文 | 卡盧比
“雙碳”背景下，能效基準(zhǔn)將作為高耗能行業(yè)供給側(cè)改革的依據(jù)，數(shù)字化轉(zhuǎn)型則給以工業(yè)為代表的高耗能產(chǎn)業(yè)更多低碳化的空間。
就碳排放結(jié)構(gòu)而言，中國的碳排放主要集中于工業(yè)及能源，其中工業(yè)領(lǐng)域占碳排放比例約四成。因此，降低工業(yè)部門高耗能制造業(yè)碳排量，對于實現(xiàn)碳中和目標(biāo)非常關(guān)鍵。
當(dāng)前，一場以碳中和為引領(lǐng)、以高新數(shù)字技術(shù)為依托的產(chǎn)業(yè)革命正在中國乃至全球范圍內(nèi)快速展開。
一方面，數(shù)字技術(shù)應(yīng)用于綠色經(jīng)濟領(lǐng)域，能夠有效促進節(jié)能減排目標(biāo)的達成，助力全球應(yīng)對氣候變化；另一方面，綠色經(jīng)濟理念能夠降低數(shù)字經(jīng)濟的碳排放，幫助數(shù)字經(jīng)濟實現(xiàn)更具環(huán)境友善性的可持續(xù)發(fā)展。
在兩者融合的道路上，西門子已經(jīng)在實踐的道路上走出了相當(dāng)一段距離。在2021年第四屆進博會上，西門子發(fā)布了《西門子中國碳中和白皮書》（下稱白皮書），指出工業(yè)領(lǐng)域排放情景復(fù)雜，需構(gòu)建多維度、全產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋的工業(yè)低碳發(fā)展體系。
在白皮書發(fā)布之際，西門子全球執(zhí)行副總裁，西門子中國董事長、總裁兼首席執(zhí)行官肖松博士表示，“西門子針對重點產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況和減碳痛點，賦能不同企業(yè)的脫碳之路，助力中國實現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)。”
直擊工業(yè)減碳痛點
中國碳排放總量大，碳排放強度高于全球平均水平，同時面臨經(jīng)濟社會現(xiàn)代化和碳減排的雙重挑戰(zhàn)。
“經(jīng)濟發(fā)展與減碳并非不可調(diào)和的矛盾，重點在于解決之道?！痹?022年西門子數(shù)字化工業(yè)集團管理層新年溝通會上，西門子（中國）有限公司執(zhí)行副總裁、西門子大中華區(qū)數(shù)字化工業(yè)集團總經(jīng)理王海濱向界面新聞記者指出。
根據(jù)全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織的研究，中國碳排放的大戶依次是電力、工業(yè)、交通和建筑，幾乎貢獻了全國碳排放量90%以上，工業(yè)約占36%。
工業(yè)部門是中國能源消費、溫室氣體排放的大戶，是中國第一大終端能源消費與碳排放領(lǐng)域，因此降低工業(yè)部門高耗能制造業(yè)碳排量，對于實現(xiàn)碳中和目標(biāo)至關(guān)重要。
工業(yè)領(lǐng)域排放情景復(fù)雜，需構(gòu)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)領(lǐng)域中，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(fù)雜且減碳成本高，因此一直以來被廣泛認(rèn)為是減碳高難領(lǐng)域。
白皮書指出，工業(yè)減碳的難點主要體現(xiàn)在四個方面：一是當(dāng)前中國仍處于工業(yè)化發(fā)展階段，能源消耗量仍在上升，能源需求短期仍會持續(xù)增長；二是中國工業(yè)結(jié)構(gòu)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)；三是由于工業(yè)過程的復(fù)雜性，單一領(lǐng)域或單一工業(yè)過程的碳減排往往收效甚微；四是僅憑現(xiàn)有的可再生能源電氣化手段，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。
從減排路徑看，白皮書指出，一方面可以在政策規(guī)劃端促進高排放行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級，如嚴(yán)控高耗能行業(yè)新增產(chǎn)能及通過政策鼓勵支持高技術(shù)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。
