淺析關于汽車制造企業低碳工廠實施路徑

發布時間： 2025-04-03　　點擊次數： 570次

1.背景

交通運輸是化石能源消耗及溫室氣體排放的關鍵領域，近年來已成為我國溫室氣體排放增長較快的領域之一。在“雙碳”目標背景下，交通運輸領域面臨嚴峻的減排壓力，推動交通領域碳排放達峰和深度減排對全社會實現碳達峰、碳中和意義重大。汽車碳排放是交通運輸領域的主要碳排放來源，是社會碳控排的領域之一。根據公開數據，汽車碳排放占我國交通領域碳排放80%以上，占全社會碳排放7.5%左右，汽車行業低碳發展對交通領域“雙碳”目標的實現有重要影響。

根據國內外的相關研究及標準規范，汽車碳排放一般是指將當年汽車原材料獲取階段碳排放、生產階段碳排放和當年全社會保有汽車使用階段碳排放。其中原材料獲取階段，是指資源的獲取和材料的生產階段，包括資源開采、加工提出、生產制造等過程的碳排放量，如汽車所用鋼材生產過程的碳排放量應計入原材料獲取階段；生產階段是指汽車制造廠內進行整車制造過程的碳排放量，為減少碳排放量需要優化生產工藝；汽車使用階段的碳排放量約占汽車碳排放的九成，通過發展清潔能源汽車可以有效降低該階段的碳排放量。考慮汽車碳排放量計算方法的復雜性和降低汽車碳排放措施的多樣性，本文主要討論生產階段的碳排放量。

2.汽車生產階段碳排放量的影響因素

中汽2021年發布的《乘用車生命周期碳排放核算技術規范》，對汽車生產階段的碳排放量計算方法進行了說明，即生產階段的碳排放量是能源或燃料耗量碳排放量和焊接過程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——整車生產階段碳排放量，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的平均低位發熱量。單位為GJ/t、GJ/104m3；

Mco2——焊接過程中產生的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。

通過以上計算公式可以看出，影響汽車生產階段的碳排放量的關鍵因素有兩項，即生產過程中能源或燃料的使用量及其碳排放因子。為降低生產過程碳排放量，應盡量減少過程中能源和燃料的使用量，并優先選擇碳排放因子較小的清潔能源。

分析整車生產沖壓、焊裝、涂裝、總裝四大工藝過程，主要消耗的能源種類包括：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進行統計分析，因此降低生產過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手。

3.低碳工廠的實施路徑

工廠是汽車制造開展的空間和載體，建設低碳工廠是降低生產階段汽車碳排放量的關鍵措施。綜合考慮工廠設計、建設和運營的全過程，主要從頂層設計、基礎設施建設、資源能源應用和生產運營管理等四個方面開展低碳工廠的建設。

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

3.1現狀碳核查及確定低碳目標

確定碳排放量計算邊界，根據實際監測數據（新建工廠參考同類工廠的檢測數據），形成碳排放量核查報告，掌握工廠現狀碳排放情況。對比行業標準、同類工廠數據及自身減排要求，確定低碳工廠目標，一般以單位產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，進行碳排放量模擬與預測。

圖1汽車生產階段碳排放核算邊界

3.2開展綠色工業建筑建設

按照我國《綠色工業建筑評價標準》GB/T50878、《綠色工廠評價通則》等相關標準規范的要求，落實相關技術措施，建設綠色低碳廠。廠房在規劃設計、建設、運營全過程采用BIM技術，形成完善的建筑基礎數據信息模型。

圖2綠色工業建筑規劃設計要求

3.3采用低碳的設備設施

優化生產工藝，提升生產設備的能效水平，并減少生產過程中污染物排放量。提升輔助生產設備設施的能效水平，優化聯合動力站的規劃設計，空調設備、動力設備、空壓機、照明設施等均采用節能產品，具體措施包括：各公用設備能效比達到2級或以上等級，圍護結構設計滿足節能要求，采用節能燈具并進行合理的照明控制，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行回收利用等。同時，做好相關設備設施的節能運行調適工作，保證設備在狀態，以達到預定的能效比。

3.4使用綠色低碳的能源保障廠內環境要求

汽車工廠大多全年連續運行，根據對北方某汽車生產企業調研，其廠房年均運行250天以上，每天連續24小時運行，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，為維持廠內熱、濕、光環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，系統性優化工廠能源結構。優先利用廠房的屋面資源，設置太陽能光伏、太陽能熱水等可再生能源設施。提升非傳統水源、循環用水的應用比例，限度減少自來水的使用量。空調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優化生產工藝

通過優化生產工藝，為應用低碳生產材料提供條件，同時降低生產過程中各類材料的耗損，提高各類生產廢棄物的回收利用率，是降低汽車工廠碳排放量的重要措施。根據研究發現在原材料制造過程中，鋁的生產過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，并通過工藝優化，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、通風除塵、其他用電；項目非電能包括生產生活給水、中水、采暖熱水、冷水、壓縮空氣入口等進行分項計量，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啟臺數或設備的頻率，實現智慧運行，減少設備能耗。開展低碳節能診斷與智慧調控，保證低碳工廠處于的運行狀態。

3.7購買綠電或開展碳交易

根據“十三五”期間統計數據，汽車生產過程中的碳排放90%來自于電力導致的排放，通過上述措施無法減少的碳排放量，可以通過購買綠電或者開展碳交易的方式進一步抵消工廠的碳排放量。通過綠電或交易，滿足生產清潔用能的需求，實現經濟、社會、環境效益的高度統一。

4.Acrel-EIOT能源物聯網云平臺

4.1概述

Acrel-EIoT能源物聯網開放平臺是一套基于物聯網數據中臺，建立統一的上下行數據標準，為互聯網用戶提供能源物聯網數據服務的平臺。用戶僅需購買安科瑞物聯網傳感器，選配網關，自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業數據服務。

該平臺提供數據駕駛艙、電氣安全監測、電能質量分析、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、多語言、多終端數據訪問。

4.2應用場所

本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統集成商、小型物業、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業能耗、智能燈塔、電力運維等領域。

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現對各種監測數據的查詢、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環境友好。在智能化方面實現供配電監控系統的遙測'、遙信、遙控控制，對系統進行綜合檢測和統一管理；在數據資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內各設備運行（包括歷史和實時參數，并根據實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印，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化、信息化技術，實現從能源數據采集、過程監控、能源介質消耗分析、能耗管理等全過程的自動化、科學化管理，使能源管理、能源生產以及使用的全過程有機結合起來，運用先進的數據處理與分析技術，進行離線生產分析與管理，實現全廠能源系統的統一調度，優化能源介質平衡、有效利用能源，提高能源質量、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。