雙碳背景下冷鏈物流運輸裝備節能關鍵技術.pdf

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1、雙碳背景下冷鏈物流運輸裝備節能關鍵技術章學來教授章學來教授 上海海事大學上海海事大學2023.4.7CONTENTS目 錄1 雙碳雙碳背景背景234國內外發展現狀國內外發展現狀 我們的工作我們的工作總結總結展望展望01雙 碳 背 景 2021年3月15日習近平總書記強調，實現碳中和、碳達峰是一場廣泛而又深刻的經濟社會系統變革，要把碳達峰、碳中和納入生態文明建設整體布局，拿出抓鐵有痕的勁頭，如期實現2030年前碳達峰，2060年前碳中和的目標。碳雙2021.02.22 國務院印發關于加快健全綠色低碳循環發展經濟體系的指導意見2021.10.24 關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作

2、意見2021.09.27 天津市碳達峰碳中和促進條例2021.02.22 河南省十四五現代能源體系和碳達峰碳中和規劃2021.10.28 冶金、建材重點行業嚴格能效約束推動節能降碳行動方案（2021-2025年）碳中和&碳達峰溫室氣體的主要成分為二氧化碳，約占74%。為解決溫室氣體的過量排放導致溫室效應不斷增強，同時推動我國生態文明建設與高質量發展，習近平主席在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上的講話上提出“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和”，指明我國面對氣候變化問題要實現的“雙碳”目標。產生背景溫室氣體溫室氣體二氧化碳二氧化碳甲烷甲烷氧化亞氮氧化亞氮含氟氣

3、體含氟氣體742%17%6%碳達峰SHIPPING CHINA碳達峰就是指碳排放量達峰，即二氧化碳排放總量在某一個時期達到歷史最高值，之后逐步降低。碳中和SHIPPING CHINA碳中和即為二氧化碳凈零排放，指的是人類活動排放的二氧化碳與人類活動產生的二氧化碳吸收量在一定時期內達到平衡。(碳排放=碳吸收）20302060碳吸收風能發展清潔能源，降低能源消耗過程中的碳排放。太陽能光伏光伏產業的發展帶來了新機遇新能源汽車推動燃料清潔化以實現交通出行、人貨運輸的綠色化 新能源產業在“雙碳”背景下，得到了蓬勃發展，截至2021年10月底，我國可再生能源發電累計裝機容量達到10.02億千瓦，風電、太陽

4、能發電裝機已各達到3億千瓦。新能源不僅在“雙碳”的政策下熠熠生輝，更是推動了我國地區的發展。例如一些地區存在大量的沙地荒漠，利用太陽能光伏產業。幫助種植業實現循環利用，把原來的荒蕪沙地，變為了能源利用地和新經濟作物的生產地。新能源的發展冷鏈物流碳排放冷鏈冷鏈物流物流的組成部分的組成部分冷鏈各個環節總碳排放量（冷鏈各個環節總碳排放量（Mt當量當量CO2)全球冷鏈碳排放 改進后的冷鏈體系食品腐爛造成的碳排放由目前的改進后的冷鏈體系食品腐爛造成的碳排放由目前的10.0410.04億噸億噸銳減到銳減到0.760.76億噸億噸，雖然改進后的，雖然改進后的冷鏈設備由目前的冷鏈設備由目前的2.612.61億

5、噸億噸增加到增加到5.895.89億噸億噸，但比目前的冷鏈體系的總排放減少了，但比目前的冷鏈體系的總排放減少了6 6億噸億噸，相當于減，相當于減少了目前全球冷鏈總碳排放量的少了目前全球冷鏈總碳排放量的47%47%。項目項目目前冷鏈目前冷鏈改進后冷鏈改進后冷鏈冷藏車（萬輛）340750冰箱（億臺）19.6746.4冷庫容積（億平方米）4.498.43冷柜延米（千米）66078109901耗電量（億度）28107140制冷劑充注量（千噸）413914總碳排放量(億噸當量CO2）2.615.89改進后冷鏈設備和目前冷鏈設備碳排放對比改進后冷鏈設備和目前冷鏈設備碳排放對比carbon 冷鏈碳排放量及其

6、主要來源全程冷鏈缺少造成的食品浪費和碳排放全程冷鏈缺少造成的食品浪費和碳排放（食品腐爛食品腐爛）冷鏈裝備和設施能耗高冷鏈裝備和設施能耗高（能源消耗能源消耗）非非環保制冷劑大量使用和替代安全環保制冷劑大量使用和替代安全（制冷劑泄露制冷劑泄露）主要來源MAIN SOURCE種類種類碳排放量碳排放量/萬噸萬噸占比占比/%/%能源消耗19172.8748.3制冷劑泄漏4150.8310.5食品腐爛16360.6341.2合計/億噸3.97100冷鏈碳排放量與占比冷鏈碳排放量與占比carbon 采用先進冷鏈的碳減排采用先進冷鏈共減少采用先進冷鏈共減少0.770.77億噸億噸碳排碳排放，加之清潔電力發展，

