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1、中國信息通信研究院產業與規劃研究所 工業互聯網產業聯盟碳達峰碳中和工作組 2023年6月 數字技術賦能碳中和案例匯編數字技術賦能碳中和案例匯編 (20222022 年)年)版權聲明版權聲明本報告版權屬于中國信息通信研究院和工業互聯網產業聯盟,并受法律保護,相關案例所屬權歸提供企業所有。轉載、摘編或利用其它方式使用本報告文字或者觀點的,應注業明“來源:中國信息通信研究院和工業互聯網產業聯盟”。引用企業案例的應征得企業同意。違反上述聲明者,編者將追究其相關法律責任。本報告版權屬于中國信息通信研究院和工業互聯網產業聯盟,并受法律保護,相關案例所屬權歸提供企業所有。轉載、摘編或利用其它方式使用本報告文
2、字或者觀點的,應注業明“來源:中國信息通信研究院和工業互聯網產業聯盟”。引用企業案例的應征得企業同意。違反上述聲明者,編者將追究其相關法律責任。前前 言言 聚焦國家碳達峰碳中和“3060”目標,工業互聯網產業聯盟碳達峰碳中和工作組面向社會公開征集數字技術賦能碳中和案例,經過社會征集、座談論證、初期篩選、專家評議等環節,歷時 4 個月時間,最終在百余個案例中遴選出 20 個典型案例,形成數字技術賦能碳中和案例匯編(2022)案例集,以期為國家及地方政府推動形成經濟社會綠色發展新格局提供有力借鑒。案例遴選聚焦數字技術賦能園區/城市碳中和、數字技術賦能重點行業碳中和、數字科技企業碳中和、綠色節能科技
3、創新四個方向,綜合考慮案例技術能力、應用場景、應用成效等方面,選取成果已落地并具備代表性的案例,助力加快推進國家“3060”雙碳戰略實施。目目 錄錄 一、背景概述.1 二、數字技術賦能園區城市碳中和.3(一)上海臨港桃浦園區 AI Park 數實融合能效智控.3(二)江蘇怡寧能源微碳慧能科創產業園.18(三)利用數字技術賦能垃圾處置廠降碳.30(四)遼寧雙碳賦能中心及生態園區.42(五)基于高精度氣象裝備的綠色能源感知.50(六)生態環境雙碳云圖賦能城市碳中和.54 三、數字技術賦能重點行業碳中和.67(七)工業鍋爐智能控制混合云.67(八)基于能源大數據的碳結構態勢感知平臺.74(九)東華科
4、技雙碳雙控平臺.89(十)印染行業度能美欣達.95(十一)海螺集團智慧水泥綜合體.114(十二)江蘇永鋼 5G 固廢利用智能轉底爐工廠項目.121(十三)華聚車用新材料數字化碳足跡計算與認證.127(十四)5G 助力新日電動車雙碳制造.132(十五)聚焦碳中和的膠絲企業數字化轉型解決方案.138 四、數字科技企業碳中和.156(十六)哈爾濱數據中心節能降碳.156(十七)基于工業區塊鏈的碳監測平臺.168(十八)基于標識解析體系及區塊鏈的建筑供熱系統碳效管理.178(十九)海南海底數據中心示范工程.185 五、綠色節能科技創新.199(二十)基于陶瓷輥道的光伏電池燒結節能降碳.199 圖圖 目
5、目 錄錄 圖 1 桃浦智創城園區.5 圖 2 桃浦園區能源精細化管理.7 圖 3 桃浦園區 AI 調優技術路徑.8 圖 4 桃浦園區 AI 自動運行界面.9 圖 5 桃浦園區節能量分析.9 圖 6 桃浦園區能源數字孿生管理及 AI 中控界面.11 圖 7 桃浦園區人機協同運維經驗迭代與知識工程遷移學習.12 圖 8 桃浦園區門禁-人行閘機-梯控-自動派梯智能聯動實現節能提效.13 圖 9 桃浦園區能源綜合管理中心.14 圖 10 桃浦園區數據處理與建模流程.16 圖 11 桃浦園區優化算法路徑圖.16 圖 12 零碳園區三元轉型方法論.20 圖 13 怡寧園區技術架構.21 圖 14 怡寧園區
6、能源管理系統.22 圖 15 怡寧園區零碳管理系統示意圖.24 圖 16 怡寧園區數字平臺架構.25 圖 17 怡寧園區能效管理.25 圖 18 怡寧園區門禁告警與視頻多系統聯動.26 圖 19 怡寧園區綜合管理.27 圖 20 怡寧園區運營控制中心 IOC.28 圖 21 富陽區循環經濟產業園餐廚垃圾處置項目.32 圖 22 富陽區垃圾處置總體工藝路線.33 圖 23 富陽區餐廚廚余垃圾處置工藝流程圖.34 圖 24 富陽區循環經濟產業園餐廚垃圾處置項目生產管控平臺.34 圖 25 富陽區垃圾處置產品架構.36 圖 26 富陽垃圾處置雙碳微平臺.36 圖 27 餐廚垃圾處理雙碳數據大屏.37
7、 圖 28 富陽區垃圾處置碳核算.37 圖 29 富陽項目碳核算邊界.38 圖 30 富陽區垃圾處置碳減排優化.39 圖 31 富陽區垃圾處置碳資產管理.40 圖 32 工業互聯網逐步融入“雙碳”元素.43 圖 33 沈撫綠色工業互聯網平臺架構.43 圖 34 沈撫雙碳服務平臺清潔能源管理示例.44 圖 35 沈撫雙碳服務平臺可視化全景示例.45 圖 36 沈撫區域綜合分析.45 圖 37 沈撫行業綜合分析.46 圖 38 沈撫行業推演應用情況.46 圖 39 沈撫企業綜合分析.47 圖 40 沈撫空調與通風系統綜合能耗優化應用.47 圖 41 沈撫低碳金融服務體系圖.48 圖 42 沈撫低碳
8、數字化采購平臺架構圖.48 圖 43 江蘇某分布式光伏電站(地面式).51 圖 44 江蘇某分布式光伏電站(屋頂式).52 圖 45 新疆某大型集中式光伏電站.52 圖 46 某電站采用高精度能源氣象裝備后,電站發電效率(PR)分析.53 圖 47 區域碳數據共享交互.59 圖 48 區域碳數據市場體系.60 圖 49 區域溫室氣體排放報告.60 圖 50 企業碳排放數據溯源.62 圖 51 企業碳排放關系圖譜.62 圖 52 工業鍋爐先進燃燒控制系統.71 圖 53 工業鍋爐全面優化控制系統.72 圖 54 工業鍋爐主要實施成效.73 圖 55 遼寧省電力碳結構指標全景監視平臺.75 圖 5
9、6 遼寧省電力燃料消耗全景監視平臺.78 圖 57 企業級碳結構指標監視及態勢感知可視化展示平臺.83 圖 58 企業碳結構指標全景監視平臺.85 圖 59 產業園碳就夠指標全景監視平臺.86 圖 60 供熱行業碳結構指標全景監測平臺.87 圖 61 東華科技雙碳駕駛艙.90 圖 62 東華科技雙碳總架構圖.90 圖 63 東華科技碳排放數據采集.91 圖 64 東華科技碳排放數據核算方法.91 圖 65 東華科技碳履約流程.92 圖 66 東華科技碳交易策略.92 圖 67 東華科技水泥行業工藝流程.93 圖 68 印染行業能碳政策概覽.96 圖 69 度能-能碳數智化平臺系統架構.98 圖
10、 70 度能-能碳物聯架構.99 圖 71 度能-能碳數據鏈路.100 圖 72 度能-能碳物聯接入改造.101 圖 73 度能-能碳基礎能源管理平臺.102 圖 74 度能-能碳能源管理應用功能架構.102 圖 75 度能-能碳能源管控展示.104 圖 76 度能-能碳能源分析展示.105 圖 77 度能-能碳生產分析展示.105 圖 78 度能-能碳碳排核算模板.106 圖 79 度能-能碳碳排配置.107 圖 80 度能-能碳碳排計算與展示.107 圖 81 企業長車染色產線全貌.109 圖 82 基于長車染色線建立算法模型.109 圖 83 度能-能碳利用 AIoT 技術自動推薦運行工
11、況.110 圖 84 度能-能碳訂單級能耗透視.111 圖 85 度能-能碳產線上設備實際用能數據檢測與分析.111 圖 86 度能-能碳生產設備經系統分析及推薦參數調優后降低.111 圖 87 度能-能碳重點機臺節能效果.112 圖 88 海螺智慧水泥系統方案.115 圖 89 海螺大氣污染防治監管系統.116 圖 90 海螺能源管理平臺.117 圖 91 無人機爆破巡檢和地貌更新分析應用.118 圖 92 基于 5G+AI+云+高清視頻的多業務場景智能制造.119 圖 93 水泥裝船作業 AI 智能輔助系統.120 圖 94 江蘇永鋼 VR 巡檢.122 圖 95 江蘇永鋼能源管理運營云平
12、臺.123 圖 96 江蘇永鋼生產可視化平臺.124 圖 97 江蘇永鋼智能可視安全帽.125 圖 98 江蘇永鋼定位監測手環.125 圖 99 江蘇永鋼人員定位及可視化系統.125 圖 100 華聚車用新材料碳足跡建模.128 圖 101 華聚車用新材料碳足跡核算結果.129 圖 102 華聚車用新材料碳足跡在線認證.129 圖 103 華聚車用新材料碳足跡認證證書.130 圖 104 華聚車用新材料碳足跡管理服務.130 圖 105 新日電動車智能車間管理平臺.133 圖 106 新日電動車總裝線產能統計大屏.134 圖 107 新日電動車智能車間管理平臺.135 圖 108 新華膠絲廠實
13、景.138 圖 109 行業 PvDF(聚偏二氟乙烯)、聚酯扁絲、優質膠絲等產品.139 圖 110 膠絲企業設備聯網及數據采集流程示意圖.141 圖 111 采集膠絲廠各類生產過程數據.142 圖 112 膠絲企業車間設備看板.142 圖 113 膠絲企業生產排產配置.143 圖 114 膠絲企業質檢工作臺.144 圖 115 膠絲企業存放清單.144 圖 116 膠絲企業異構數據采集架構.146 圖 117 新華膠絲廠智能能源管理看板.147 圖 118 膠絲企業能源去向實時掌握.148 圖 119 膠絲企業能效分析.149 圖 120 膠絲企業峰谷分析.149 圖 121 膠絲企業容需分
14、析.150 圖 122 膠絲企業告警明細.151 圖 123 新華膠絲廠能效報表.152 圖 124 膠絲企業相關指標分析對比.153 圖 125 中國移動哈爾濱數據中心鳥瞰圖.157 圖 126 水側自然冷卻技術及應用.158 圖 127 高溫冷凍水系統原理圖.159 圖 128 新型空調末端原理圖.159 圖 129 背板空調末端實拍圖.160 圖 130 封閉熱通道技術原理圖.160 圖 131 余熱回收技術及應用.161 圖 132 高壓直流技術原理圖.162 圖 133 小母線技術原理圖.162 圖 134 市電+UPS 混供技術原理圖.163 圖 135 數據中心 3D 模擬仿真圖
15、.164 圖 136 數據中心能耗管理系統架構圖.164 圖 137 數據中心智能運維系統展示界面圖.165 圖 138 數據中心光伏系統原理圖.166 圖 139 基于工業區塊鏈的碳監測平臺整體架構.169 圖 140 基于工業區塊鏈的碳監測平臺能源管理系統架構.170 圖 141 基于工業區塊鏈的能源管理管理界面.172 圖 142 基于工業區塊鏈的碳監測平臺技術架構.174 圖 143 基于工業區塊鏈的企業碳監測展示大屏.174 圖 144 基于工業區塊鏈的碳監測基礎信息錄入界面.175 圖 145 建筑供熱系統運行示意圖.180 圖 146 建筑供熱接口調通及數據驗證.181 圖 14
16、7 建筑供熱平臺日常運維及數據安全.182 圖 148 建筑供熱巡檢異常狀態操作流程.183 圖 149 海底數據中心概念圖.186 圖 150 海底數據中心解決方案概念圖.187 圖 151 海底數據中心冷媒循環管路系統示意圖.189 圖 152 海底數據中心海底數據中心實施成效.193 圖 153 陶瓷輥道與金屬網帶對比創新說明.200 圖 154 陶瓷輥道與金屬網帶對比燒制過程溫差.201 圖 155 陶瓷輥道與光伏電池制造后端裝備成功適配.202 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)1 一、背景概述 碳達峰碳中和是以習近平總書記為核心的黨中央作出的重大戰略決策,是我國主動承擔應對
17、氣候變化國際責任、推動構建人類命運共同體的責任擔當,是推動我國生態文明建設、加快經濟社會綠色轉型的有力抓手。2020 年 9 月,總書記在聯合國大會發表重要講話,莊嚴承諾“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”。此后總書記多次就碳達峰、碳中和作出重要論述,指出“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”。今年政府工作報告提出“扎實做好碳達峰、碳中和各項工作,制定 2030 年前碳排放達峰行動方案”。2021 年 9 月、10 月,黨中央、國務院先后印發關于完整準確全面貫徹新發展
18、理念 做好碳達峰碳中和工作的意見、2030 年前碳達峰行動方案,要求堅持系統觀念,處理好發展和減排、整體和局部、短期和中長期關系,堅定不移走生態優先、綠色低碳的高質量發展道路,確保如期實現碳達峰碳中和?!耙庖姟焙汀靶袆臃桨浮钡陌l布實施,為各行業各地方各領域的雙碳工作提供了工作指南和根本遵循。當前,各個部委正在陸續發布碳達峰碳中和指導意見和行動計劃,構建起碳達峰、碳中和“1+N”政策體系。各地區正在加快推進“雙碳”戰略落地。各企業主體積極落實解決方案?!半p碳”時代正式到來,各地區、各行業發展面臨碳排放的硬約束,綠色可持續轉型要求數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)2 更加緊迫。從本次征集的
19、應用案例來看,主要呈現四個特點,一是以園區/城市為主體,在運行、基礎設施、治理、服務等方面實現融合應用,利用數字技術實現賦能降碳。二是以能源、鋼鐵、石化、航天、建筑、交通運輸等傳統行業為主體,在能源轉型和產業升級等方面,實現數字技術賦能降碳。三是以數字技術提供方為主體,在數據中心、基站建設、生產經營、新能源建設等方面的綠色化轉型。四是綠色節能科技創新,在耗能領域,通過技術創新,實現顯著節能??傮w來說,當前碳達峰碳中和發展尚處于初級階段,技術標準、應用場景、配套機制都需要一個長期的完善過程,雙碳項目的投資模式、運營機制和商業模式仍有較大探索空間。但是,在政府和產業界對于雙碳技術與應用高度重視下,
