降本又减碳！汽车工厂低碳改造如何实现“投资三年回本、年省成本超千万”？-电子发烧友网

程瑜 187 0211 2087

安科瑞电气股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：汽车碳排放是交通领域的主要碳排放来源，是社会碳控排的领域之一，降低汽车生产阶段的碳排放量对于汽车行业降碳十分重要，建设低碳工厂是降低生产阶段汽车碳排放量的关键措施。本文分析了汽车生产阶段碳排放量的关键影响因素，从顶层设计、基础设施建设、资源能源应用和生产运营管理四个方面，提出了建设低碳工厂的六项主要措施，为汽车制造业低碳工厂的建设提供借鉴。

关键词：汽车制造；低碳工厂；实施路径

1.背景

自2020年9月22日，习近平主席在第75届联合国大会上郑重宣布中国“力争2030年前二氧化碳排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”以来，党中央、国务院高度重视碳达峰、碳中和工作，明确要求扎实做好碳达峰、碳中和各项工作，并抓紧制定2030年前碳排放达峰行动方案。其中工业领域以推动产业结构优化升级作为重要的节点，开展节能降碳各项工作，推进工业领域低碳工艺革新和数字化转型，提升服务业低碳发展水平。

交通运输是化石能源消耗及温室气体排放的关键领域，近年来已成为我国温室气体排放增长较快的领域之一。在“双碳”目标背景下，交通运输领域面临严峻的减排压力，推动交通领域碳排放达峰和深度减排对全社会实现碳达峰、碳中和意义重大。汽车碳排放是交通运输领域的主要碳排放来源，是社会碳控排的领域之一。根据公开数据，汽车碳排放占我国交通领域碳排放80%以上，占全社会碳排放7.5%左右，汽车行业低碳发展对交通领域“双碳”目标的实现有重要影响。

根据国内外的相关研究及标准规范，汽车碳排放一般是指将当年汽车原材料获取阶段碳排放、生产阶段碳排放和当年全社会保有汽车使用阶段碳排放。其中原材料获取阶段，是指资源的获取和材料的生产阶段，包括资源开采、加工提出、生产制造等过程的碳排放量，如汽车所用钢材生产过程的碳排放量应计入原材料获取阶段；生产阶段是指汽车制造厂内进行整车制造过程的碳排放量，为减少碳排放量需要优化生产工艺；汽车使用阶段的碳排放量约占汽车碳排放的九成，通过发展清洁能源汽车可以有效降低该阶段的碳排放量。考虑汽车碳排放量计算方法的复杂性和降低汽车碳排放措施的多样性，本文主要讨论生产阶段的碳排放量。

2.汽车生产阶段碳排放量的影响因素

中汽2021年发布的《乘用车生命周期碳排放核算技术规范》，对汽车生产阶段的碳排放量计算方法进行了说明，即生产阶段的碳排放量是能源或燃料耗量碳排放量和焊接过程CO2逸散量的总和，具体计算公式如下：

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

式中：CProduction——整车生产阶段碳排放量，单位为kgCO2e（千克二氧化碳当量）；

Er——能源或燃料r的外购量，单位为kWh、m3或kg等；

CEFr——能源或燃料r生产的碳排放因子，单位为kgCO2e/kWh、kgCO2e/m3或kgCO2e/kg；

CEFr’——能源或燃料r使用的碳排放因子，单位为tCO2e/GJ（吨二氧化碳当量每吉焦）

NCVr——能源或燃料r的平均低位发热量。单位为GJ/t、GJ/104m3；

Mco2——焊接过程中产生的CO2逸散的量，单位为kgCO2e（千克二氧化碳当量），计算式一般采用缺省值。

通过以上计算公式可以看出，影响汽车生产阶段的碳排放量的关键因素有两项，即生产过程中能源或燃料的使用量及其碳排放因子。为降低生产过程碳排放量，应尽量减少过程中能源和燃料的使用量，并优先选择碳排放因子较小的清洁能源。

分析整车生产冲压、焊装、涂装、总装四大工艺过程，主要消耗的能源种类包括：电能、燃气、压缩气体、蒸汽、水，而其中的压缩气体和蒸汽的消耗量又可以通过空压机的耗电量、电锅炉的耗电量或者燃气锅炉的消耗量来进行统计分析，因此降低生产过程碳排放量应从减少电能和燃气用量、减少用水量和提升绿电比例等方面着手。

3.低碳工厂的实施路径

工厂是汽车制造开展的空间和载体，建设低碳工厂是降低生产阶段汽车碳排放量的关键措施。综合考虑工厂设计、建设和运营的全过程，主要从顶层设计、基础设施建设、资源能源应用和生产运营管理等四个方面开展低碳工厂的建设。

顶层设计主要是指汽车工厂的总体设计理念和减少碳排放量的目标设置，通过低碳理念使整个工厂的建设和运营；基础设施建设包括汽车工厂的建筑物、构筑物和相关设备等硬件设施和软件设施的建设，低碳基础设施是实现低碳工厂的具体支撑；资源能源应用是指生产制造过程中具体应用到的水、电、气等各类资源和能源，通过限度得提升清洁能源的比例实现降低碳排放量的目标；生产运营管理包括管理策略的制定和管理系统的建立，低碳工厂需借助智慧化的管理方式，提升生产效率和运营水平。具体的实施路径如下：