7、共減少放，加之清潔電力發展，共減少1.491.49億噸億噸碳排放。碳排放。種類種類碳排放量碳排放量/萬萬噸噸先進冷鏈碳排先進冷鏈碳排放量放量/萬噸萬噸先進冷鏈碳先進冷鏈碳排放（潔電）排放（潔電）/萬噸萬噸能源消耗19172.8722762.5515593.46制冷劑泄漏4150.832.432.43食品腐爛16360.639242.789242.78合計/億噸3.973.202.48先進冷鏈碳減排先進冷鏈碳減排 冷鏈碳減排的技術路線全程低溫冷鏈體系、精準環控技術、食品品質控制工藝節能、低碳能源的利用環保制冷劑冷鏈食品腐爛制冷劑能源消耗02國內外發展現狀碳減排技術現狀1低碳能源利用23冷鏈物流節

8、能技術環保制冷劑利用 目前在冷鏈物流方面的前沿技術研究主要有：目前在冷鏈物流方面的前沿技術研究主要有：能源利用能源利用太陽能利用技術LNG冷能利用技術自然冷能利用技術太陽能利用技術1.氨水吸收式制冷機組2.溴化鋰吸收式制冷原理太陽能吸收式制冷吸附式制冷1.吸附式制冷機組2.溴化鋰吸附式制冷機組太陽能制冷應用Grus AIo T 低碳光伏自冷冷箱效果圖光伏冷藏車Development status LNG冷能利用技術國內外LNG冷能利用技術現狀國家利用方式詳細信息其他日本深冷發電空氣分離液體CO2及干冰冷凍冷藏庫深冷發電（15臺低溫朗肯循環獨立發電裝置）冷能空分（7臺，處理能力1-2萬m3/h）

9、液體CO2及干冰（3臺，生產能力100t/d）冷凍冷藏庫（1座深度冷凍倉庫，3.32萬t）目前世界上 LNG 冷能利用率最高的國家，約有 50%的 LNG 冷能被利用，其LNG 冷能主要用于發電、空氣分離、干冰及低溫冷庫等領域韓國空氣分離食品冷凍冷藏空分為主冷能利用率不到20%印度發電利用LNG冷能來提高大型燃氣輪機輸出功率主要方式是低溫發電中國空氣分離輕烴回收低溫粉碎冷能空分（5套）輕烴回收（1套）低溫粉碎（1套）總體冷能利用率偏低LNG冷能的應用LNG冷能四級回收利用系統-60：低溫速凍庫-35：低溫冷凍庫-18：高溫冷凍庫Natural cooling energy自然冷能利用技術60%

10、85%35%70%60%90%30%85%我國冬季北方地區氣溫寒冷，具有理想的自然冷源，可以采用自然冷能進行果蔬冷。通過引入單相介質的方法（如采用室外新風、冷水）或引入兩相介質的方法（如熱管技術）利用室外冷源可以顯著降低能耗。我國可利用自然冷源分布（空間差）夏季夏季冬季冬季（時間差）水源熱泵（區域差）自然冷能的應用自然冷能利用技術受限于天氣、地理等區域條件限制，在冷鏈物流方面很少應用。相變材料蓄冷箱相變材料蓄冷箱太陽能蓄冷箱太陽能蓄冷箱智能智能蓄冷箱蓄冷箱已經在冷鏈物流、生物制品運輸等領域得到了廣泛應用。被廣泛應用于無電區的冷藏、冷凍運輸以及緊急救援等領域國內外研究者對智能蓄冷箱的控制系統進行

11、了改進和升級，使其具有更高的精準度和穩定性，可以更好地滿足不同場景下的需求。蓄 冷 箱節能技術現狀冷 藏 車電動冷藏車太陽能驅動冷藏車氫燃料電池冷藏車節能技術現狀傳統的制冷劑，如氟利昂等氯氟烴類物質，不僅會對臭氧層造成損害，還會對大氣層產生溫室效應，從而加劇全球氣候變化.01環保制冷劑的使用可以使制冷系統的能效提高30%至50%左右，這將顯著降低碳排放。02全球研究人員正在不斷探索低碳環保相變材料在冷鏈領域應用領域和制備方法，以減少對環境的影響，并提高能源效率03在冷鏈物流中所運用的蓄冷材料多種多樣，其發展方向傾向于用環保的制冷劑。環保制冷劑環保制冷劑替代 目前，除了右表中的替代的環保制冷劑，