20、相信雙碳建設每年會邁上一個新臺階,創新實踐會越來越精彩,案例匯編將見證我國雙碳發展砥礪探索前行的歷程。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)3 二、數字技術賦能園區城市碳中和 園區、城市作為重要的數字技術賦能碳中和技術落地的重要載體,本章收錄了部分園區、城市在推動數字技術與綠色技術融合應用,利用數字技術賦能區域運營管理、基礎設施、治理服務等方面綠色化發展的典型案例。這些案例立足本地基礎優勢與綠色化需求,形成多樣化應用場景,具備優異的示范效應。上海臨港桃浦園區突破傳統 AI算法模型局限,利用新技術實現了更加精準的能耗預測,助力智慧零碳園區建設;江蘇怡寧能源微碳慧能科創產業園依托統一數字平臺,
21、實現能源管理、零碳管理和綜合管理應用,推動園區零碳轉型、能源轉型和數字化轉型;富陽區循環經濟產業園利用工業互聯網為園區實現碳指標核算、碳足跡追蹤、碳減排優化、碳資產管理以及碳交易增值;遼寧雙碳賦能中心及生態園區通過“數字+降碳”模式,構建場景化降碳減排解決方案,為政府及市場主體提供源碳監測、能源碳評估及能源碳預測;移動園區引入了高精度能源氣象裝備及數值預測技術,實現高精度氣象數據觀測和預報數據,有力保障了電站運維智能化水平;生態環境雙碳云圖運用區塊鏈等技術保障企業碳排數據可信監測,是強化碳排放管理、健全生態產品保護補償機制的重要途徑。(一)上海桃浦(一)上海桃浦 AI Park 數實融合能效智
22、控數實融合能效智控1 1案例概述 上海臨港桃浦園區(中國-以色列創新園)是上海臨港經濟發展(集團)對上海桃浦地塊大規模開發的重要試點之一。作為上海建設 1本案例所有信息均來自騰訊云計算(北京)有限責任公司 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)4 具有全球影響力的科技創新中心的重要承載區,同時也是上海全力打響“四大品牌”、打造工業區改造和產業轉型升級新典范的重點建設區域,依托大數據與人工智能技術,基于先進的物聯網平臺,打造集約、高效的智慧園區管理體系,推進相關戰略性新興產業發展以及城市數字化建設。本項目依托科技研發、創新孵化、知識產權保護、科技成果轉化于一體的創新服務平臺建設,打造國家、市
23、級重大戰略任務“金字招牌”。根據普陀區出臺的中以(上海)創新園建設方案,園區給予基金、服務、載體等 18 項重點任務,政策扶持助力企業落地、創新技術轉化;同時,園區通過建立以色列科技文化沙龍,舉辦中以創新項目路演、中以創新創業大賽、科技產業主題論壇等活動,促進形成文化、科技、資本、市場融合發展的優質營商環境,展現出打造國際創新合作示范平臺、技術轉移平臺、創新孵化平臺的優質潛力,助力園區企業在把握技術轉移機會的同時,打造上海西部轉型發展的示范標桿。本項目桃浦智創城 604 地塊是在具有標志性歷史意義的英雄金筆廠原 U 型廠房建筑基礎上進行商業化改造,為桃浦智創城園區的試點工程項目,為園區內建設智
24、慧建筑群打造一個優良的示范性項目,也為將來桃浦智創城的建設打下了堅定的基礎。作為中以創新園區AIPark 首發項目,同時也是 AI Park 規劃布局的關鍵落子,一是基于顛覆性的 AIpark 平臺,通過計算機視覺、深度學習、生物特征識別等技術,執行預定的業務邏輯,改善傳統信息化平臺各系統自成體系數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)5 的情況,實現門禁、梯控、環境、能源等系統的互聯互通,形成協同聯動、高效智能的園區運營管理模式。二是在 AI 智慧園區建設模式、技術協同、建章立制等方面形成可復制、可推廣的經驗,為園區開發建設、運營管理提供更加高效和低成本的人工智能解決方案。三是創新人工智能
25、在園區能源管理、安全管理、資產管理、一臉通、會議室等方面的應用場景,豐富人工智能在園區的落地應用及產業應用,為人工智能相關創新成果應用轉化提供載體,尤以 AI 賦能節能雙碳的應用場景最具表率意義。圖 1 桃浦智創城園區 2應用場景 園區運營期間,建筑能源的管理水平以及室內環境的健康舒適是兩項重要指標。本項目基于數字底座打造全域全要素互聯的數實融合新基建體系,通過建設智慧能源管理中心,聯動能耗計量系統、冷源數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)6 群控系統、風機盤管系統、通風系統等,提供精細的能耗監測、多維度的統計分析、智能的設備控制、可靠的報警管理等服務,一方面利用物聯網技術對建筑能源消耗
26、實行精細化計量,在精細化計量的基礎上,通過多維度分析,實時掌握能源使用動態,從而為能源決策提供有效的數據支撐;另一方面利用大數據智能分析技術,對建筑供冷供熱系統進行優化控制,不僅可以有效提高系統運行效率,減少系統用能成本,還可以有效提升園區 內部各建筑區域的環境空氣質量。通過能源精細化管理、智能優化控制、智能設備設施管理,實現“三理”聯動,助力“雙碳”目標。場景 1:數實融合能源精細化管理 智慧能源管理系統以管理為中心,采集匯總系統的能耗數據,上傳到能源管理中心進行歸納、分析和整理,在整體功能上體現對建筑能源的來源、流向和使用各個環節的監測、統計及分析。通過能源精細化管理,實現能源系統一體化運
27、作和集中管理,實施有效的能源管理和能源數據分析,建立客觀的以數據為依據的能源消耗評價體系,掌握建筑的整體能效水平,追蹤減排策略效果,展示低碳成就。通過敏捷 BI 的運用,用戶無需編碼,通過拖拽的配置形式,即可完成數據儀表盤的定制化。系統具備豐富的交互功能,通過預定義的過濾、聯動、下鉆、數據預警等豐富的交互效果,以及針對數據的交互式分析,實現能源數據多維度、多指標分析,為能源精細化管理決策提供有效依據。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)7 圖 2 桃浦園區能源精細化管理 場景 2:基于人工智能與機器學習的能效智控 能效策略優化通過知識驅動與數據驅動相結合,基于能源系統運行大數據將能源系統
28、進行數字孿生,并根據建筑能源使用習慣以及能源系統的運行機理,利用機器學習及深度學習算法,創建建筑能源系統 AI 智能優化算法模型,并利用算法模型對能源系統進行 AI 優化控制,實現多種能量協同調控,幫助運維人員自動調整系統運行模式,以獲得比各能量子系統獨立運行更高的效益,達到建筑節能減排,降低運維成本目的。AI 優化算法通過能源中心獲取空調系統運行數據、能耗數據以及建筑環境數據,通過對數據清洗、整理及存儲,以數據驅動和系統機理搭建 AI 優化算法模型,包括溫度預測模型和能耗預測模型,并對空調系統關鍵運行參數進行最優決策,包括主機臺數、出水溫度、水泵頻率、新風機組的風機頻率、風閥開度、水閥開度等
29、,算法將控制指令下發給平臺,實現設備參數的自動調節。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)8 圖 3 桃浦園區 AI 調優技術路徑 基于負荷預測進行前饋優化控制,自動調整空調主機冷凍水出水溫度設定值、冷凍水系統最佳流量設定、冷卻水最佳流量設定、空氣處理機組最佳出風溫度設定、新風量最優控制、送風量最優控制等。通過機器學習模型,輸出最優參數組合,達到節能減排效果。在穩定運行的基礎上,通過 AI 能效系統使設備高效運行。根據實時采集的環境及設備數據對系統進行實時調優,利用數學模型,優化控制中央空調系統的運行模式,提高系統運行效率,延長設備壽命,降低系統維修成本。數字技術賦能碳中和案例匯編(202
30、2 年)9 圖 4 桃浦園區 AI 自動運行界面 根據歷史數據,采用回歸模型及時序預測模型,提取與能耗相關的特征,采用標準化的特征預處理,以能耗值作為目標列,進行模型擬合,進而實時獲取數據并預處理,其目標是為了在已知負載、環境變量(室外溫濕度等)的前提下,預知各設備處于不同開關狀態組合和不同的控制量設定值時,系統將產生多少能耗,通過能耗預測值對接優化算法;以降低能耗值為目標,在滿足約束條件的基礎上,通過調整各可控變量,使得目標量降低,從而實現節能的目的。圖 5 桃浦園區節能量分析 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)10 場景 3:數字孿生空間技術驅動的節能智控全局優化 傳統的 BA 自
31、控系統因存在數據孤島、局部控制等瓶頸,無法利用 BA 自控系統使得空調系統長期穩定運行在最優水平。本項目構建AI 能效智控解決方案,基于園區供水、供電、供氣、供熱等管網系統數據,大數據技術幫助實現三維管線數據、三維地表數據、建筑以及景觀數據、能源設備數據的透視,實現數據驅動的決策支持,并通過能源設備和關鍵節點進行位置、屬性、運行狀態等數據對接,動態采集空間環境實時數據,積累空調系統歷史運行大數據,利用機器學習技術,采用機理能耗預測模型與數據驅動能耗模型相融合的方法,針對各設備分別建立機理預測模型和數據驅動預測模型,選擇預測效果相對更好地預測模型,共同實現能源系統總功率的預測。進一步融合數字孿生
32、空間,突破單維數據局域解限制,從空間維度全局角度建立優化算法模型,并通過強化學習,生成系統 AI 優化算法。當建筑處于不同的環境狀態時,系統會自動感知建筑環境、同時自動判斷并決策系統優化控制參數。實現園區能源系統的自動感知,自動運行。在保證滿足室內環境需求及安全的前提下,更大程度地節能降耗,幫助管理者對園區綜合能源進行高效管理。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)11 圖 6 桃浦園區能源數字孿生管理及 AI 中控界面 場景 4:大數據驅動的能源設備運維管理與知識工程 針對暖通空調系統的制冷主機、熱泵主機、空調水泵的中大型設備,通過 AI 建模,結合設備的實時運行數據、電力數據等信息,對
33、設備預期發生的故障時間、故障類型、故障危險程度等進行預測和診斷,輔助設備運維人員進行處理和維護。利用 AI 技術,以設備安全運行及節能為目標,自動監測的相關信息,并識別設備運行狀態是否正常。若有異常,確定故障出現的部位及性質,并預報故障趨勢,預防惡性事故發生,對故障趨勢進行預判,變被動維修為主動服務,減少安全隱患。對資產管理領域提供結構化、專業的設施設備分類標準、保養標準、巡檢標準以及設備標準的操作手冊和故障手冊,構成領域專業化的知識體系,指導資產管理活動,降低對人的要求,實現標準化。使設備的操作方式,故障處理經驗等傳統需要靠長時間積累的經驗,知識轉換為可復制,可學習,可傳播的知識庫,降低運維
34、人員需求和對經驗豐富工程師的依賴,提高整體運維團隊的運維水平。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)12 圖 7 桃浦園區人機協同運維經驗迭代與知識工程遷移學習 場景 5:AI 融合多要素跨系統的運營綜合節能 運營分析能源管理。園區在能源管理方面具有很大的需求,能源管理能力的不足,會導致大量能源的浪費,園區應對公共區域內的用能進行監測,包括用水管理、用電管理、用氣管理。因此,本項目中通過建設全方位的能源管理系統對園區的能耗進行實時采集以及能耗分析,基于人工智能在能耗分析方面的應用,橫向對比同類型園區用能情況、縱向對比每日、月的用能情況,加強園區能耗精細化管理,發現園區潛在能耗大戶。多跨系統
35、節能管理。在園區掌握能耗數據的基礎上,加強園區節能手段。在本項目采用基于人工智能技術的智能配電箱實現能耗降低,如通過 AI 分析,優化中央空調系統的運行模式,減少能耗。對門禁-人行閘機-梯控-自動派梯聯動智能控制,使人員平均候梯時間明顯減少,電梯綜合效率顯著提升。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)13 圖 8 桃浦園區門禁-人行閘機-梯控-自動派梯智能聯動實現節能提效 場景 6:面向未來的綜合能源管理平臺 智慧能源中心已具備完善的平臺體系,為今后的園區擴建預留了接口。未來隨著園區的擴建,可以有更多的能源數據接入能源中心,如新建園區用電數據、綜合能源系統、分布式發電系統等。智慧能源中心將
36、成為桃浦創智城板塊的專屬“能源管家”,展現能源變革新理念。能源中心將利用 AI、大數據、物聯網、數字 BIM 技術,打造安全、便捷、節能的能源綜合利用園區,實現園區整體能源的“可視、可控、可管”。通過整合園區內多種能源系統,如冷熱源、光伏、風機、充電樁、儲能以及其他終端負荷,打造多能互補能源網絡。實現就地生產、就地消納的供應形式,集中式和分布式相協調互補,在微網內實現能源自發自用,甚至余電上網,實現綜合能源轉換效率的提升,清潔能源占比的提升,大幅減少園區碳排放。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)14 圖 9 桃浦園區能源綜合管理中心 3案例總結 數字技術綜合應用,助推智慧零碳園區建設。
37、一是能源結構優化及精細化分析實現供需雙向降碳?;趫@區能耗歷史數據,搭建園區能耗預測模型,對能源供給進行統籌規劃,輸出優化調度建議,實現能源精細化管理。二是能源大數據機器學習/AI 節能智控實現增效減碳。集成大數據分析、專家經驗數模、機器學習等技術,搭建針對園區公共動力系統/設備的 AI 能效優化控制算法,讓能源管理更高效、更智能、更敏捷。三是數字孿生技術助力 AI 節能全局優化。全面采集園區能源消耗及碳排放數據,并結合數字孿生空間體系,總體分析全域全要素孿生空間,實現 AI 節能全局最優解。四是構建雙碳大腦,助力實現碳中和城市?;跀底謱\生物聯數據與 AI 中臺知識圖譜構建并豐富“雙碳”大腦
38、知識內涵,構筑零碳園區,快速賦能臨港新城片區其他產業園區。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)15 突破傳統 AI 算法模型局限,實現能源管理技術創新。一是采用機理/經驗模型替換機器學習,解決了純數據驅動的機器學習模型帶來的預期能耗不精準問題。本項目通過歷史數據來擬合待定參數,從而建立機理模型,對于擬合精度較低的機理模型,引入數據驅動殘差模型進行互補調優。二是優化創新 AI 算法及約束條件,能效優化性能表現更穩定。本次技術創新專注于 scipy.minimize 和遺傳算法,兩種優化算法所實現的節能應用服務,相較其他常見算法,具備柔性切換、節能效率相較其他算法進一步提升 2%(平均值)以