3.1现状碳核查及确定低碳目标

确定碳排放量计算边界，根据实际监测数据（新建工厂参考同类工厂的检测数据），形成碳排放量核查报告，掌握工厂现状碳排放情况。对比行业标准、同类工厂数据及自身减排要求，确定低碳工厂目标，一般以单位产品碳排放量作为目标。建立碳排放量预测模型，确定预测周期及预测情景，进行碳排放量模拟与预测。

图1汽车生产阶段碳排放核算边界

3.2开展绿色工业建筑建设

按照我国《绿色工业建筑评价标准》GB/T50878、《绿色工厂评价通则》等相关标准规范的要求，落实相关技术措施，建设绿色低碳厂。厂房在规划设计、建设、运营全过程采用BIM技术，形成完善的建筑基础数据信息模型。

图2绿色工业建筑规划设计要求

3.3采用低碳的设备设施

优化生产工艺，提升生产设备的能效水平，并减少生产过程中污染物排放量。提升辅助生产设备设施的能效水平，优化联合动力站的规划设计，空调设备、动力设备、空压机、照明设施等均采用节能产品，具体措施包括：各公用设备能效比达到2级或以上等级，围护结构设计满足节能要求，采用节能灯具并进行合理的照明控制，采暖空调系统形式、参数、分区设计合理、节能，对空调系统、工艺系统的余热废热进行回收利用等。同时，做好相关设备设施的节能运行调适工作，保证设备在状态，以达到预定的能效比。

3.4使用绿色低碳的能源保障厂内环境要求

汽车工厂大多全年连续运行，根据对北方某汽车生产企业调研，其厂房年均运行250天以上，每天连续24小时运行，其中采暖系统运行天数110天左右，空调系统运行天数80天左右，为维持厂内热、湿、光环境其能源消耗导致的碳排放量。因此需提升清洁能源、可再生能源应用比例，引入绿色电力，系统性优化工厂能源结构。优先利用厂房的屋面资源，设置太阳能光伏、太阳能热水等可再生能源设施。提升非传统水源、循环用水的应用比例，限度减少自来水的使用量。空调末端利用热回收系统，有效利用余热和废热这种“绿色能源”可有效降低空调采暖耗能，减少碳排放量。

3.5优化生产工艺

通过优化生产工艺，为应用低碳生产材料提供条件，同时降低生产过程中各类材料的耗损，提高各类生产废弃物的回收利用率，是降低汽车工厂碳排放量的重要措施。根据研究发现在原材料制造过程中，铝的生产过程及使用情况对全球变暖潜势的影响很大，加大二次铝应用比例，并通过工艺优化，降低金属板材的截止率均可大幅降低碳排放水平。

3.6搭建智慧低碳运行管理平台

对项目用电，如：空调系统、照明系统、工艺、通风除尘、其他用电；项目非电能包括生产生活给水、中水、采暖热水、冷水、压缩空气入口等进行分项计量，并将计量数据纳入统一的低碳管理系统。设备设施采用变频、群控等措施，根据负荷变化控制开启台数或设备的频率，实现智慧运行，减少设备能耗。开展低碳节能诊断与智慧调控，保证低碳工厂处于的运行状态。

3.7购买绿电或开展碳交易

根据“十三五”期间统计数据，汽车生产过程中的碳排放90%来自于电力导致的排放，通过上述措施无法减少的碳排放量，可以通过购买绿电或者开展碳交易的方式进一步抵消工厂的碳排放量。通过绿电或交易，满足生产清洁用能的需求，实现经济、社会、环境效益的高度统一。

4.Acrel-EIOT能源物联网云平台

4.1概述

Acrel-EIoT能源物联网开放平台是一套基于物联网数据中台，建立统一的上下行数据标准，为互联网用户提供能源物联网数据服务的平台。用户仅需购买安科瑞物联网传感器，选配网关，自行安装后扫码即可使用手机和电脑得到所需的行业数据服务。

该平台提供数据驾驶舱、电气安全监测、电能质量分析、用电管理、预付费管理、充电桩管理、智能照明管理、异常事件报警和记录、运维管理等功能，并支持多平台、多语言、多终端数据访问。

4.2应用场所

本平台适用于公寓出租户、连锁小超市、小型工厂、楼管系统集成商、小型物业、智慧城市、变配电站、建筑楼宇、通信基站、工业能耗、智能灯塔、电力运维等领域。

4.3平台结构

4.4平台功能

（1）电力集抄

电力集抄模块可以实现对各种监测数据的查询、分析、预警及综合展示，以保证配电室的环境友好。在智能化方面实现供配电监控系统的遥测'、遥信、遥控控制，对系统进行综合检测和统一管理；在数据资源管理方面，可以显示或查询供配电室内各设备运行（包括历史和实时参数，并根据实际情况进行日报、月报和年报查询或打印，提高工作效率，节约人力资源。

变压器监控配电图

（2）能耗分析

能耗分析模块采用自动化、信息化技术，实现从能源数据采集、过程监控、能源介质消耗分析、能耗管理等全过程的自动化、科学化管理，使能源管理、能源生产以及使用的全过程有机结合起来，运用先进的数据处理与分析技术，进行离线生产分析与管理，实现全厂能源系统的统一调度，优化能源介质平衡、有效利用能源，提高能源质量、降低能源消耗，达到节能降耗和提升整体能源管理水平的目的。