12、還有R417A、R407C、R410A、R507、R508A、R152a、R508B等環保制冷劑。冷鏈環節冷鏈環節冷加工冷加工冷凍冷藏冷凍冷藏冷藏運輸冷藏運輸冷藏銷售冷藏銷售果蔬冷卻冷卻冷凍(速凍）主要在用制冷劑R22R404AR507AR22R404AR507AR717R22R404AR507AR717HFCs/R744R717/R744R22R404AR507AR717HFCs/R744R717/R744R134aR404AR22R134aR600aR290R744替代制冷劑R717R744R717/R744R717/R744R717R744R717/R744HFOsHCsR744HFOs

13、HCsR74403我 們 的 工 作主要工作內容1新型蓄冷材料234多溫區冷藏車“最后一公里”系列蓄冷箱生物質能移動式預冷裝置 01.基于網狀分子鏈的多孔結構納米凝膠定型相變材料制備方法02.多種陰離子間互相抑制與緩蝕劑結合控制腐蝕的新方法新型蓄冷材料制備方法研制的復合相變蓄冷材料：材料型號材料型號相變溫度相變溫度()相變焓相變焓（kJ/kg）PCM-77130PCM-66.2146PCM-43.7140PCM-21.6126PCM-00.2353PCM-B1-1.2340PCM-B2-2283PCM-B4-4.3265PCM-B6-6275PCM-B16-16.5304PCM-B18-18.

14、5260PCM-B19-19277.3PCM-B20-20.1256PCM-B21-21.3236PCM-B22-21.6275PCM-B23-23.2238PCM-B24-24.5263PCM-B28-28260.8 通過采用改良添加劑、優化基液等手段，攻克了易腐、溫控差等難題120 天的特效緩蝕實驗失重百分比由傳統相變材料的 0.75%降低到 0.11%。新型蓄冷材料防腐已經在冷鏈行業獲得應用，可滿足冷鏈物流中冷藏、冷凍、已經在冷鏈行業獲得應用，可滿足冷鏈物流中冷藏、冷凍、深冷等不同應用場景的使用需求，且已深冷等不同應用場景的使用需求，且已在所在所研究冷鏈物流運研究冷鏈物流運輸箱及冷鏈裝備

15、上使用輸箱及冷鏈裝備上使用。蓄冷材料應用多溫區果蔬保質冷藏運輸裝備研究背景：隨著各地鄉村振興計劃的實施及用戶端的多樣化需求，“一箱多物”和“中途周轉”的情況也越來越多，這對冷鏈箱的靈活性及食品的保鮮儲存提出了更高要求。多溫區蓄冷保溫箱的實驗研究上海海事大學上海海事大學多溫區冷藏設備尺寸及溫區冷藏運輸裝備的外部尺寸為冷藏運輸裝備的外部尺寸為3m3m2.2m2.2m2.5m2.5m，分，分為常溫、為常溫、0-40-4和和7-137-13三個溫區，能夠達到節能三個溫區，能夠達到節能保溫，實現不同類型果蔬分別控溫保鮮運輸的效保溫，實現不同類型果蔬分別控溫保鮮運輸的效果果。0 01 1.保溫材料VIPV

16、IP板板+聚氨酯發泡保溫板聚氨酯發泡保溫板0202通過蓄冷板中相變材料潛熱逐步釋放，溫區一在0-4溫度區間維持為20小時，多溫區二溫度區間在7-13上的溫度區間維持為18小時.冷藏箱路試:靜態空載測試 0-4溫區室測點溫度 7-13溫區室測點溫度 通過蓄冷板中相變材料潛熱逐步釋放，溫區一:0-4溫度區間在安全溫度區間維持19小時;多溫區二：溫度區間在7-13溫度區間維持為20小時。冷藏箱路試:動態載貨測試 0-4溫區室測點溫度 7-13溫區室測點溫度 1可拆卸式疫苗冷鏈運輸裝備Detachable考慮實際應用中運輸往返途中保溫箱的運輸成本，設計了一種可拆卸并可以重復使用的冷藏設備。該保溫箱可應

17、用于單一冷藏溫度的多種物品的長短途儲存和運輸，如冷凍食品、外賣快餐、水果、海鮮水產、藥劑、肉類、醫藥等?！白詈笠还铩毕盗蠨etachable可拆卸式冷藏箱可拆卸可拆卸蓄冷保溫箱蓄冷保溫箱 拆卸后的蓄冷保溫箱拆卸后的蓄冷保溫箱可拆卸蓄冷保溫箱蓄冷板可拆卸蓄冷保溫箱蓄冷板分布圖分布圖.外部尺寸為435mm480mmm555mm，內部尺寸為310mm365mm325mm，維護結構的保溫材料主要為聚氨酯，內外表面均有厚度為0.1mm的鋁箔紙。實驗結果對比分析后，發現可拆卸蓄冷保溫箱拆卸后比普通蓄冷保溫箱節省41.11%的空間，空載的可拆卸蓄冷保溫箱比普通蓄冷保溫箱保溫時間減少12.59%，但在載貨后