39、上。三是基于 AI 能效系統豐富項目經驗,實現模型快速遷移復用。針對不同規模的建筑或園區,不同種類的空調系統,積累 HVAC 系統機理模型或黑箱模型,能夠直接根據項目特征,調取相應的 HVAC 機理模型進行復用,大幅提升了項目的交付效率及運營效益。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)16 圖 10 桃浦園區數據處理與建模流程 圖 11 桃浦園區優化算法路徑圖 能源管理更加精細化,降本增效成效顯著。本項目園區案場可節省能耗約 10%-20%,每平方米節省約 20 元/年;門禁-人行閘機-梯控數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)17-自動派梯聯動智能控制,綜合降低電梯能耗 30%。通過
40、視頻濃縮算法、禁區入侵告警算法以及人員軌跡徘徊告警算法設置,減少保安巡邏崗位約 50%的工作量,降低人力成本及減少人員活動碳足跡。通過高效的能源管理系統,優化提升暖通空調的舒適度與工作效率,暖通空調的綜合能效將整體節約 10-15%。通過智慧能源管理,桃浦智創城 604 地塊 2021 年單位面積能耗約 70kWh/m2,顯著低于上海綜合建筑平均能耗 88.5kWh/m2,綜合節能率達 20%。通過數據自動采集、報表自動生成等全面自動化,降低人工成本 30%。通過智能化運維手段,實現人工運維效率提升 40%,平均故障響應時間。項目實施成本低,行業應用前景廣闊。一是低邊際成本高綜合效能的 AI
41、節能普惠應用,并可通過云邊協同的架構與機器學習迭代,對比常規的硬件節能改造,實施成本低,項目周期短,改造影響小。二是敏捷工具與數據智能驅動節能優化迭代,實現快速復制、敏捷適配及普惠服務?;趫@區數字新基建底座全要素數據融通的基礎,通過數據匯聚與敏捷 BI 工具,每個用戶都能夠根據自身需求,快速完成可視化數據報表的制定,為管理節能及減少碳排放提供數據支持。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)18(二)江蘇怡寧園區能源微碳慧能科創產業園(二)江蘇怡寧園區能源微碳慧能科創產業園2 1案例概述 國家電網公司率先發布央企首份碳達峰、碳中和行動方案,積極貫徹習近平總書記“四個革命、一個合作”能源安全
42、新戰略,為國網系統落實“雙碳”戰略指明方向。江蘇電網作為國家電網系統規模最大的省級電網,用電量、電網負荷始終位居中國第一梯隊,長期面臨傳統能源消耗量大、能源稟賦條件較弱、減排減碳壓力大等挑戰。為響應國家號召、貫徹國家電網有限公司“雙碳”行動方案要求,江蘇電網迎難而上,發布國網首個省級公司“雙碳”實施方案,從 5 個方面提出 19 項措施,積極建設以新能源為主體的新型電力系統,在清潔能源利用、電能替代、智慧能源建設等方面進行了有益探索,電動汽車、多能互補、微電網、能源互聯網等一批能源新業態蓬勃興起,助推江蘇在全國范圍率先實現碳達峰。園區作為城市的基本單元,是實現雙碳目標和能源轉型的主戰場,是上述
43、實踐的重要落地點。作為具體實踐之一,江蘇怡寧能源微碳慧能科創產業園在建設之初,就提出打造具備“環境宜業宜居,建筑智能智慧,多能互聯互補,業態領先率先”特征的綠色低碳的智慧零碳園區,成為引領行業低碳、綜合能源網絡、能源管理平臺、能源服務模式多方面發展的典范,支撐鹽城城市能源互聯網發展,實踐節能減排技術創新,形成“可復制、可推廣”的能源綜合應用與低碳應用相互結合,相互促進的典型模式,為建設新型零碳城市、能源互聯網做 2本案例所有信息均來自華為技術有限公司 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)19 出樣本示范。江蘇怡寧能源微碳慧能科創產業園占地 156 畝,規劃建設 16 棟建筑,總建筑面積約
44、 13.4 萬平方米,主要產業形態為新能源裝備研發集成和技術孵化實踐。江蘇怡寧能源微碳慧能科創產業園項目依托微碳慧能解決方案建設,基于統一數字平臺,以及能源管理、零碳管理和綜合管理應用,實現園區碳排流、能量流、信息流和價值流互動互融、協同優化,推動園區的零碳轉型、能源轉型和數字化轉型,助力園區實現“管理精益智慧化、能源互補高效化、運營低碳綠色化和碳能交易在線化”,建成為引領綜合能源網絡、能源管理平臺、能源服務模式多方面發展的典范,示范、引領鹽城走向清潔能源新時代,促進國網公司能源互聯網、能源安全“兩個 50%”戰略落地,為國家“2030 碳達峰、2060 碳中和”目標愿景做貢獻。2應用場景 國
45、網江蘇省電力公司鹽城供電公司充分利用先進的能源互聯網、大數據、云平臺等數字化技術,對園區供能、輸能、用能全鏈條進行能源管理、調度、交易,構建新型供能用能生態鏈,實現供能側的多能互補和用能側終端一體化,滿足綠色低碳、安全高效、可持續發展要求。園區在規劃階段就引入了三元轉型方法論和四流融合價值體系指導園區的整體規劃,并采用 GIS 工具對園區的冷、熱、電、氣管網進行統籌設計。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)20 圖 12 零碳園區三元轉型方法論 在能源供給方面,園區建設了多種清潔能源,推動園區能源供給由“傳統能源”向“新能源”轉型。同時,園區建設了多種儲能設施,平抑風電和光伏等新能源的波
46、動性,提高新能源的消納能力。在技術方案方面,園區采用了最新的 5G 和 WiFi6 技術,實現園區無線網絡的全覆蓋。在園區廣泛部署智能物聯網關、智能攝像頭、能源路由器等邊緣智能設備,實現對園區人、車、物、能、碳等各種數據的全面采集。依托云、大、物、智等技術構建的數字平臺,對園區數據實現統一接入和匯聚、融合,對設備實現統一運維,對業務應用實現統一服務。綜合運營中心 IOC 實現園區各子系統的態勢感知、運營狀態可視化、業務分析和預警、決策支持和聯動指揮,實現對園數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)21 區的智慧化管理。圖 13 怡寧園區技術架構 場景 1:能源管理 通過數字化技術實現園區各種
47、能源供應和消費系統的數據采集、接入及監控,實現能源系統的精細化運行,提升綜合能源管理水平。通過構建風、光、水、儲、冷、熱、電多能協同運行的綜合能源管控平臺,實現多種能源互補互濟、協同優化運行,從而提高能源綜合利用效率,從機制、可靠性、能耗、能效等多維度優化能源“自治自愈”水平?;趫@區全電能源消費優勢,依托鹽城市較高的新能源電力比例基礎上,依靠園區部署多種風光發電設備以及地源熱泵系統,目標做到清潔能源生產占比 85%。部署多種綠能設備的同時,引入儲能設備與綜合能源管理系統,進一步提升綠色能源在節能降碳和多種能源互數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)22 補效果。集成了能源 EMS 系統、
48、地源熱泵及氣象站數據,利用 GIS數字孿生技術,對園區綠能電力、供冷、供熱進行空間實時流向展示及數據多維度分析。通過 IoT、數據算法等技術對用能進行智能調控,達到能源最優化、辦公環境最佳化。通過能源管理系統一鍵控制綠能策略執行,通過數字平臺能夠看到綠能執行的流向情況。圖 14 怡寧園區能源管理系統 場景 2:零碳管理 零碳管理是園區雙碳管理體系的基礎。通過碳排放監測實現對園區碳排放的實時、精確、全面計量,大幅提高碳排放統計的數據質量,并自動生成碳盤查報告,滿足主管部門監管要求,降低企業碳減排履約風險。為實現碳交易效益最大化,零碳管理系統對園區碳排放數據、排放因子數據、配額數據、碳匯數據等各種
49、碳資產進行統一管理,為未來園區參與碳交易做好系統和數據準備,助力園區企業建立并完善碳資產管理、碳足跡管理、碳減排項目管理、碳市場預測等能力,支數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)23 持企業靈活參與碳交易。碳排放監測所需采集的數據類型主要是源側產能數據和負荷側用能數據,包括源側綜合能源設施產生的總電量,儲能設施的充、放電總量,負荷側園區機電設施的電力總消耗量、園區公共弱電系統電力總消耗量、以樓層/房間為單位樓宇弱電設施電力消耗量、樓宇制冷設施制冷劑種類及消耗量,以及其他相關計算參數。在園區碳排放管理方面,構建了一整套體系化、自動化、圖形化的碳排放管理系統,替換掉手工填報維護的方案,直觀地
50、從各個維度進行碳排放分析和減碳趨勢分析。碳排放盤查功能提供按時間維度、業務維度(如部門、設備等)統計碳排放情況,用于各維度下的碳排放統計分析,為減碳決策提供數據支撐。統計報表以時間維度,統計所有登記設備的用能情況,并以報表方式呈現,通過與園區運營中心對接,完成統計報表或圖形展示。建立專項碳排放數據庫,對每階段的碳排放情況進行分析,將碳排放單位每階段(按日或月)的電耗、冷耗、熱耗、水耗等情況做成曲線圖,分析走勢,歸納總結。數據統計分析功能分析園區以及企業總體能耗情況、能源消耗單項指標、單位產品能耗情況、產值能耗情況、綜合能源產能情況、節能狀況、能源消費品種構成、能源消費結構等。同時,匹配能耗雙控
51、向碳排放雙控管理理念的轉化,設計了各類碳排放設施碳排放流向分析。碳排放流向管理和綠色低碳發展基于全面而準確的碳排放數據,對園區碳排放情況進行分析,找出重點排放源,預測未來碳排放的變化情況,并提出減排措施建議,為園區制定數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)24 減排措施,促進電碳融合,以及能源系統的優化運行提供支持。碳績效管理功能根據園區碳排放總量和碳減排目標,將碳減排目標分解到組織和設備類型,通過分析高碳排放設施和碳排放結構,為組織和設備制定契合的碳減排措施,定期對減排效果進行評估。同時作為碳績效管理的重要組成部分,統計綠色能源設施的產能,收集綠色能源的碳減排數據,并進行稽核與查詢。圖
52、15 怡寧園區零碳管理系統示意圖 場景 3:綜合管理 面向園區日常運營管理,通過園區數字平臺,將原本孤立的周界、門禁、消防、車輛、樓宇、群控、設施、資產、環境、辦公等業務子系統統一接入、匯聚、建模,將安防系統、物聯網系統相關系統等信息進行整合,形成數字孿生園區,立體呈現園區的整體情況,包括人員/車輛態勢、園區安防態勢、能源消耗情況、設施和資產運營態勢、環境和空間使用情況等,并通過聯動視頻監控系統、物聯網系統遠程查看和控制。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)25 圖 16 怡寧園區數字平臺架構 整體園區的能耗監控板塊,對園區內整個區域的用電、用水等能源耗散情況進行分類分項的統計,并通過一
53、定周期的數據積累,以指導優化樓宇控制系統的工作模式。能耗監控板塊,與能源監測系統對接,獲取相應的統計分析數據,并根據統計分析按地域分布、時間分布、能耗類別進行熱力呈現。圖 17 怡寧園區能效管理 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)26 園區情境智能整體解決方案,使園區主管部門具備實時、準確的情境意識,實現先進的園區安全集成。安防系統集成并融合不同類型的實時傳感器和數據采集子系統,可在固定和移動等各種模式下運行并適應各種環境條件,為所有的使用者和相關方提供實時的動態數據信息和決策操作平臺。通過一套統一的綜合管理平臺,將不同功能的安防子系統進行系統融合,可實現對各類系統監控信息資源的共享和
54、優化管理,具有對各子系統進行數據通信、信息采集和綜合處理的能力,可生成優化管理所需的相關信息分析和統計報表。視頻調閱是安全防范和生產監控體系的基礎,可有效對各區域實行實時監控,整個安防監控系統的重點在于對人員、車輛、物品、產線、實驗室等的實時監控,防患于未然。在滿足安全防范級別的要求前提下,在確保系統穩定可靠,性能良好的基礎上,在考慮系統的先進性的同時,按需選擇系統和設備,做到合理、實用、降低成本,從而達到極高的性能價格比,降低安全管理的運營成本。圖 18 怡寧園區門禁告警與視頻多系統聯動 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)27 在智慧運營中心對園區 ICT 基礎設施包括業務應用系統、
55、服務器、辦公網、安防網、智能網、物聯網設備進行統一管理監控,以全網拓撲視角關注 ICT 節點對業務的影響,通過管理節點運行狀況,告警情況,流量情況。另外,對園區的空間以及環境狀況進行管理,如空間功能分區,園區位置查詢,以及空間環境溫濕度、空氣質量等狀況進行監控。智慧運營中心,通過與 GIS 系統對接,對園區的空間進行 2D/3D呈現,并支持位置查詢。通過與路燈或會議室環境控制模塊等與物聯系統對接,實時收集園區內各區域內環境信息,或可聯動控制空調、照明等系統。圖 19 怡寧園區綜合管理 IOC(運營控制中心)作為零碳智慧園區系統的報告中心、指揮中心和統一入口,支撐園區能源、碳和綜合管理運營狀態可
56、視化、業務分析和預警以及輔助決策和執行,實現園區能源、碳及綜合管理運營狀態的可視、可管、可控,完成園區數字化運營目標。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)28 圖 20 怡寧園區運營控制中心 IOC 3案例總結“三個轉型”助推園區數字化綠色化協同發展。一是能源轉型。綠色能源替代化石能源,清潔能源占比 85%,終端消費電能占比 100%,源-網-荷-儲全域協調優化,通過智慧運營分析實現可視、可管、可控,節約電能 300 萬千瓦時/年。二是數字化轉型。萬物互聯實現全要素實時感知,打通信息孤島,全域融合、統一管控,智慧決策支撐業務敏捷開發,設施效率提高 25%。三是零碳轉型。全價值鏈碳足跡監測