另一方面，可以通過產(chǎn)品的全生命周期能耗需求減量，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(shù)聯(lián)通全局，找到非傳統(tǒng)、高潛力的減碳環(huán)節(jié)。
以河鋼集團有限公司（下稱河鋼）為例，早在2016年，河鋼就與西門子建立全面戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。
西門子先后為河鋼唐鋼新區(qū)“無人”料場、河鋼衡板冷軋軋鋼生產(chǎn)數(shù)字化以及河鋼石鋼工廠搬遷打造數(shù)字化工廠等提供了相應(yīng)的解決方案以及軟硬件支持。
2020年10月底，河鋼石鋼新區(qū)正式投產(chǎn)。在工廠建設(shè)中，西門子利用虛擬仿真技術(shù)搭建河鋼石鋼新區(qū)的數(shù)字化雙胞胎，提前完成工藝流程驗證及工廠布局優(yōu)化，把數(shù)字化融入工廠從設(shè)計階段到建設(shè)階段再到運維階段的全流程，從而幫助河鋼石鋼做到生產(chǎn)透明、降本增效、優(yōu)化運維以及節(jié)能降耗。
王海濱指出，“工業(yè)企業(yè)是能耗大戶，其碳減排的效果對中國‘雙碳’目標(biāo)的實現(xiàn)至關(guān)重要。作為碳減排的主力軍，工業(yè)企業(yè)需要梳理需求，明確規(guī)劃，并在推進碳中和的道路上及時發(fā)現(xiàn)問題，總結(jié)問題，從而促進技術(shù)發(fā)展的不斷進步與良性循環(huán)。”
在工信部中國信息通信研究院發(fā)布的一份關(guān)于數(shù)字化碳中和的報告中指出，數(shù)字技術(shù)主要從降低生產(chǎn)及制造設(shè)備能耗、改善工藝流程、工業(yè)原料及廢料的再利用、工業(yè)能源綜合管理等方面賦能工業(yè)節(jié)能減排，結(jié)合各部分?jǐn)?shù)字技術(shù)賦能成效與各部分的總體占比，數(shù)字技術(shù)賦能工業(yè)減碳比例大致為 13%-22%。
助力工業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型
“數(shù)字化是中國工業(yè)綠色發(fā)展的重要推動力，數(shù)字化與前沿技術(shù)的融合創(chuàng)新，將為企業(yè)節(jié)能減排，實現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)提供根本動能。”王海濱表示。
他進一步指出，業(yè)界對于減碳方面的路徑已有一定的共識，主要包括能源審計和碳足跡計算、直接與間接碳排放的技術(shù)解決方案、碳捕集與封存以及碳交易等。
減碳最首要的就是要厘清碳排放的來源，對于工業(yè)產(chǎn)品而言，碳足跡的精算至關(guān)重要。在2021年第四屆進博會期間，西門子基于區(qū)塊鏈的產(chǎn)品碳足跡可信精算與追溯解決方案獲得由TüV南德意志集團頒發(fā)的“西門子產(chǎn)品碳足跡可信精算與追溯系統(tǒng)評估聲明書”。
該技術(shù)通過工業(yè)邊緣計算，精確追蹤控制器產(chǎn)品生產(chǎn)過程的碳足跡；并針對產(chǎn)品供應(yīng)鏈產(chǎn)生的碳排放，通過區(qū)塊鏈技術(shù)，構(gòu)建一個加密的信任網(wǎng)絡(luò)。
目前解決方案已經(jīng)在西門子安貝格工廠和成都數(shù)字化工廠的PLC產(chǎn)線上成功應(yīng)用，同時，西門子SIMATIC S7-1500 COMPACT 的兩款PLC產(chǎn)品已完成碳足跡核查。
從賦能減排的技術(shù)實現(xiàn)方式來看，白皮書指出，西門子可以從四個方面對工業(yè)減碳賦能。
首先，在全生命周期的低碳設(shè)計方面，西門子基于產(chǎn)品全生命周期低碳化的理念，借助相應(yīng)設(shè)計平臺和管理系統(tǒng)，從設(shè)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；
其次，在低碳替代材料和增材制造方面，白皮書指出可以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(shù)，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；
