類(lèi)資源和能源，通過(guò)限度得提升清潔能源的比例實(shí)現降低碳排放量的目標；生產(chǎn)運營(yíng)管理包括管理策略的制定和管理系統的建立，低碳工廠(chǎng)需借助智慧化的管理方式，提升生產(chǎn)效率和運營(yíng)水平。具體的實(shí)施路徑如下：

3.1現狀碳核查及確定低碳目標

確定碳排放量計算邊界，根據實(shí)際監測數據（新建工廠(chǎng)參考同類(lèi)工廠(chǎng)的檢測數據），形成碳排放量核查報告，掌握工廠(chǎng)現狀碳排放情況。對比行業(yè)標準、同類(lèi)工廠(chǎng)數據及自身減排要求，確定低碳工廠(chǎng)目標，一般以單位產(chǎn)品碳排放量作為目標。建立碳排放量預測模型，確定預測周期及預測情景，進(jìn)行碳排放量模擬與預測。

圖1汽車(chē)生產(chǎn)階段碳排放核算邊界

3.2開(kāi)展綠色工業(yè)建筑建設

按照我國《綠色工業(yè)建筑評價(jià)標準》GB/T50878、《綠色工廠(chǎng)評價(jià)通則》等相關(guān)標準規范的要求，落實(shí)相關(guān)技術(shù)措施，建設綠色低碳廠(chǎng)。廠(chǎng)房在規劃設計、建設、運營(yíng)全過(guò)程采用BIM技術(shù)，形成完善的建筑基礎數據信息模型。

圖2綠色工業(yè)建筑規劃設計要求

3.3采用低碳的設備設施

優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提升生產(chǎn)設備的能效水平，并減少生產(chǎn)過(guò)程中污染物排放量。提升輔助生產(chǎn)設備設施的能效水平，優(yōu)化聯(lián)合動(dòng)力站的規劃設計，空調設備、動(dòng)力設備、空壓機、照明設施等均采用節能產(chǎn)品，具體措施包括：各公用設備能效比達到2級或以上等級，圍護結構設計滿(mǎn)足節能要求，采用節能燈具并進(jìn)行合理的照明控制，采暖空調系統形式、參數、分區設計合理、節能，對空調系統、工藝系統的余熱廢熱進(jìn)行回收利用等。同時(shí)，做好相關(guān)設備設施的節能運行調適工作，保證設備在狀態(tài)，以達到預定的能效比。

3.4使用綠色低碳的能源保障廠(chǎng)內環(huán)境要求

汽車(chē)工廠(chǎng)大多全年連續運行，根據對北方某汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)調研，其廠(chǎng)房年均運行250天以上，每天連續24小時(shí)運行，其中采暖系統運行天數110天左右，空調系統運行天數80天左右，為維持廠(chǎng)內熱、濕、光環(huán)境其能源消耗導致的碳排放量。因此需提升清潔能源、可再生能源應用比例，引入綠色電力，系統性?xún)?yōu)化工廠(chǎng)能源結構。優(yōu)先利用廠(chǎng)房的屋面資源，設置太陽(yáng)能光伏、太陽(yáng)能熱水等可再生能源設施。提升非傳統水源、循環(huán)用水的應用比例，限度減少自來(lái)水的使用量?？照{末端利用熱回收系統，有效利用余熱和廢熱這種“綠色能源”可有效降低空調采暖耗能，減少碳排放量。

3.5優(yōu)化生產(chǎn)工藝

通過(guò)優(yōu)化生產(chǎn)工藝，為應用低碳生產(chǎn)材料提供條件，同時(shí)降低生產(chǎn)過(guò)程中各類(lèi)材料的耗損，提高各類(lèi)生產(chǎn)廢棄物的回收利用率，是降低汽車(chē)工廠(chǎng)碳排放量的重要措施。根據研究發(fā)現在原材料制造過(guò)程中，鋁的生產(chǎn)過(guò)程及使用情況對全球變暖潛勢的影響很大，加大二次鋁應用比例，并通過(guò)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：空調系統、照明系統、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(jìn)行分項計量，并將計量數據納入統一的低碳管理系統。設備設施采用變頻、群控等措施，根據負荷變化控制開(kāi)啟臺數或設備的頻率，實(shí)現智慧運行，減少設備能耗。開(kāi)展低碳節能診斷與智慧調控，保證低碳工廠(chǎng)處于的運行狀態(tài)。

3.7購買(mǎi)綠電或開(kāi)展碳交易

根據“十三五”期間統計數據，汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放90%來(lái)自于電力導致的排放，通過(guò)上述措施無(wú)法減少的碳排放量，可以通過(guò)購買(mǎi)綠電或者開(kāi)展碳交易的方式進(jìn)一步抵消工廠(chǎng)的碳排放量。通過(guò)綠電或交易，滿(mǎn)足生產(chǎn)清潔用能的需求，實(shí)現經(jīng)濟、社會(huì )、環(huán)境效益的高度統一。