57、、統計和披露,碳資產全生命周期管理,碳、能聯動,碳、能決策優化,減少碳排放 5600 噸/年。以江蘇怡寧能源微碳慧能科創產業園項目為代表案例參加 2022WSIS 信息社會世界首腦峰會年度大獎的評選,最終榮獲 WSIS2022 冠軍獎?!叭齻€效益”實現經濟、社會、生態全面協調發展。一是環境效益。打造多能互補微網,有效提升園區清潔能源占比,采用就地生產、就地消納的供應形式,集中式和分布式相協調互補,在微能源網內實現自發自用,能量平衡,實現能源綜合轉換效率的提升。二是管理效數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)29 益。通過物聯網、云計算、大數據和人工智能等新一代信息技術,建立集“視管控營”一
58、體的綜合運營與管理平臺,實現物與物、人與物、人與碳、物與碳、碳與能的聯接,實現對設備、能源、人員和環境的精細化管理和服務,使得園區綜合管理的運行效率和準確率有了極大地提升。三是社會效益。園區開展綜合能源項目建設,加快業務向用能服務轉型,加快經營向質量效益轉型,在綜合能源網絡、能源管理平臺、能源服務模式多方面形成示范應用,助力實現國家“碳中和、碳達峰”戰略目標。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)30(三)富陽循環經濟產業園利用數字技術賦能垃圾處置廠降碳(三)富陽循環經濟產業園利用數字技術賦能垃圾處置廠降碳3 1案例概述 生活垃圾處理設施是城鎮環境基礎設施的重要組成部分,是實現垃圾減量化、
59、資源化、無害化處理的基礎保障。加快推進生活垃圾處理設施建設,是改善城鎮生態環境、保障人民健康的有效舉措?!笆濉逼陂g,全國新建垃圾無害化處理設施 500 多座,城鎮生活垃圾設施處理能力超過 127 萬噸/日,生活垃圾無害化處理率達到 99.2%。根據“十四五”規劃,到 2025 年底,全國城市生活垃圾資源化利用率達到 60%左右,同時要求完善全過程監測監管能力建設,依托大數據、物聯網、云計算等新興技術,加快建設全過程管理信息共享平臺,通過智能終端感知設備進行數據采集,進一步提升垃圾分類處理全過程的監控能力、預警能力、溯源能力。在國務院印發的2030 年前碳達峰行動方案中,指出要實施“循環經濟
60、助力降碳行動”,充分發揮減少資源消耗和降碳的協同作用,推進產業園區循環化發展,大力推進生活垃圾減量化資源化。環境產業是循環經濟產業體系中的重要組成部分,生活垃圾處理與每個人息息相關,聚焦從垃圾產生到處置的全生命周期,特別是落地垃圾處置循環經濟產業園區的減排降碳,是環境產業踐行雙碳戰略的一個有效措施。垃圾處置廠在運營過程中,一方面存在效益低的難題,伴隨國家 3本案例所有信息均來自青島國真智慧科技有限公司 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)31 監管標準提高和成本增加的壓力,企業運營主要依靠政府補貼維持;另一方面踐行“雙碳”戰略過程中,缺少有效碳核算和碳減排優化的工具,國家備案及國際通用相
61、關方法學數量多且復雜,企業購買咨詢服務費用高、時效短、線下盤查數據采集難、耗時長、人工成本高,急需操作簡便、快捷高效的碳資產管理變現產品。利用數字技術賦能垃圾處置廠降碳解決方案案例應用于杭州市富陽區循環經濟產業園餐廚垃圾處置項目。項目位于杭州市富陽區,設計規模日處理 300 噸餐廚/廚余垃圾,項目資源化利用后,年發電量 700 萬度、年產工業油脂 3000 噸,可實現項目減量化、無害化、資源化處置,是浙江省的重點示范項目。該項目工程于 2020 年 5 月開工建設,2020 年 12 月餐廚垃圾車進場卸料,歷時 7 個月,實現了可視化、智能化、平臺化的運營管理,用實際行動響應杭州提出的打造全國
62、數字經濟第一城的號召。項目利用智慧微平臺技術與 Eiiplat 環境產業互聯網平臺靈活對接,建立生產管控平臺,將智能化深度融合各個生產環節,使“E 平臺+微平臺”與先進的工藝技術相結合,不斷從 E 平臺更新最新增效模型,優化生產工藝與調度,實現持續增效。伴隨“2030 碳達峰、2060 碳中和”雙碳目標上升為國家戰略,杭州濱河新能源有限公司積極探索利用數字技術賦能園區降碳的發展路徑,并于 2021 年 2 月啟動降碳平臺建設。一方面,園區生產管控平臺的建立,保證了園區各項目單元生產、運營、設備數據采集完備,為運用相關方法學核算循環產業園區碳排放、碳減排等指標奠定數字技術賦能碳中和案例匯編(20
63、22 年)32 了基礎;另一方面,多年來,針對環境行業碳足跡追蹤持續投入研發,并率先開發出了面向環境產業的碳資產管理產品雙碳數據中心,能科學有效地為園區實現碳指標核算、碳足跡追蹤、碳減排優化、碳資產管理與碳交易收益。富陽區循環經濟產業園餐廚垃圾處置項目內各工藝單元運行情況良好、各類數據采集相關傳感器、智能網關硬件設施完備,以此為基礎利用數字技術賦能富陽區循環經濟產業園餐廚垃圾處置項目降碳。2應用場景 場景:生態循環經濟產業園區 圖 21 富陽區循環經濟產業園餐廚垃圾處置項目 富陽區循環經濟產業園餐廚垃圾處置項目采用的是以“餐廚預處理+CSTR 厭氧發酵+沼氣利用+水處理+除臭”為核心的處理工藝
64、,項目包括了預處理單元、厭氧凈化及固液分離單元、沼氣利用單元、污數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)33 水處理單元和除臭單元。圖 22 富陽區垃圾處置總體工藝路線 餐廚廢棄物和廚余廢棄物進場地磅稱重后卸至接投料倉,進入不同的預處理生產線。餐廚垃圾通過無軸螺旋輸送進入水力洗漿機、破碎分選一體機分別去除重物質和塑料輕物質,制漿后與廢棄油脂混合,經過加熱后進入三相分離機,進行全物料提油,三相分離之后的漿料與分選破碎制漿的廚余垃圾漿料混合泵入 CSTR 厭氧單元進行厭氧消化,產生的沼氣經生物脫硫系統凈化后進入氣柜暫存,經凈化增壓后發電和供鍋爐燃燒。產生的沼渣沼液進入固液分離系統實現固液分離,分
65、離出的沼渣送入焚燒廠,沼液進入污水處理單元處理,處理達標后進入城鎮排水管網排放。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)34 圖 23 富陽區餐廚廚余垃圾處置工藝流程圖 圖 24 富陽區循環經濟產業園餐廚垃圾處置項目生產管控平臺 作為垃圾處置循環經濟產業園區,一方面,通過垃圾處置避免了垃圾在自然條件下分解導致的甲烷等溫室氣體的逸散;另一方面,園數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)35 區內垃圾處置產生的甲烷作為清潔能源替代溫室氣體效應強的化石燃料,由此實現碳減排。與此同時,車輛運輸、人員出行、園區用電用氣、上下游供應鏈等方面又存在相應的碳排放。對于循環經濟產業園區而言,實現碳中和存在著
66、碳核算、碳減排優化、碳資產管理三方面的難點。首先,實現碳中和的前提是摸清園區的碳家底,包括在明確核算邊界內園區的碳排放量與碳減排量,找出二者之間的差距,明確實現碳中和需要補充減排的量(通常情況下,循環經濟產業園為碳減排項目);第二,園區可以采用相應的手段來提升碳減排,比如優化車輛出行路徑、鼓勵人員綠色出行、生產工藝優化等;第三,如果能夠將園區的碳減排量轉化為碳資產,并在碳市場上進行交易,將能夠進一步強化園區的減排動力,并為園區帶來新的收益。富陽區循環經濟產業園餐廚垃圾處置項目實施的雙碳數據中心能夠有效地解決以上問題,并具備良好的實施成效。雙碳數據中心是基于 E 平臺(Eiiplat 環境產業互
67、聯網平臺)和微平臺,利用國家備案方法學打造,并通過雙碳微平臺落地應用的軟硬件配套的智慧化系統。通過雙碳微平臺及相關傳感設備進行數據采集,在中臺進行數據傳輸、存儲與優化,支撐上層功能實現,為不同用戶提供服務。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)36 圖 25 富陽區垃圾處置產品架構 雙碳微平臺是平臺功能的延伸或分布式平臺,能夠進行邊緣側智能管控,滿足企業數據和系統私有化部署需求,隨時與平臺連接,在此基礎上實時精準采集碳相關監測數據及生產數據,沉淀模型算法優化工藝減少碳排放。圖 26 富陽垃圾處置雙碳微平臺 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)37 圖 27 餐廚垃圾處理雙碳數據大屏
68、一是摸清碳家底。雙碳數據中心積累了大量方法學,不同場景下的園區可結合自身的實際情況進行信息填報確認,系統自動篩選出適用的方法學及對應的項目邊界、基準線情景,通過對相應的參數指標進行監測,能夠計算出園區實際的碳排放量和碳減排量,從而摸清碳家底。圖 28 富陽區垃圾處置碳核算 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)38 根據國家發改委備案的方法學 CMS-001-V02 用戶使用的熱能,可包括或不包括電能和 CMS-016-V01 通過厭氧分解進行甲烷回收,項目碳核算的邊界為餐廚廚余垃圾從產生單位運輸至處理廠后,進行厭氧發酵,產生沼氣一部分進入燃燒鍋爐產生蒸汽進行供熱,另一部分進入沼氣發電機發
69、電上網,產生的沼渣外運至焚燒廠焚燒。圖 29 富陽項目碳核算邊界 該項目碳排放主要包括沼渣運輸過程中的 CO2 排放和項目消耗電力的 CO2 排放;碳減排主要包括回收沼氣減排、替代燃煤鍋爐供蒸汽減排和替代燃煤供電減排。通過雙碳數據中心,能夠實時監測碳核算相關的生產指標,通過內置算法高效便捷地核算項目碳減排和碳排放,摸清企業碳家底。該項目的碳減排量預計在 4 萬噸以上。二是碳減排優化。雙碳數據中心以減碳為目標,建立各項目單元生產指標參數與碳排放量、碳減排量指標的關系,通過大數據分析和數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)39 云計算,確定算法模型,找到碳減排優化的生產指標最優值,從而指導生產
70、,實現減排優化?;诟魂栱椖恳褢玫恼託猱a量預測模型,智能設備降耗模型、智能提油增收模型,建立預處理、厭氧、脫硫、污水、沼氣利用等各工藝單元生產指標與碳指標之間的算法模型,伴隨數據分析與挖掘,逐漸找到經濟指標與碳指標之間的最優平衡點,反向控制生產過程,實現最優降碳效果與經濟收益,綜合增效 30%以上。圖 30 富陽區垃圾處置碳減排優化 三是碳交易收益。在國家核證自愿減排量申請開放后,雙碳數據中心將幫助園區進行 CCER 碳資產申請,獲得 CCER 后在碳市場上進行交易,幫助園區獲得新的收益,同時對接碳交易平臺,實現對碳資產的管理。伴隨廠區垃圾處理量提升和工藝優化,碳減排量可達四萬噸以上。以市場
71、價 40 元/噸測算,預計實現年收入 160 萬元以上。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)40 圖 31 富陽區垃圾處置碳資產管理 3案例總結 數字技術賦能垃圾處置廠降碳帶來多方面提質增效成效。一是摸清園區碳家底,核算園區碳排放量和碳減排量,明確碳中和目標;二是輸出碳減排路徑,結合生產過程工藝,建立算法模型,通過工藝管控實現碳減排優化;三是探索碳資產增值,通過項目為未來申請CCER 碳資產并進行交易做準備,為園區創造新的收益增長點。率先在環境產業領域實現數字化與綠色化相結合。一是聚焦環境產業碳中和。該案例大力推進生活垃圾減量化資源化,充分發揮減少資源消耗和降碳的協同作用,為“雙碳”目標
72、在環境產業的落地提供了示范。二是以數字技術與綠色技術融合應用推動碳中和。借助大數據、云計算等科技力量,將降碳過程與工藝管控相結合,實現碳減排優化。投資回收周期更短有利于同類園區借鑒。雙碳數據中心軟硬件設數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)41 施投資回收期通常不超過一年,項目業主更加有動力進行投資。園區餐廚/廚余垃圾處理預計年減排量 4 萬噸,以市場價 40 元/噸測算,預計實現年收入 160 萬元。同類循環經濟產業園區可借鑒此案例實現碳中和路徑進行自身碳中和規劃,摸清園區碳家底,實現碳減排優化,進行碳資產管理和碳交易收益。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)42(四)遼寧雙碳賦能
73、中心及生態園區(四)遼寧雙碳賦能中心及生態園區4 1案例概述 遼寧省沈撫改革創新示范區位于沈陽、撫順兩市之間,地處東北亞中心及東北老工業基地的核心區域。沈撫改革創新示范區聚焦“實現高質量發展”和“發揮示范引領作用”,全力打造三區一引擎發展目標,確立以新一代信息技術為支撐的數字經濟、信息技術應用及裝備、人工智能和智能制造、生命健康、新材料和氫能、現代服務業六大主導產業,全力建設創新能力強、開放程度高、營商環境好、生態環境優的宜居、宜業、宜游、宜創沈撫示范區。遼寧雙碳賦能中心及生態園區通過“數字+降碳”模式,運用大數據、云計算、AIoT 技術、人工智能等先進技術,將多方數據打通,全面整合電力、水務
74、、燃氣、政府、社會等多方系統平臺數據,以企業能源碳排放量、清潔能源碳減排量、交通電能替代碳減排量等能源碳排數據為分析對象,為政府部門、能源企業、用能客戶提供能源碳監測、能源碳評估及能源碳預測等功能。2應用場景 場景 1:雙碳能源互聯網平臺 國家“智能制造 2025”、“工業互聯網+人工智能+大數據”、“碳中和碳達峰”等政策推出,為國內產業轉型指明了方向,工業互聯網是智能制造體系的外延,隨著“雙碳”提出,更是讓工業互聯網融入了“碳”元素;融入“碳”元素工業互聯網發展成為新的數字驅動的 4本案例所有信息均來自阿里云計算有限公司 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)43 主題。圖 32 工業互
