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2021年進(jìn)博會(huì)期間，《西門子中國碳中和白皮書》正式發(fā)布，為重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供路線規(guī)劃建議并分享全球?qū)嵺`經(jīng)驗(yàn)。作為西門子中國落實(shí)“零碳先鋒計(jì)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(lǐng)域的減碳挑戰(zhàn)與機(jī)遇，并提供西門子在這些領(lǐng)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(lǐng)域的內(nèi)容節(jié)選。

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)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(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。工業(yè)領(lǐng)域的碳中和之路存在諸多挑戰(zhàn)。

首先，中國當(dāng)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(huì)持續(xù)增長。其次，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)。另外，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。更緊迫的是，僅憑現(xiàn)有的可再生能源和電氣化手段的應(yīng)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。

• 鋼鐵：

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。

• 石油化工：

碳排放量比較集中且單個(gè)排放源排放量大且強(qiáng)度較高。

• 水泥：

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(lǐng)域未來減排路徑

政策規(guī)劃端實(shí)現(xiàn)高排放行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級

一方面，須嚴(yán)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(gòu)；另一方面，通過政策鼓勵(lì)并支持現(xiàn)代高技術(shù)產(chǎn)業(yè)和先進(jìn)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(lì)探索在工業(yè)部門價(jià)值鏈的不同節(jié)點(diǎn)減少能源需求的可行性，針對重工業(yè)領(lǐng)域原料和生產(chǎn)過程的碳減排挖掘更大的潛力。同時(shí)，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(yīng)逐步轉(zhuǎn)型，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)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)。

• 開發(fā)設(shè)計(jì)階段：鼓勵(lì)企業(yè)選擇量大面廣、與消費(fèi)者緊密相關(guān)、條件成熟的產(chǎn)品進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)開發(fā)，針對需要高碳排放生產(chǎn)路徑的產(chǎn)品尋求替代解決方案，從源頭減少碳排放。引導(dǎo)并支持發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，通過提高鋼鐵、塑料等關(guān)鍵材料的利用率和回收率來減少用能需求。
• 生產(chǎn)制造階段：通過優(yōu)化現(xiàn)有產(chǎn)能、升級通用設(shè)備、優(yōu)化工藝流程以及應(yīng)用數(shù)字化能效管理平臺等節(jié)能改造手段，提高綜合能源利用效率，釋放工業(yè)節(jié)能潛力。

工業(yè)領(lǐng)域技術(shù)賦能減排

全生命周期的低碳設(shè)計(jì)

基于產(chǎn)品全生命周期低碳化的理念，借助相應(yīng)設(shè)計(jì)平臺和管理系統(tǒng)，從設(shè)計(jì)層面減少產(chǎn)品原材料消耗，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品輕量化，提高其生產(chǎn)運(yùn)輸效率，簡化產(chǎn)品回收或報(bào)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(jìn)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(fèi)；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(fèi)。

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(shù)，針對完整工藝流程建立精準(zhǔn)的穩(wěn)態(tài)及動(dòng)態(tài)機(jī)理模型，實(shí)現(xiàn)虛擬世界和現(xiàn)實(shí)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。借助仿真優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)：

• 在設(shè)備綜合效率（Overall Equipment Effectiveness，OEE）層面能夠幫助企業(yè)減少設(shè)備空置時(shí)間，提高良品率，間接達(dá)到減排目的；
• 在流程行業(yè)中，通過預(yù)測性維護(hù)可以減少關(guān)鍵設(shè)備非計(jì)劃性啟停，降低維護(hù)成本且能夠避免造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)與碳排放；
• 通過對能源數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析、處理，實(shí)現(xiàn)對能源績效、能源計(jì)劃、能源平衡、能源KPI考核等方面的管理和優(yōu)化，提高能源使用效率。

高自動(dòng)化的驅(qū)動(dòng)鏈節(jié)能減排

采用高度自動(dòng)化的先進(jìn)設(shè)備零部件，提高設(shè)備整體能源利用效率。如通過高性能變頻及伺服驅(qū)動(dòng)隨時(shí)調(diào)節(jié)速度和扭矩，確保傳動(dòng)系統(tǒng)即使在部分負(fù)載運(yùn)行時(shí)也能高效運(yùn)行；通過伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在設(shè)備工藝生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制與高階動(dòng)態(tài)響應(yīng)，提高整體生產(chǎn)效率的同時(shí)減少能源消耗；運(yùn)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(dòng)能量轉(zhuǎn)換為傳動(dòng)系統(tǒng)需要的動(dòng)能。

另外，驅(qū)動(dòng)鏈數(shù)字化可以利用虛擬仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)，識別錯(cuò)誤的規(guī)劃或過度設(shè)計(jì)；也可以通過云或邊緣計(jì)算能力，高效采集并分析運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)維護(hù)及能耗分析，最終達(dá)到有效減少整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)碳排放的效果。

西門子最佳實(shí)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(dòng)、實(shí)時(shí)的能源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具備強(qiáng)大、靈活的能源數(shù)據(jù)分析，如班組、批次、時(shí)間區(qū)間；實(shí)現(xiàn)能源消耗與能源成本透明化，為成本分?jǐn)偂⒖冃Э己颂峁┝艘粋€(gè)公開、公平、公正的數(shù)據(jù)支撐平臺。應(yīng)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(dá)8.2萬噸，二氧化碳年排放量減少3,149噸，成為第一個(gè)通過 LEED 鉑金級認(rèn)證的快速消費(fèi)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(shè)過程中推動(dòng)裝備大型化、智能化和綠色化，達(dá)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(shí)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(jī)解決方案助力河鋼衡板實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)能源消耗信息的檢測，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)可利用的節(jié)能點(diǎn)，減少能源浪費(fèi)，從而降低能源成本，提高企業(yè)效益。

河鋼唐鋼高強(qiáng)汽車板生產(chǎn)線

“西門子零碳先鋒計(jì)劃”

西門子已在中國啟動(dòng)“西門子中國零碳先鋒計(jì)劃”，以數(shù)字化創(chuàng)新和跨領(lǐng)域知識與經(jīng)驗(yàn)，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(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。面向未來，西門子將持續(xù)在中國落實(shí)節(jié)能舉措，加強(qiáng)精益和數(shù)字化生產(chǎn)，推動(dòng)自身運(yùn)營的減碳進(jìn)程。此外，西門子力爭至2025年在中國幫助超過500家重點(diǎn)供應(yīng)商加速減碳步伐，助力數(shù)十個(gè)行業(yè)的上萬家客戶節(jié)能增效，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型。