18、，僅減少8.77%，說明本設計有一定的使用價值。.可拆卸蓄冷保溫箱載貨溫度分布蓄冷保溫箱空載溫度分布可拆卸蓄冷保溫箱空載溫度分布蓄冷保溫箱載貨溫度分布2可折疊式疫苗冷鏈運輸裝備設計了一種可折疊、可分溫區的冷鏈運輸裝備?！白詈笠还铩毕盗性O計折疊/展開僅需6步，一體式折疊，操作簡單。保溫箱有效容積大于16L，VIP隔離板可將其分隔為兩個溫區突出優勢可一體式折疊，操作極其簡便，在保證高效的保溫效果的前提下，有效地解決了空箱儲運的高成本問題，降低了物流運作成本。使用真空絕熱板起到主體保溫的作用.使用聚氨酯發揮主體保溫以及保護成型的作用其他配件包括合頁、鋼琴合頁、搭扣、螺釘、鉚釘、密封條等.33214

19、制作利用塑鋼作為箱體的外殼可折疊結構，并起到保護的作用.實驗結果對比分析后，發現可折疊蓄冷保溫箱的保溫性能略優于市場上常見的VIP拼裝蓄冷保溫箱，空載時的保溫時間延長了20.4%，載貨時 的 保 溫 時 間 延 長 了35.36%?？烧郫BVIP箱載貨溫度分布VIP拼裝箱空載溫度分布可折疊VIP箱空載溫度分布VIP拼裝箱載貨溫度分布v體積減小了44.38%空箱個數為100個時，運輸成本節約了42.83%箱內相變保冷時間延長了20.4%承重、使用功能、使用要求、使用壽命、外觀等，均優于普通的VIP拼裝箱體加工成本費降低了33.33%經濟實用性對比(可折疊VS普通)3物聯網滅活疫苗冷鏈運輸裝備裝備的

20、保溫結構采用真空絕熱板與聚氨酯發泡材料復合的方式?？呻S時通過手機、電腦等電子設備監控箱內的溫濕度、箱體的運行軌跡等。GPS精準定位，對于物流運輸及跟蹤起著重要作用?！白詈笠还铩毕盗行罾浜邪招陌鍫罱Y構的殼體,殼體內部的空間容納有蓄冷劑，使得疫苗和相變材料能夠直接接觸，保證物品之間更加均勻的釋放和傳輸冷量。疫苗運輸用蓄冷盒設計實驗結果對比分析后，發現物聯網蓄冷保溫箱的保溫性能優于市場上常見的VIP蓄冷保溫箱，空載時的保溫時間延長了50.83%，載貨時的保溫時間延長了52.93%。物聯網VIP箱載貨溫度分布普通VIP箱空載溫度分布物聯網VIP箱空載溫度分布普通VIP箱載貨溫度分布利用田間生物質

21、能的移動式蓄冷預冷裝置的設計，對冷鏈物流環節的田間預冷方式提供了一種新方向，有利于節能減排以及“碳中和”等目標的實現，對于相變材料在田間預冷以及生物質能在制冷上的應用起到了一定的推廣意義。利用利用田間生物質能的田間生物質能的移動式移動式蓄蓄冷預冷裝置冷預冷裝置生物質燃料的性質是優質的可再生清潔資源吸附式制冷原理加熱水使制冷工質在吸附床脫附利用蓄冷裝置進行冷量儲存，解決秸稈等生物質能燃燒時間差和空間差。預冷蓄冷裝置流程圖使用生物質能（秸稈）燃燒蓄冷后對果蔬進行田間預冷，相較于傳統制冷預冷，有著更加便捷快速，解決因為地理位置、位置不便等因素造成的果蔬預冷不及時出現的矛盾現象。解決問題04總 結 展 望1423開發的材料朝著更環保、性能更優良的方向發展，如相變材料的發展方向：低碳、高潛熱、適宜相變溫度等；冷藏車和蓄冷箱朝著更加便捷、更節能、性能更優良，壽命更長、更環保等方向發展；冷鏈物流中各環節的蓄冷技術朝著更節能、更好地實現溫控等方向發展，如預冷和冷庫制冷時穩定負荷或利用移峰填谷減少能源消耗；推廣應用環保制冷劑。雙碳背景下冷鏈物流的未來發展方向：5冷鏈物流使用智能控制降低冷量浪費，綜合制冷系統容量調節、均勻供冷末端設備、氣流組織優化等技術，實現精準的貯運環境參數及其波動控制可以有效減少易腐食品腐損。Thank you!