75、聯網逐步融入“雙碳”元素 依托雙碳能源互聯網平臺,結合 GIS 技術,并通過綜合運用數字技術和物聯網技術為數據賦能,驅動“智能+”在各個細分領域的滲透,為工業 4.0 和平臺企業提供全產業鏈的數字孿生(Digital Twin)一站式解決方案,為企業提供智能制造服務(智能工廠、智能倉儲、企業管理 SaaS)、無人倉儲、區塊鏈產品質量追溯。圖 33 沈撫綠色工業互聯網平臺架構 場景 2:雙碳節能減排服務平臺 文字內容文字內容美國GE工美國GE工業互互聯網網文字內容文字內容新工新工業法國法國文字內容文字內容英國未來制造英國未來制造業預測文字內容文字內容日本機器人新日本機器人新戰略略文字內容文字內容
76、德國工4.0德國工4.0中國制造2025中國制造2025文字內容文字內容美國先美國先進制造制造業國家國家戰略略20092009文字內容文字內容美國先美國先進制造合作伙伴制造合作伙伴文字內容文字內容德國工德國工業20302030文字內容文字內容工工業互互聯網指網指導意意見文字內容文字內容新一代人工智能新一代人工智能規劃劃文字內容文字內容日本新日本新產業結構構藍圖碳中和碳達峰碳中和碳達峰2021202020182015201220212020201820152012目標203020602020203020602020提出能源新路標碳達峰碳中和碳大腦數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)44 通
77、過構建能源碳排監測算法,提供能源碳排熱力圖,反映區域能源碳排情況;以區域、行業、企業能源碳排監測數據為基礎,利用大數據算法,對能源碳達峰做出判斷。提供全省屋頂分布式光伏一站式解決方案,支撐全省光伏建設的事前規劃、事中建設、事后運維服務,提供 CCER 等增值服務;同時建設全省碳監管分析平臺,支撐政府盤清碳排家底。通過智能物聯、安全交互、資源稟賦、儲能聚合、能效動態響應實現多源規劃、電源調控、電能調解,建設雙碳能源服務平臺,推動節能減排。圖 34 沈撫雙碳服務平臺清潔能源管理示例 場景 3:雙碳清潔發展服務平臺 建設雙碳清潔發展機制管理平臺、碳排放標準及低碳技術目錄、低碳標識和認證推廣平臺、氣候
78、變化風險評估平臺。以區域歷史GDP、用電量、清潔能源占比等數據為基礎,為產業鏈上下游提供能源碳排放趨勢預測建設雙碳溫室氣體排放目標責任評價考核、為企業提供碳排放交易管理數據分析清潔發展服務。光光伏服伏服務模模塊光伏光伏商商工程工程商商運運維商商電力力交易交易硬件施工交易運維碳排碳排分析分析現場勘察勘察投投資方案方案施工施工交付交付光伏光伏運運維光伏光伏運運營自投/第三方目標客戶條件勘察基礎建設商業模式運維保障收益增值綠電交易/CCER/隔墻售電高碳排高碳排強度企度企業綠色低碳企色低碳企業增加增加15-25%的清的清潔綠電全市電綠色色金融金融貸款數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)45 圖
79、 35 沈撫雙碳服務平臺可視化全景示例 場景 4:雙碳運營中心 通過本地云底座支持雙碳建設,構建政府碳大腦,通過多行業數據整理,多尺度分析,多維度管理來生成碳全景認知與追蹤大屏,構建看得到、看得清、定目標和定施工圖的碳沙盤推演平臺。圖 36 沈撫區域綜合分析 沈撫能耗、碳排指標能源消費結構產業碳排占比行業碳排總量碳達峰、碳中和預測以及實際月度碳排趨勢生產消費碳流點擊下鉆到重點碳排主體數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)46 建設碳排放交易管理數據分析平臺,通過對比國家及省、市的用能定額、限額量化指標,以及能耗標準等,為政府提供碳交易的數據分析;并且對每階段的碳排放情況進行分析,將碳排放單
80、位每階段(按日或月)的煤耗、電耗、油耗、氣耗、水耗作成曲線圖,分析走勢,歸納總結;另外還包含金融融資、綠電交易等增值功能。圖 37 沈撫行業綜合分析 全面支撐政府宏觀調控,便于直觀了解區域、行業等維度的碳排放和碳積分交易量情況,幫助政府調控雙碳進度,以推進雙碳目標達成。圖 38 沈撫行業推演應用情況 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)47 場景 5:雙碳賦能中心 構建遼寧省綜合能源管理平臺(包括供能管理、用能管理、雙碳管理、雙控管理),構建企業級綜合管理平臺(包括低碳能源托管專家、智慧用電服務、工業水處理系、空壓站云智控、企業能源管理、企業節能服務、企業用能優化碳中和服務)。圖 39
81、沈撫企業綜合分析 圖 40 沈撫空調與通風系統綜合能耗優化應用 工業大腦大數據算法站點工控機展示portal頁控制指令傳感器變頻器數字電表數據上傳&控制數據上傳&控制阿里云平臺冷卻塔冷凍水泵制冷主機冷卻水泵風機盤管AHU空調機柜新風風機/回風風機實時上傳數據加密隧道加密隧道PLCPLC數采軟件數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)48 場景 6:雙碳金融、電商服務平臺 基于供應鏈的金融服務和平臺數據的風控模型,增加平臺用戶的有力抓手,建設雙碳金融服務、電商營銷平臺、企業采購平臺、金融 PaaS 平臺、金融 SaaS 服務,為企業構建線上交易平臺和提供供應鏈大數據服務。圖 41 沈撫低碳金融
82、服務體系圖 圖 42 沈撫低碳數字化采購平臺架構圖 3案例總結 發揮數據資源優勢,構建場景化降碳減排解決方案。雙碳賦能中心聚焦“雙碳”背景下的數字經濟發展,搭建應用場景,促進企業的長期可持續發展,充分發揮遼寧產業數字化的場景資源優勢和數字產業化的數據資源優勢,有效支撐了建設“數字遼寧、智造強省”。截二級供應商N級供應商核心企業一級供應商保理/清分機構確認應收賬款上鏈代理清分并代理轉移支付應付確認應收轉讓應收轉讓應收賬款的發行、流轉、融資、清分等過程都運行在區塊鏈上80萬60萬金融機構100萬核心核心業務流程(企流程(企業應收收債權轉讓)融融資服服務體系體系區區塊鏈網網絡金融機構保理融資58萬再
83、保理59萬穿透式獲得核心企業信用自有低碳產品供應商內部系統ERP、OA、M DM、HR電商供應商平臺B端買家用低碳產品連接產業園區每一家企業,讓企業采購更高效b端賣家包括業務中臺、技術中臺、數據中臺、開放平臺,幫助核心企業快速構建數字化采購平臺。專注于企業非生產性、通用、協議類低碳物資,實現目錄化、自助化采購。專注于提高企業與供應商的采購執行協同效率。從需求、供應商認證與選擇到形成協議或訂單的全鏈路尋源解決方案。專注于低碳產業數據展現、分析、以及數據智能,輔助企業低碳采購決策。一站式企業采購運營管理后臺。低碳智能采購中臺企業采購低碳商城采購執行協同尋源采購低碳采購大腦采購運營平臺協同網絡運營服
84、務數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)49 至 2022 年 3 月,已經有 752 家企業通過遼寧雙碳賦能中心的數字化平臺支撐來解決企業面臨的碳排放合規、碳資產運營和優化等問題。幫助政府看得見看得清碳排數據,提升雙碳治理工作水平。雙碳賦能中心的基于碳排放全景數據,建設數據接入、配額監視、高排企業監測、排放核算等模塊,幫助政府看得見碳排放?;谔寂欧艛祿淖粉櫳疃确治?,對重點行業、企業、環節進行追蹤,幫政府看得清碳排放,支撐政府有效地制定達峰目標與減碳路徑。智慧運營服務供給,調動市場主體碳管理積極性。雙碳賦能中心為行政區域內的行業、企業建立包含碳排放的綜合生態賬戶管理體系,完善碳排放數據
85、收集系統及碳賬戶數據核算體系,通過城市低碳運營等措施,鼓勵用能主體參加自愿碳交易市場,并帶動低碳服務產業的發展,為雙碳戰略進一步落地提供了有效支撐。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)50(五)基于高精度氣象裝備的綠色能源感知(五)基于高精度氣象裝備的綠色能源感知5 1案例概述 2020 年底 3060“雙碳”目標提出后,2021 年 3 月 12 日,中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和 2035 年遠景目標綱要全文發布,其中要求能源行業加快推進能源革命,建設清潔低碳、安全高效的能源體系。光伏、風電為代表的新能源在新型電力系統中逐漸占據主導地位,但此領域缺乏針對性強的專業
86、氣象服務。預計從 2020-2030 年,我國能源消費總量將增加 20%,非化石能源是滿足這部分增量的關鍵,占一次能源比例將從 16.4%提升至 26%。截止到 2020 年底,我國光伏裝機容量為 253.43GW,風電裝機容量為281.53GW,如到 2030 年需完成 1200GW 新能源裝機量的目標,那么在未來 10 年間需要完成 665.04GW 的增長。由于風電、光伏本身所具有的隨機性及波動性,其大規模接入電網對電力系統的安全穩定運行帶來了沖擊,提前預測風電、光伏在多種時間尺度上的輸出功率,并根據預測結果預留消納空間是我國提高新能源消納水平和保障電力系統安全的重要技術手段。更為準確可
87、靠的功率預測,是使之從“可用”到“好用”,妥善安排生產計劃、維持系統安全、維護能源市場供需穩定、提高能源利用效率所急需的關鍵技術之一,是解決新能源消納難題的“牛鼻子”。由于風電和光伏“靠天吃飯”的屬性,作為電站功率預測的重要輸入,所在位置氣象觀測數據和數值天氣預測的精度在很大程度上決 5本案例所有信息均來自南京旗云中天科技有限公司 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)51 定了功率預測的水平。本項目針對市場上多數分布式電站氣象裝備落后或缺失、環境監測數據精度不高、偏差隨季節波動大、系統效率過百現象普遍,歷史數據基本不可用,運維團隊無法進行數據挖掘,組件的衰減缺少數據支撐,項目年度考核指標
88、無數據支撐,項目檢修等運維工作較主觀,可能損失應發電量等問題,引入了高精度能源氣象裝備及數值預測技術。通過這些高精度裝備和數據,提升了光伏電站運維智能化水平,提高發電小時數,增加了電站收益。2應用場景 場景 1:分布式光伏電站運維、功率預測和資源評估 此方案適用于地面式和屋頂式光伏電站,通過在電站加裝的高精度能源氣象裝備,可以測量電站所在位置太陽輻射、背板溫度、氣溫、氣壓、濕度、風向、風速和降水等氣象參數,同時通過裝備云端為光伏電站提供數值天氣預報和功率預測。顯著改善了數據質量,電站 PR診斷誤差在現有基礎上平均下降約 60%。數據可有效支撐電站運維智能化水平、改進運維策略、提高發電小時數、支
89、撐收益考核等。圖 43 江蘇某分布式光伏電站(地面式)數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)52 圖 44 江蘇某分布式光伏電站(屋頂式)場景 2:集中式光伏電站運維、功率預測和資源評估 此方案適用于大型集中式光伏電站,通過在電站加裝的高精度能源氣象裝備,可以測量電站所在位置主測光站和輔測光站,測量太陽總輻射、散射輻射、背板溫度、氣溫、氣壓、濕度、風向、風速和降水等氣象參數,同時通過裝備云端為光伏電站提供訂正數值天氣預報和功率預測。顯著改善了數據質量,電站 PR 診斷誤差在現有基礎上平均下降約 60%,減少了功率預報考核的壓力等。同時,高精度觀測數據和預報數據可有效支撐電站運維智能化水平、
90、改進運維策略、提高發電小時數、支撐收益考核等。圖 45 新疆某大型集中式光伏電站 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)53 場景 3:重大天氣主動感知與預警 此方案適用于所有類型電站和電網。通過在電站或者輸配電線路位置加裝高精度能源氣象裝備一體機,為目標提供凍雨、大風、雷電、寒潮、高溫等重大災害天氣感知與預警,構建立重大天氣多級評價指標,構建地域重大天氣主動感知體系、實現重大天氣自動判別和過程影響評估。3案例總結 顯著改善數據質量。高精度能源氣象裝備數據精度較原有裝備提升 15-30 倍,電站發電效率(PR)診斷誤差在原有基礎上平均下降約60%(如圖所示,藍色和紅色原點表每日 PR 值,
91、藍色和紅色粗實線表示一個時段的平均 PR 值)。圖 46 某電站采用高精度能源氣象裝備后,電站發電效率(PR)分析 高效提升運營水平。高精度觀測數據和預報數據,有效解決了電站運維無數據支撐,項目檢修等運維工作較主觀等問題,提升了電站運維智能化水平,改進運維策略,增加了發電小時數和收益考核等。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)54(六)生態環境雙碳云圖賦能城市碳中和(六)生態環境雙碳云圖賦能城市碳中和6 1案例概述 2020 年 9 月,國家主席習近平在第七十五屆聯合國大會上提出:“中國將提高國家自主貢獻力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力爭于 2030 年前達到峰值,努力爭取
92、 2060 年前實現碳中和”。2021 年初,我國進一步將“做好碳達峰、碳中和工作”列入當年政府工作報告中,在“十四五”規劃中也明確了加快推動綠色低碳發展的規劃。我國力爭 2030 年前實現碳達峰,2060 年前實現碳中和,是黨中央經過深思熟慮作出的重大戰略決策。我國力爭 2030 年前實現碳達峰,2060 年前實現碳中和,是黨中央經過深思熟慮作出的重大戰略決策?!疤贾泻汀毕嚓P目標之所以備受關注,原因之一在于,其涉及面廣、影響深刻,勢必對全球政治經濟格局帶來深刻變化,同時也意味著我國在經濟發展、能源結構、技術革新、氣候政策等方面都要進行全方位深層次的改革。另一個原因是,作為世界上最大的發展中國
93、家,我國現行的碳排放規模、行業結構、資源能源結構都意味著要實現“碳中和”目標并非易事。與世界主要碳排放國家相比,未來將面臨更加巨大的壓力與挑戰。在碳排放交易及相關活動中,存在以下問題:一是區域精細化碳底數模糊。當前我國在省市區縣等區域層面尚未建立碳相關數據的管理體系,對于區域內整體碳排放量、碳減排量、碳匯量不清晰,數據 6本案例所有信息均來自羅克佳華科技集團股份有限公司 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)55 分散至各個企業、各個單位,尚未形成統一的數據管理體系,且數據時效性較差,同一數據的來源有多個采集渠道,由于不同部門的信息管理渠道與數據標準存在差異,因此底層數據質量參差不齊,造成