此外，在生產(chǎn)流程仿真優(yōu)化與管理方面，利用基于數(shù)字孿生的生產(chǎn)流程建模與仿真技術(shù)，針對完整工藝流程建立精準(zhǔn)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(wù)和應(yīng)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。
另外，在高自動化的驅(qū)動鏈節(jié)能減排方面，可以采用高度自動化的先進設(shè)備零部件，提高設(shè)備整體能源利用效率。
在太古可口可樂與西門子的合作項目中，西門子為其量身打造了制造信息系統(tǒng)，并將在兩年內(nèi)推廣至其18家工廠的近100條產(chǎn)線，實現(xiàn)了太古可口可樂所有工廠年節(jié)電約1000萬千瓦時，減少7500噸碳排放。
數(shù)字化企業(yè)解決方案是西門子的核心產(chǎn)品，旨在為各種規(guī)模的企業(yè)提供適合的產(chǎn)品，并為整個價值鏈的整合和數(shù)字化提供一致的解決方案及服務(wù)。西門子的數(shù)字化企業(yè)解決方案針對具體行業(yè)的需求進行了優(yōu)化，幫助客戶縮短產(chǎn)品開發(fā)時間，同時提高生產(chǎn)流程的靈活性和效率。
考慮到更深層次的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，西門子將人工智能、邊緣計算、工業(yè) 5G、自主處理系統(tǒng)、區(qū)塊鏈和增材制造等尖端技術(shù)融入到西門子的數(shù)字化企業(yè)解決方案中，從而推動信息技術(shù)和運營技術(shù)的融合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的智能化使用。
供應(yīng)鏈減碳也是西門子關(guān)注的重點。西門子認(rèn)為工業(yè)產(chǎn)品的碳排放超過90%產(chǎn)生于供應(yīng)鏈流程。只有通過貫穿供應(yīng)鏈的跨環(huán)節(jié)、跨行業(yè)的合作，才能實現(xiàn)產(chǎn)品碳足跡的精準(zhǔn)測算與減碳。
鑒于此，西門子發(fā)起了用于在生產(chǎn)商、供應(yīng)商、客戶、合作伙伴之間交換產(chǎn)品碳足跡數(shù)據(jù)的 Estainium 生態(tài)，并在2021年底首次推出一款用于產(chǎn)品碳足跡信息記錄、精準(zhǔn)計算、可信共享以及查詢的解決方案SiGreen，可實現(xiàn)貫穿供應(yīng)鏈全程的碳排放數(shù)據(jù)可信交換，并可與企業(yè)自身數(shù)據(jù)進行整合，從而獲得真實的產(chǎn)品碳足跡信息。
“西門子數(shù)字化工業(yè)集團主要從兩大維度為客戶實現(xiàn)雙碳目標(biāo)提供技術(shù)支持。”王海濱解釋道，一是變頻器、高效電機、能源管理軟件等數(shù)字化和自動化產(chǎn)品是企業(yè)節(jié)能減排的有力抓手；二是隨著中國“雙碳”目標(biāo)的制定，新能源等相關(guān)產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，而數(shù)字化技術(shù)被更廣泛地應(yīng)用其中。
他認(rèn)為，“不同于‘彎道超車’，‘雙碳’可能倒逼企業(yè)轉(zhuǎn)換‘新賽道’、謀劃‘新布局’，并循序漸進、持之以恒地推進轉(zhuǎn)型。”
在前不久發(fā)布的《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》中明確提出，到2025年，中國70%的規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)要基本實現(xiàn)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化，建成500個以上引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的智能制造示范工廠。
“這讓我倍感鼓舞，數(shù)字化、智能化無疑是中國制造業(yè)未來發(fā)展的正確方向，西門子將繼續(xù)推動中國工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的規(guī)?；l(fā)展，但還有很長的路要走。”王海濱說道。