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(kāi)放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數據中臺，建立統一的上下行數據標準，為互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)提供能源物聯(lián)網(wǎng)數據服務(wù)的平臺。用戶(hù)僅需購買(mǎi)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)數據服務(wù)。

該平臺提供數據駕駛艙、電氣安全監測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預付費管理、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(yǔ)言、多終端數據訪(fǎng)問(wèn)。

4.2應用場(chǎng)所

本平臺適用于公寓出租戶(hù)、連鎖小超市、小型工廠(chǎng)、樓管系統集成商、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平臺結構

4.4平臺功能

（1）電力集抄

電力集抄模塊可以實(shí)現對各種監測數據的查詢(xún)、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實(shí)現供配電監控系統的遙測'、遙信、遙控控制，對系統進(jìn)行綜合檢測和統一管理；在數據資源管理方面，可以顯示或查詢(xún)供配電室內各設備運行（包括歷史和實(shí)時(shí)參數，并根據實(shí)際情況進(jìn)行日報、月報和年報查詢(xún)或打印，提高工作效率，節約人力資源。

變壓器監控配電圖

（2）能耗分析

能耗分析模塊采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)，實(shí)現從能源數據采集、過(guò)程監控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過(guò)程的自動(dòng)化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過(guò)程有機結合起來(lái)，運用先進(jìn)的數據處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線(xiàn)生產(chǎn)分析與管理，實(shí)現全廠(chǎng)能源系統的統一調度，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，達到節能降耗和提升整體能源管理水平的目的。

能耗概況

（3）預付費管理

登陸管理：管理操作員賬戶(hù)及權限分配，查看系統日志等功能；

系統配置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數進(jìn)行配置；

用戶(hù)管理：對商鋪用戶(hù)執行開(kāi)戶(hù)、銷(xiāo)戶(hù)、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢(xún)等操作；

售電管理：對已開(kāi)戶(hù)的表進(jìn)行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢(xún)等操作；

售水管理：對已開(kāi)戶(hù)的表進(jìn)行遠程售水、退水、記錄查詢(xún)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(xún)，本系統所有的報表及記錄查詢(xún)，都支持excel格式導出。

預付費看板

（4）充電樁管理

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對接入系統的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地數據采集和監控，同時(shí)對各類(lèi)故障如充電機過(guò)溫保護、充電機輸入輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預警。云平臺包含了充電收費和充電樁運營(yíng)的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務(wù)管理、變壓器監控、運營(yíng)分析、基礎數據管理等功能。

（5）智能照明

智能照明通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區域的室內照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地數據監測，也可以實(shí)現定時(shí)開(kāi)關(guān)策略配置及后臺遠程管理和移動(dòng)管理等，降低路燈設施的維護難度和成本，提升管理水平，并達到一定節能減掛的效果。

監控頁(yè)面

（6）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、電氣火災探測器，對引發(fā)電氣火災的主要因素（導線(xiàn)溫度、電流和剩余電流）進(jìn)行不間斷的數據跟蹤與統計分析，并將發(fā)現的各種隱患信息及時(shí)推送給企業(yè)管理人員，指導企業(yè)實(shí)現時(shí)間的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實(shí)現“防患于未然”的目的。

智慧消防通過(guò)云平臺進(jìn)行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現科學(xué)預警火災、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責任監管等目標。彌補了原先針對“九小場(chǎng)所”和?；飞a(chǎn)企業(yè)無(wú)法有效監控的空白，適應于所有公建和民建，實(shí)現了無(wú)人化值守智慧消防，實(shí)現智慧消防“自動(dòng)化”、“智能化”、“系統化”、用電管理“精細化”的實(shí)際需求。

5.展望

隨著(zhù)我國“雙碳”目標實(shí)施進(jìn)度的不斷推進(jìn)，汽車(chē)行業(yè)的減碳要求將不斷提升，汽車(chē)制造業(yè)建設低碳工廠(chǎng)將成為必然要求。除上述關(guān)鍵措施外，低碳工廠(chǎng)的建設還應關(guān)注以下內容：

（1）與數字化工廠(chǎng)相結合，建立完善的汽車(chē)制造工廠(chǎng)碳排放預測模型，通過(guò)模型預測，把控碳排放關(guān)鍵環(huán)節，挖掘更大的減碳潛力。

（2）加強低碳工廠(chǎng)的系統化建設，進(jìn)一步優(yōu)化能源結構和能源配置，提升能源系統的利用效率，推進(jìn)低碳工廠(chǎng)向近零碳工廠(chǎng)、零碳工廠(chǎng)發(fā)展。

（3）注重綠色運維，形成完善的汽車(chē)制造工廠(chǎng)綠色運維機制，推進(jìn)工廠(chǎng)運行的標準化、低碳化。

（4）借助綠色金融等更多低碳市場(chǎng)工具，拓寬工廠(chǎng)降碳渠道。

參考文獻

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