94、了在碳達峰碳中和任務中領導決策缺少橫、縱向可量化分析的數據基礎,嚴重制約了區域碳排放管理效率和相關服務能力。二是碳相關信息化能力缺失。當前區域企業用能計量和監測器具配備不全不準,信息化程度低,導致檢測結果集中難,影響碳排放核算。碳相關管理部門在面對繁雜多變的區域碳管理場景,運用信息化管理方式可以實現時空局限小、智能程度高、成本低等特點有效疏解當前區域碳管理面臨的難題。三是缺少低碳專業智庫。區域內各企業涉及諸多行業,各類企業排污特點不一、溫室氣體排放結構不同,且環保設施種類繁多;同時區內工作還涉及環境評價、排污許可、清潔生產、環境檢測等多項業務,每項業務各具特色,遇到的問題也五花八門。然而由于未
95、建立環保低碳專業團隊工作機制,實際工作中缺少專業的理論、技術指導。本項目以賦能城市企業實現“促進低碳發展、服務環境管理、改善環境質量、防范環境風險、提供重要信息化工具和手段”為目標,形成“環保低碳一體化”環境管理體系,明晰雙碳目標下的時間表、路線圖、施工圖等。項目建立區域溫室氣體管控平臺、雙碳+環保貼身專家服務,助力政府部門摸清區域碳排放、碳匯底數,明晰重點減排方向,助推實現碳達峰、碳中和。本項目是積極探索雙碳可持續發展的實現路徑和創新舉措,是可操作、可復制、可推廣的區域低碳新數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)56 模式,佳華科技將利用高新技術優勢,不斷助力各省市及相關企業探索雙碳愿景
96、的實現路徑,貢獻綠色發展的科技力量。2應用場景 場景 1:企業碳排數據可信監測及核算 在區域碳達峰碳中和目標下,企業碳資產管理水平,快速實現低碳轉型顯得尤為重要。針對工業企業,實現基于區塊鏈為底層核心技術支撐,對碳排放及碳交易相關過程中的物聯網監測數據、文檔文件數據、業務系統數據進行上鏈,確保數據真實可信、不可篡改,基于區塊鏈智能合約聯通重點溫室氣體排放單位、自愿減排業主單位、政府部門、金融機構、交易機構等,將雙碳數據實時上鏈,以便管理機構進行監測和核算,為碳排放交易及相關業務過程中的數據交互提供保障,實現數據資產至碳資產的轉化,助力工業企業在持續健康生產加工的過程中也能順利實現雙碳目標的達成
97、。碳資產是建立在碳排放數據基礎上的虛擬資產,碳市場相對于其他市場更加抽象,企業碳排放數據的真實性、完整性和準確性是碳市場公信力的基石。內蒙古鄂爾多斯高新材料有限公司虛報碳排放報告案給全國碳數據質量管理敲響了警鐘。碳排放權交易管理辦法第六條規定:“省級生態環境主管部門負責在本行政區域內組織開展碳排放配額分配和清繳、溫室氣體排放報告的核查等相關活動,并進行監督管理”。生態環境部也在 2021 年 7 月 14 日國務院例行政策吹風會上表示下一步將“推進立法進程,加大對數據造假監管力度;加強監督指導,狠抓數據管理行為的處罰力度,加強執法保障;扎實開展數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)57 數
98、據質量管理工作,嚴格落實碳排放核算、核查、報告制度。當前碳排放數據報送基于排污權管理系統“碳排放數據報送”模塊由企業進行月度報送,企業數據直接報送至生態環境部,省生態環境廳僅具有訪問、查看權限。首先,任一有登錄口令的用戶均可通過開放網絡進行填報,存在數據安全隱患;其次,數據均為手工錄入、文件上傳,缺少現場監測數據佐證;再次,省級生態環境部門在數據質量管理中肩負重要責任,但是數據傳輸路徑并未經過省級部門,省級生態環境部門難以完全發揮其監管職責;最后,企業碳排放相關數據按月報送,核查以年度為周期,是事后核查,過程監管比較困難。以上問題對碳排放數據質量管理工作帶來了較大的壓力和挑戰。目前全國各地普遍
99、處于“碳中和”的早期階段,大部分地區還僅僅在做“雙碳”目標的規劃,如何將區域發展與企業碳排放、銀行碳金融相結合,成為區域在穩步發展中實現雙碳目標的重要一環。對此,區域政府要從管理和服務兩個維度同時發力,才能取得較好的成績。針對此現狀,亟需加大企業、政府、第三方機構的數據共享交互機制,利用區塊鏈技術實現企業碳排放數據、區域碳交易數據、銀企金融服務的全鏈條跟蹤、安全共享,數據共享,為政府掌精細掌握各行業、各企業、各時期的碳排放資料提供技術支撐,助力政府穩步推進雙碳目標。建立“碳鏈”體系,以企業碳數據為基礎,建立一個串聯政府監管部門、金融機構、企業、第三方機構的區塊鏈體系?;趨^塊鏈底層服務實現統采
100、共用,以區塊鏈作為底層技術支撐,由政府監管部門數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)58 作為管理者,搭建一個數據交易共享同盟,并設立一種準入機制,讓各企業、第三方服務機構等都入駐其中。為鏈上的金融機構、企業、第三方機構提供包括數字存證服務、共享交換網絡,實現對各項碳數據的安全存證,各項碳數據均形成一個哈希值,數據具有唯一性,具有不可篡改的特征,企業與外部其他機構數據交換過程中,采用點對點的形式,保障數據安全。企業碳排放碳減排相關的原始數據存放于企業本地,通過對企業碳排放數據進行數據標準定義、元數據管理、主數據管理形成統一的數據生命周期管理,提高碳數據質量后形成碳數據管理體系,最終形成企業
101、碳數據目錄。將目錄上鏈,在平臺端完成數據統計、共享態勢分析、質量監控、數據管理、碳數據集建立、系統管理等,同時圍繞碳核算、碳核查、碳交易等不同業務場景對數據進行分類,構成“數據櫥窗”?;跀祿淮?,有權限的政府部門、金融機構、第三方機構可看到企業碳數據目錄。根據數據所有權、行政權限、商業需求等,實現數據的購買交易,完成購買交易的數據可以按照需求進行數據的二次加工利用。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)59 圖 47 區域碳數據共享交互 通過聯合相關政府部門、第三方服務機構、工業企業,共同構建“碳鏈”體系,形成多方參與、數據共享的“碳數據市場”,基于區塊鏈和工業互聯網技術,一是可保障數據
102、的全生命周期可追溯、可查詢,二是數據目錄公開透明,各方的數據操作均留痕,確保數據不可篡改,讓碳數據運行在陽光下,防止數據失真或造假,保障數據真實性和多方數據共享的安全高效性,從而為政府碳管理提供科學支撐,為金融機構發揮金融支持作用搭橋鋪路,助力城市碳達峰碳中和目標的實現,推動碳達峰碳中和治理體系和治理能力現代化轉型升級。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)60 圖 48 區域碳數據市場體系 圖 49 區域溫室氣體排放報告 場景 2:碳監測及數據交易 目前,企業面臨著數據分散難收集、數據來源多、占用大量人員精力、數據類型復雜容易混淆、數據滯后等數據監測體系不健全、制度不完善、質量難以保證的
103、問題。針對以上問題,建立企業碳排放數據全過程追溯體系,通過標識解析,建立企業生產設備、采集設備、采集數據與填報數據全鏈條追溯關系,賦予企業生產設備、物聯網采數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)61 集設備、電表等設備、設備運維操作以及設備采集碳數據唯一“身份證”,實現“人、機、數”打碼標識全生命周期管理。首先,亟需基于工業互聯網標識解析鏈接企業生產、排放、數據采集等設施信息,建立企業碳排放全生命周期溯源體系,提供“來源可溯、去向可查”的解析服務。作為實施行政監管和市場調節的基礎,碳排放監測報告核查(MRV)體系在實施過程中發現了很多問題,其中企業碳排放數據存在造假嫌疑以及數據記錄缺失等問
104、題尤其突出,碳排放數據在企業、行業、第三方機構、碳市場流轉過程中可能存在非法使用、敏感信息泄露等風險。對此,利用工業互聯網標識解析技術,實現對企業原始生產數據、設備信息、碳監測設備基礎信息、采集數據以及碳排放核算數據、企業填報數據等動態和靜態數據進行標識,并授予“身份證”,實現數據的可查詢、可溯源。其次,亟需加大企業、政府、第三方機構的二級節點標識解析應用場景研究,建設基于標識解析的企業碳排放全生命周期溯源體系,形成一套將“人、機、數”完美結合的標識體系;建設基于工業互聯網標識解析建立企業、政府以及第三方機構等的數據共享通道,一方面為政府監管、服務企業提供數據支撐,另一方面加強企業與第三方機構
105、的數據交互,助力企業應對核查、申請獎補、綠色信貸等工作的推進。企業內部通過對不同機組、不同來源、不同環節的追溯,實現對碳排放精細化管理。對企業的碳排放總量、化石燃料消耗量、凈購入電力量等動態采集數據以及低位發熱量、元素含碳量等人工填報數據進行打碼標識,助力企業清晰掌握碳家底、溯源查詢有依據。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)62 圖 50 企業碳排放數據溯源 圖 51 企業碳排放關系圖譜 場景 3:生態環境雙碳數據及碳賬本助力金融機構用好碳減排支持工具 2016 年人民銀行等七部委聯合印發了關于構建綠色金融體系的指導意見,明確了綠色金融是指支持環境改善、應對氣候變化和資源節約高效利用的
106、經濟活動,落實到金融服務上來是對環保、節能、數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)63 清潔能源、綠色交通、綠色建筑等領域的項目投融資、項目運營、風險管理等說提供的金融服務。2021 年 11 月,中國人民銀行推出碳減排支持工具,通過“先貸后借”的直達機制,對金融機構發放的碳減排貸款,按貸款本金的 60%提供資金支持,利率為 1.75%。明確要求由第三方專業機構進行核實驗證,按季度公開披露信息,保障精準性和直達性。在綠色金融領域,一些地方政府和市場對“雙碳”工作還存在誤區,在方法上有偏差,存在運動式“減碳”等現象,這樣就造成了綠色金融貸款回款的風險。企業履責上有不足,部分地方和企業履行環境
107、責任的主動性和積極性不高,缺乏前瞻性、信通信規劃,將工作重點放在過程和后期治理上,容易使得綠色金融專項貸款的初衷難以達成?!半p碳”工作的各項配套政策體系建設還在摸索中,綠色金融的標準體系、產品和服務體系、碳市場交易體系、環境、社會和公司治理及氣候分享管理體系、考核評價體系等配套體系亟待健全?!疤假~本”系統依托生態環境雙碳云圖的宏觀、微觀數據,為金融機構提供數據服務。系統內置一套綠色評價體系、一個雙碳大數據庫,可以提供線上評估、項目體檢、披露管理、大數據服務,讓用戶更好的使用碳減排支持工具,爭取更多收益。線上評估方面,系統對企業報送的碳排放數據,根據人民銀行管理要求和國家標準,提供線上評估服務,
108、鑒別企業低碳效益表現,將企業劃分為深綠、中綠、淺綠和非綠四個等級并貼標,為綠色信貸差別化定價提供數據支持。項目體檢方面,按季度對貸款項目動態跟蹤,核算減排信息是否數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)64 符合預期規劃,確保資金切實帶動碳減排。根據金融機構綠色項目監管需求,系統內置數據比對算法,對報送數據進行“體檢核驗”,發放“紅綠碼”,數據異常的企業出具“紅碼”,啟動項目檢查,保障數據真實,防患金融風險。披露管理方面,通過季度動態核算,自動生成金融機構碳減排貸款相關報告;通過區塊鏈安全傳輸通道,實現與上級主管部門、行政管理機構、新聞媒體互聯互通,披露貸款發放情況及碳減排量,保障精準性和直
109、達性。大數據服務方面,基于“雙碳”政策變化大、企業環保履責把控難的風險,推出生態環境雙碳大數據服務。生態環境雙碳云圖匯聚了環境、碳相關等多種數據,結合環境和雙碳相關政策解讀以及相關問題,提供一站式咨詢和數據服務,幫助綠色金融放貸商業銀行實時掌握相關數據,對排污許可、排污指標實際值、碳排放量等指標進行預警。另外,結合常規大氣污染源排放特點、企業能源消耗、原材料消耗,分析其內在關聯,制定綠色金融支持模式,從工業產業鏈的源頭促進綠色資金驅動市場發展,通過金融手段促進企業技術轉型升級為“雙碳”目標。專家智庫方面,依托企業內部以及社會層面的專家、技術骨干,整合優質服務機構、知名環境專家、誠信環保企業等各
110、方資源,為商業銀行及銀行所服務的工業企業等提供管家、托管服務。具體服務內容包括:提供各環保手續全面梳理咨詢,包括環評、排污許可、竣工驗收、環境應急方案、一廠一策等,分析現狀符合性;提供環保相關制度及管理臺賬全面梳理咨詢,完善環境管理短板;協助落實固體廢數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)65 物及危險廢物管理,明確危險廢物暫存及處置情況;提供投資項目環保風險預判評估、相關手續政策咨詢、專家會診、方案咨詢等;提供招商引資、結構調整、轉型升級等管家服務;提供個性化專家團隊管理咨詢,包括環保、碳排放、碳資產管理問題咨詢與培訓等工作?!疤假~本”系統通過對數據信息抽取、數據采集、數據治理、數據建模
111、、語義分析等核心技術的運用,推動商業銀行綠色金融雙碳領域的知識圖譜組建,加強了商業銀行的數據中臺雙碳數據補充,結合風控場景的需求,助力商業銀行風控偵測建模能力提升,讓雙碳的風控觸發條件多維,全方位提高風控能力的非現場性和作業能力,更好的提前識別風險,將風險處置前置,為綠色信貸保駕護航。3案例總結 強化企業碳排放管理,提升城市綠色化發展水平。本案例以綠色經濟和低碳發展為目標,以物聯網時序數據庫、區塊鏈+工業互聯網標識雙重存證、碳數據監測比對、AI 算法等技術為支撐,同時打造生態環境碳數據安全存證中心/“碳專區”、雙碳目標管理服務平臺和企業碳資產管理平臺。平臺接入實時動態監測數據,提供可信存證存儲
112、、國密傳輸通道、碳排放自動核算、用戶雙碳報告自動生成、預測分析等功能,實現對各機構碳數據的及時獲取、融合共享、分類匯聚、可信存證,保障專區內數據具有不可篡改、操作永久留痕的特點,以及數據的可追溯性。生態環境雙碳云圖將是強化碳排放管理、健全生態產品保護補償機制、提升綠色影響力的重要途徑。相關碳鏈技術已獲得國家網信辦備案認證,相關區塊鏈系統獲得功能測試認證,相關技數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)66 術已獲得知識產權認證 9 項。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)67 三、數字技術賦能重點行業碳中和 數字技術與綠色技術融合賦能傳統行業高質量轉型案例頻現,本章收錄了工業、能源、水泥
113、、印染等傳統行業經營主體,在能源轉型和產業升級等方面,開展的數字技術賦能降碳成功案例。從這些案例中可以看出,傳統行業在利用數字技術落實“雙碳”戰略上,已形成了多條發展路徑,一是以信息技術賦能工藝與生產運作改進,促進能源利用效率提升,例如工業鍋爐智能控制混合云、江蘇永鋼 5G 固廢利用智能轉底爐工廠;二是數字化平臺提升企業綜合能源管控智慧化水平,實現節能降耗,如東華水泥雙碳雙控平臺、印染行業杜能美欣達、海螺集團智慧水泥綜合體、5G 助力新日電動車雙碳制造、聚焦碳中和的膠絲企業數字化轉型解決方案;三是碳源碳匯資源的數字化管理,實現碳資產價值轉化,例如基于能源大數據的碳結構態勢感知平臺、華聚車用新材
114、料數字化碳足跡計算與認證。(七)工業鍋爐智能控制混合云(七)工業鍋爐智能控制混合云7 1案例概述 工業鍋爐,在我國國民生產生活中發揮著重要作用。隨著經濟的快速發展,我國正面臨著亟須解決的能源稀缺問題和環境污染問題。作為重點能耗設備,工業鍋爐能耗高、效率低的不足日益凸顯;而節能減排,正是現階段我國工業鍋爐使用過程中,面臨的重要挑戰。目前工業鍋爐的污染排放量在全國居于首位,空氣受其影響被污染的程度十分嚴重,為了構建綠色生態文明社會,工業鍋爐的節能減 7本案例所有信息均來自上海灝領科技集團有限公司 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)68 排工作迫在眉睫。工業設備上云是工業互聯網平臺建設和應用
115、的重點、難點,也是切入點,意義十分重大。2018 年 7 月工信部發布的工業互聯網平臺建設及推廣指南,提出要“實施工業設備上云領跑者計劃”,并明確了四類十大重點工業設備,即以煉鐵高爐、工業鍋爐、石化設備為代表的高能耗設備,以柴油發動機、大中型電機、大型空壓機為代表的高通用設備,以工程機械、數控機床為代表的高價值設備和以風電、光伏為表的新能源設備。工業鍋爐面臨著能效管理粗放、燃燒狀態不透明、安全隱患高和水質波動大等痛點問題。以和利時、解決方案企業積極探索基于工業互聯網平臺推動工業鍋爐上云,并開展鍋爐能效管理、鍋爐燃燒管控、鍋爐健康管理和水處理優化等新型應用服務,全面優化工業鍋爐運行方式,提升工業
116、鍋爐運行效率。2020 年 5 月,國家市場監督管理總局(國家標準化管理委員會)發布工業鍋爐能效限定值及能效等級(GB24500-2020),并將于2021 年 6 月 1 日起正式實施,這將加速推動工業鍋爐上云改造的步伐。預計到 2025 年,上云工業鍋爐將有望超過 50%,工業鍋爐上云改造的市場空間將持續擴大。我國是全球工業鍋爐生產應用數量最大、應用范圍最廣泛的國家,規模以上鍋爐生產企業有千余家,2021 年 1-2 月全國工業鍋爐產量為54884.4 蒸發量噸,同比增長 59%。我國工業鍋爐容量小、數量大、布點散、能耗高,各生產廠家、數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)69 檢驗機
117、構和監管部門對自己的鍋爐設備無法做到集中管理和控制,使得設備使用運行狀態不明,產品維護成本高,發生故障定位維修時間長,產品升級換代緩慢。推動工業鍋爐設備上云,可實時采集設備工況數據,結合大數據、人工智能等新興技術,開展鍋爐能效管理、鍋爐燃燒管控、鍋爐健康管理等智能服務,實現設備集中管理控制,改善能耗水平和綠色生產水平,因而工業鍋爐上云的市場推廣空間巨大。本案例中,基于團隊負責人和團隊成員以往在鍋爐熱能行業豐富的研究、開發和工程經驗,通過數值模擬技術和有關定制化軟件的開發,可以深入并可視化地再造出鍋爐/爐窯內部的物理場和化學場,從而為設備的改造提供科學依據。并且,通過上述分析,也能對鍋爐/爐窯的
118、運行提供更科學的建議,從而降低運行能耗?;诒卷椖繄F隊成員豐富的統計學和數據挖掘、機器學習的能力,針對鍋爐/爐窯系統的歷史數據庫進行分析建模,從而為工業用戶的大型裝備提供診斷能力和預警提示。更重要的是,基于數據統計分析的軟件開發,可為工業用戶的過程裝備節能提供直接的指導(如更改設定點、優化控制參數等),從而優化操作,降低能耗。本案例的創新點在于“數值模擬+數據挖掘”雙輪驅動。首先,是鍋爐數值模擬程序的開發,對鍋爐系統進行數值模擬。團隊熟悉鍋爐等爐窯裝備從設計到運行的全過程,因此可以將其數值仿真做得相當逼真。其次,是爐內化學反應過程模型的開發,爐內的數值仿真一直是業內的難點,本案例針對爐窯的設計
119、和運行特點,專門開發相關的用戶自定義程序模塊,獲得接近現場實測結果的高逼真模擬結果。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)70 第三,是爐窯系統關鍵參數的預估模型開,通過歷史數據分析建模,對鍋爐負荷、煙氣溫度等關鍵參數進行模型預估,給現場調節手段(燃料、水位等)以相應的預測值作為提前量,為爐窯系統的順行和節能提供重要的手段。最后,是多變量優化節能模塊的開發,基于最優化算法,在一定的上下限范圍內進行參數尋優計算,最終獲得適應各種復雜約束條件下的一整套最優化的參數控制策略。該優化模塊的開發將為鍋爐的節能提供強大的控制手段。2應用場景 場景 1:解決工業鍋爐能效管理粗放問題 工業鍋爐是工業生產中
120、必不可少的熱力能轉換設備,也是典型的高耗能設備。我國工業鍋爐的效率低下,實際運行熱效率往往低于理想熱效率,比國外先進水平低 15%-20%,造成每年多消耗的煤炭約為兩億噸。我國燃煤鍋爐占全國工業鍋爐總量的 85%左右,燃煤鍋爐污染物排放是重要污染源,年排放煙塵、二氧化硫、氮氧化物分別占全國排放總量的 33%、27%、9%。如,10t/h 以下燃煤工業鍋爐大多沒有配置有效除塵裝置,基本沒有脫硫脫硝設施,排放超標嚴重,偷排現象突出。構建了工業鍋爐六大系統在線監控管理系統。場景 2:解決工業鍋爐燃燒狀態不透明 煤粉燃燒過程工藝復雜,控制參量多,自動化控制技術復雜,實際操作以人工操作為主,大多數煤粉工
121、業鍋爐尚未實現煤粉儲供、煤粉倉安全保護、爐膛安全檢測、負荷調節、在線吹灰控制的有機集成數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)71 以及全自動運行。監控系統功能基本上處于本地集中運行監控,運行監控和生產管理之間及時通信網絡尚未連通,生產管理系統無法及時了解熱源廠實際生產情況。構建工業鍋爐先進燃燒控制系統。圖 52 工業鍋爐先進燃燒控制系統 場景 3:解決工業鍋爐安全隱患高問題 工業鍋爐是一種特種專業化設施設備,但是因為專業技術人員匱乏,缺乏對其性能與參數的專業性診斷,局部問題的存在很容易引發重大安全隱患。企業大多按照時間制定工業鍋爐檢修計劃,而非按照工業鍋爐的運行狀態制定鍋爐檢修計劃,這就直
122、接加大了工業鍋爐出現故障的概率,大大降低了可用性。構建了工業鍋爐全面優化控制系統。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)72 圖 53 工業鍋爐全面優化控制系統 案例應用中價值效益體現在能源管理系統實施完成后,全面提升企業對產線的管控水平,實現能耗的精細化管理,節約成本,提高企業生產效益。主要包括以下方面:第一,節約經濟成本,提高生產效益。由人工報表統計轉變為平臺全自動統計數據,極大提升了工作人員的工作效率,節約每年紙張費用。能源管理系統通過能耗可視化管理、能耗動態化監測從不同角度對能耗數據進行分析,及時發現能耗異常,根除能耗漏洞,減少能耗損失、降低運營成本,提高效益,實現可持續發展。第二
123、,實時監控運行數據,降低故障率。對工廠內關鍵的生產要素進行實時采集,全局收集設備觸覺數據。多角度、多方式展示設備的工作狀況和使用情況,提前對設備狀態進行預判分析,對異常行為進行提前預警,減少設備故障率 60%。第三,打通系統間數據孤島,提高管理效率。能源管理系統是一個綜合信息化管理平臺,將所有分散的能源子系統進行統一的數據采集、存儲。通過集中監視頁面、集中報警中心等實現能源管控的集中數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)73 化管理,通過比對生產車間、用能設備的能源投入產出比,挖掘各用能子系統的效能指標,持續不斷地為管理人員提供合理的運行調節建議。3案例總結 平臺部署靈活并支持敏捷開發。本
124、項目可部署在私有云或混合云平臺,滿足企業對數據私密性的要求。同時,平臺功能支持模塊化可配置,開放二次開發接口,當企業生產流程發生變更時,可隨時根據實際場景進行業務流程改造。降本增效綜合實施效益顯著。一是節省能源成本?;谀茉垂芾硐到y,調度人員可以有效地平衡能源系統的最大負荷,一年電費支出降低 10%。二是提高能源二次利用率。對天然氣、蒸汽等可二次利用能源的管理,提高天然氣的使用效率 15%。三是降低設備故障率。系統將設備運行狀態數據進行實時上報,提前預判設備運行故障,降低設備故障率 40%。四是減少人力投入,通過系統的遠程數據監測和控制,可減少廠區 10%的巡檢人員。圖 54 工業鍋爐主要實施
125、成效 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)74(八)基于能源大數據的碳結構態勢感知平臺(八)基于能源大數據的碳結構態勢感知平臺8 1案例概述 2020 年 9 月,在第 75 屆聯合國大會上,習近平總書記向國際社會作出碳達峰碳中和的莊嚴承諾。2021 年,中共中央、國務院接連發布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的意見、2030 年前碳達峰行動方案等一系列“1+N”碳達峰、碳中和政策頂層設計文件,明確了我國雙碳戰略的路線圖。遼寧省是工業大省,能源消費偏煤、產業結構偏重,碳達峰任務十分艱巨。如何評估雙碳行動態勢,推動構建有效的“雙碳”治理體系、助力雙碳目標實現是當前面臨的主
126、要問題之一。只有深度理解國家雙碳戰略要求,堅持系統思維,統籌研究分析碳達峰的主要任務,建設科學化、系統化的監測分析手段,才能抓住“能源輸入-能源消費-低碳輸出”的降碳本質和主要矛盾,為促進全社會的綠色轉型和低碳發展服務。碳達峰、碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革,碳監測工作是推動全社會減碳降碳的重要基礎。通過數字技術在雙碳數據共享、智能算法、平臺搭建、場景設計上的運用,可以提升政府雙碳領域的監管效率、促進企業低碳發展,實現雙碳管理的數字化、智能化,促進全社會資源優化配置,推動碳達峰碳中和目標早日實現。當前,電力行業轉型正以電力數據為基礎,融合政府部門和碳排放、碳交易等相關數據,從“感碳
127、、算碳、析碳、管碳”四個維度,8本案例所有信息均來自國網遼寧省電力有限公司 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)75 構建基于能源大數據的碳結構態勢感知平臺,基于“電-碳分析模型”開展“電力看雙碳”大數據應用,實現全省及分地區、分行業碳排放監測。同時,逐步開展電力大數據在碳足跡、碳標簽、碳交易等領域的應用模式,為政府宏觀調控政策制定、綠色轉型發展等工作提供決策支撐,為企業節能減排提供服務支持,助力碳達峰碳中和目標落地。圖 55 遼寧省電力碳結構指標全景監視平臺 2應用場景 場景 1:感碳(全省電碳熱力圖)“感碳”主要是通過全面監控城市、區域、行業、企業能源碳排情況,形成覆蓋全域的碳排放全
128、景圖,智能研判能源碳排異常、碳達峰趨勢,為政府實現“碳達峰、碳中和”目標提供持續跟蹤監測手段和決策參考依據,為企業節能減排低碳發展提供能效賬單。要達到雙碳目標,首先要了解工業、能源、交通等各領域的碳排數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)76 放情況,特別是重點碳排放行業和企業的動態。以往這些問題主要通過人力去排查,當前通過數字化技術開展碳感知、監測,可以將碳地圖進行可視化呈現。通過構建“碳地圖”,可以清晰展現全省、各市、各區的碳排放占比情況,以及碳排放總量和強度,掌握不同維度的碳排放數據。依托公司數據中臺、東北能源大數據中心和新能源云平臺數據資源和技術優勢,建設基于能源數據的碳結構態勢感
129、知平臺,實現碳排放相關數據匯聚、存儲計算、分析展現,在保障數據安全合規的前提下,為各級政府部門、企業提供碳排放監測服務。目前,平臺提供的全省電碳熱力圖,基于全省 14 地市、11 個行業,以及第一產業、第二產業、第三產業等用電數據、對電碳排放量進行測算,從區域、產業布局等角度挖掘排放特性,構建全省電碳熱力圖、產業布局熱力圖。具體主要內容如下:行業用電及碳排放量方面,全省批發和零售業、制造業、房地產業、能源生產供應等重點行業的歷史用電量和碳排放量相關指標,按年度、月度統計上述基礎數據,并支持按年度、月度細化行業類型。能源碳排放系數方面,全省能源碳排放系數展示,根據外部能源數據獲取情況及碳排放模型
130、建立情況,定期更新外部數據,獲取全省能源碳排放系數,并與國家能源碳排放系數形成對比,分析遼寧省碳排放系數的相對變化情況。電碳排放系數方面,全省電碳排放系數展示,根據內部數據中臺數據獲取情況、外部能源數據獲取情況及碳排放模型建立情況,定期數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)77 更新外部數據,獲取全省火電、總電碳排放系數,并與國家火電、總電碳排放系數形成對比,分析遼寧省碳排放系數的相對變化情況。全省電量構成及碳排放監視方面,全省火電、水電、風電、太陽能、清潔能源發電占比情況,支持按年、月進行篩選,分析全省電力構成占比,并按日進行實時碳排放監測情況。能源結構及碳排放趨勢方面,按年展示全省能源
131、結構及碳排放趨勢,基于能源消耗量歷史數據和碳排放數據,在同一時間維度內,將兩者進行對比分析,構建兩者關聯關系,分析趨勢。助力其他區域減排方面,通過數據中臺數據獲取分析遼寧省清潔能源發電總額外送其他區域的規模,并根據各類清潔能源電碳模型算法,獲取遼寧省助力其他區域減排規模。地市碳排放強度及趨勢分析方面,以上一年度統計局公布的各地市 GDP 規模、工業產值占比為標準,分析各年度碳排放強度,同時分析經濟增長的同時,每單位國民生產總值所帶來的碳排放量的變化情況,得出該區域的低碳發展模式。地市碳排放密度及趨勢分析方面,基于各市碳排放分析和各市地域面積的基礎數據,深入分析各地市碳排放密度,同時結合區域能源
132、結構分析碳排放強度、密度、能源結構的關聯關系,得出碳排放密度趨勢。清潔能源地理分布方面,對清潔能源使用數據進行抽取,建立清潔能源用戶資源池。程序自動關聯業擴信息并定期掃描臺區檔案,對新增清潔能源用戶進行定時補充。對資源池中客戶的每日用電情況加數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)78 以記錄,進而形成清潔能源用戶分布圖與清潔能源用電熱力圖,滿足清潔能源用戶檔案查詢需求。清潔能源碳減排模型分析方面,結合采集營銷系統數據,統計遼寧省內清潔能源用戶使用清潔能源電量總額,建立數據換算模型分析得出運算結果對標發電廠電力使用總量折合碳排分析降碳,得知降低煤炭消費量與減少排放量。圖 56 遼寧省電力燃料
133、消耗全景監視平臺 場景 2:算碳(能源結構碳排放全景圖)“算碳”主要是以區域歷史數據+實時自動精細化測算為基礎,通過建設“雙碳”數據體系,構建“電碳”模型,為政府“雙碳”決策以及企業、行業碳排管理提供科學數據支撐。主要功能如下:構建“雙碳”數據體系方面,圍繞碳排放監測、碳足跡研究、碳標簽應用、碳交易服務等業務需求,前瞻性的編制“雙碳”數據需求清單,構建“雙碳”數據標準體系,厘清數據資源現狀,打通內外部橫向數據交互鏈路及縱向數據共享通道,推動公司內外部數據融通共享,實現所需數據全量、快速匯聚,為平臺建設提供數據支撐。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)79 構建雙碳公共數據模型方面,設計分
134、層次公共數據模型,統一核心數據編碼,為主數據及業務數據融合奠定基礎。規范合并多源主數據形成權威主數據,支撐數據按實體有效歸集。分層次融合多渠道業務數據,實現多源頭、多口徑、不同頻率雙碳數據綜合應用。建立跨時間、區域、領域主題模型庫和典型場景,便捷支撐共性數據應用需求。平臺依托公司云平臺、數據中臺算力,應用 ADL、ECM 和長期均衡算法,構建基于電力客戶用電量的碳排放算法模型,探尋用電量與碳排放之間的內在規律,實現全省重點企業、重點行業以及各地市碳排放精準測算分析。構建“電-碳分析模型”方面,基于電力大數據準確性高、實時性強、價值密度大、采集范圍廣等特征,結合能源、經濟、人口等數據,運用關聯性
135、分析、主成分分析等方法,挖掘碳排放總量與電力數據長期均衡關系,研究構建“電-碳分析模型”?;谀茉戳髌史痔架壽E,結合能源結構溯源分析,設計碳流追蹤算法,形成動態碳排測算因子,精準化測算實時碳排強度,支撐省市縣企業四級碳排放情況高頻監測與精準測算。全省能源結構碳排放全景圖方面,基于發電廠碳排放量、化石能源使用量、發電量、電力、負荷等數據,對全省能源結構及全系統碳排放量進行計算分析和深度挖掘,從時間維度、空間分布、能源類型等方面發掘碳排放規律和特性,構建區域特色化能源碳排放指標體系,量化碳排等級,實現對全省能源結構及碳排放結構的全景監視及態勢感知。通過能源碳排體系分析結果,探索優化能源消費結構以降
136、低碳數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)80 排放,使我省能源結構朝著清潔、高效、低碳的方向良性發展。場景 3:析碳(碳足跡、碳畫像)“析碳”主要是對通過“碳足跡”、“碳畫像”等對企業、園區碳排放進行分析研究,構建全面科學的分析研究體系,為管碳、降碳系統支撐?!疤甲阚E”就是從產業、行業層面“深挖、分析”具體碳排放的來源和組成,明白碳足跡從哪來、到哪去,方便科學制定減少碳排放的策略。以礦產行業為例,“碳足跡”功能可以讓用戶清晰地看到開采、生產過程的碳排放由哪些能源組成,其中電氣、天然氣、柴油、汽油占比是多少;同時也可以看到能源如何進入該行業。通過互相追溯礦產行業與能源之間的流向,量化碳排放
137、量、結構占比,分析碳排放組成。通過可視化的企業碳足跡監測分析,可以有效掌握企業各個生產環境碳排放情況,從而幫助政府和企業,立足精準可信的碳排數據,規劃雙碳路徑,優化企業 ESG 相關流程,高效達成低碳、零碳發展目標。碳足跡方面,建設菱鎂產業“碳足跡”監測場景,以菱鎂產品的全生命周期流程為基礎,根據不同的產品工藝制定碳足跡相應的監測分析方法,實現對產品的碳足跡分析。幫助企業辨識菱鎂產品生命周期中主要的溫室氣體排放過程,以利于制定有效的碳減排方案。根據碳足跡的分析結果,還可以預測擬采用的減排措施會對目前的溫室氣體排放情況的影響,從而實現對不同擬減排措施的擇優與改進。企業還可以通過碳足跡的計算宣傳自
138、己的碳減排行動,為后續產品的碳標數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)81 簽、碳認證服務。碳畫像方面,建設區域碳排放畫像,以電力大數據為基礎,以各地市發改委、工業與信息局、環保局為輔助數據,匯集電、水、氣、煤等能源數據,形成重點監管區域企業碳畫像三色圖。通過不同的畫像,客觀、形象地反映區域碳排放情況,為加強重點區域的碳排放監管、制定節能減排措施和綠色轉型發展服務。場景 4:管碳(雙碳綜合管理)“管碳”主要是對碳進行精細化管理,實現碳排放管得住。相關部門制定、分配指標后,可以通過碳管理對區域、行業、企業進行數據監測。假設某企業剩余碳排放容量不足,該功能會通過橙紅色圖標提醒用戶,查看該企業每
139、個月的碳排放量、趨勢、強度等。此外,碳管理還提供用能超標預警、重點關注企業、區域達成情況等。通過有效的碳管理方法,結合本地經濟發展和生態環境目標,形成本地特色的能源調控、雙碳減排策略。據中創碳投統計,2020 年度,石化、化工、建材、鋼鐵、有色、造紙、電力、航空八大行業的碳排放總量合計約占全國碳排放的 80%。也就是說,科學管理重點區域、行業、企業的碳排放至關重要。而“碳管理”功能正是對碳進行精細化管理,實現碳排放管得住。國家發展和改革委員會應對氣候變化司組織國家應對氣候變化戰略研究和國際合作中心研究確定了中國區域電網的平均二氧化碳排放因子。平臺基于遼寧省電碳熱力圖,火力發電碳排放量、平均碳排
140、放強度等 20 項電碳指標,通過清潔能源占比、碳排放量增量、碳數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)82 排放速率變化量、外送電量增量、清潔能源消納程度等 5 個維度,構建區域“雙碳”綜合指數。通過“雙碳”綜合指數的開發,可以更全面的度量區域碳排放的實際情況,增加了碳排放管理的科學工具。在“雙碳”綜合指數的應用上,如何支持政府在產業調整、新上項目、創新發展等方面的具體決策,科學指導政府規劃計劃和實際工作落地實施,是輔助城市政府推進“雙碳”工作的重點。雙碳預測管理方面,電力碳達峰時間長短期預測,結合區域特色的電力碳結構指標體系,在機器學習算法實現的基礎上,對區域未來電力碳排放量進行預測(短期
141、)。對電網碳排放、碳吸收、區外送電助力減排等預測分析場景進行模擬演示。建立地區碳排放預測體系,基于不同主體能源-經濟-環境 CGE 模型,從為了碳排放總量視角,對全省不同碳排放主體的碳排放水平,碳達峰情況進行精準預測。通過基于大數據分析的多層次、多維度預測可以為雙碳目標的科學制定、優化能源配置、服務低碳發展提供精細化數據支撐。政府碳目標管理方面,通過加強雙碳管理,實現雙碳監測、預警、分析、評價全閉環服務能力,為區域開展雙碳目標管理、碳排放管理、碳減排管理、碳資產管理等碳相關工作提供平臺核心支撐能力。圍繞碳中和主題提供碳達峰碳中和的預測規劃、實施路徑模擬推演和過程動態監管,助力用戶在確保發展和減
142、排協調發展、期和長期動態聯動、整體和局部協同一致的前提下,快速推進雙碳落地。企業碳資產數據分析與決策管理方面,通過對企業關鍵指標匯總分析、指標對標對比、配額盈虧分析、資產持有預警分析、數據實時數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)83 預測、履約成本比較分析等碳資產數據的梳理研究,為企業碳資產數據分析與決策服務,促進企業制定節能減排措施,實現可持續發展。圖 57 企業級碳結構指標監視及態勢感知可視化展示平臺 場景 5:企業應用(華晨寶馬集團)寶馬集團作為中德(沈陽)高端制造產業園規模較大的企業,是我省先進制造企業的典范,具有較強的代表性。平臺通過匯集寶馬運營、企業應用(華晨寶馬集團)供應鏈
143、相關數據,以及車輛使用等碳排放相關關鍵績效指標,深度剖析華晨寶馬全產業鏈碳指標數據,利用可視化技術實現碳排放多維度全景監測。通過汽車生產過程中主要資源消耗和排放量的匯總統計與對比分析,監測企業的能源消耗結構特點和變化趨勢,為企業制定降碳增效方案、進一步實現節能減排、提高綠色發展水平提供數據支撐。具體內容如下:企業用電情況及趨勢分析方面,基于數據中臺獲取企業用電情況,結合企業的產品特點、企業規模、歷史數據等,進行企業用能情況的數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)84 趨勢分析及展示。企業用能情況及趨勢分析方面,線下按月獲取企業用能情況,結合企業的產品特點、企業規模、歷史數據等,進行企業用能
144、情況的趨勢分析及展示。企業能耗和產值詳情統計方面,綜合分析企業各類能耗占比及使用情況,結合企業的產值、產品特點等,分析企業單位產品綜合能耗,并對標該企業所在行業的平均值,形成企業產品與能耗之間的數據分析。企業綜合碳排放環比分析(歷年)方面,基于歷史數據,進行企業碳排放環比分析(歷年),構建碳排數據與企業生產規模、產值、競爭環境、市場環境、企業優勢等相關因素的關聯模型,呈現重點企業側碳排放環比分析。企業碳排趨勢分析圖方面,基于已構建的企業碳排模型,對企業碳排數據進行研判分析及趨勢分析,并以趨勢圖的形式展現。企業碳排放詳情分析方面,對企業的監測內容進行詳情展示分析,包括企業的基本信息、用電量、其他
145、用能信息、清潔能源消納量、電碳模型因子、單位產出能信息變化等重要信息,并支持信息的選取展示。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)85 圖 58 企業碳結構指標全景監視平臺 場景 6:園區應用(海城菱鎂產業園)海城菱鎂產業園是我省優勢資源開發的典型代表,實現碳排放多維度全景監視及分析,對加強產業園的能源監管和促進產業健康發展意義重大。平臺利用可視化技術實現海城菱鎂產業園碳排放多維 度全景監視及分析,可以有效監控企業的能源消耗和碳排放情況,構建企業能源消耗與碳排放的相關性分析,提升外在和自身的檢查管理能力,引導企業節能減排,為可持續綠色發展提供保障。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)
146、86 圖 59 產業園碳就夠指標全景監視平臺 場景 7:行業應用(供暖行業)供暖行業是北方特有的傳統高污染行業,從換熱站用電、壓力、供流、熱量等維度進行分析,助力企業精準掌控能源消耗情況及用能發展趨勢。平臺以供暖行業為樣本數據,從換熱站用電、壓力、供流、熱量等維度進行分析,助力企業精準掌控能源消耗情況及用能發展趨勢,挖掘企業用能優化潛力,為企業能耗管理提供支持,提高用能安全水平、節約用能成本,助力企業經營提質增效,促進供暖行業低碳轉型升級。同時,提供多項相關指標的大數據分析和比對,助力企業針對性地進行升級改造,提升能源供熱效率,持續優化改進行業對氣候的影響。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022
147、 年)87 圖 60 供熱行業碳結構指標全景監測平臺 3案例總結 匯聚多元數據資源,支持全面數據管理。在數據匯聚方面,不僅完成遼寧地區全部電力、新能源等數據匯聚,還完成省級石油、天然氣等外部多種數據資源的匯聚,并進一步探索地市級等更細粒度的數據匯聚,構建省級動態“雙碳”數據體系。在數據管理方面,通過數據質量常態管控機制支持能源數倉的數據質量常態管控,通過數據分類分級管理體系與外部企業的數據交互,以全生命周期安全防護為基礎,支持與外部企業實現數據共享和分析。摸清碳排放底數,實現區域碳達峰預測。在碳排放監測方面。建立地區碳排放監測體系,構建多維度碳排放監測模型,基于電力實時數據,利用該平臺匯聚的多
148、部門數據資源,優化能源碳排放計算算法,監測省、地市、園區等不同主體的碳排放總量、強度、下降率等指標。在宏觀碳排放預測方面,建立地區碳排放預測體系,基于不同主體能數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)88 源-經濟-環境 CGE 模型,對全省、不同碳排放主體的碳排放水平、碳達峰情況進行精準預測。輸出監測分析報告,助力政府雙碳管理決策。依托碳結構態勢感知平臺監測數據,定期輸出“碳達峰、碳中和”監測分析報告,實現對碳排放主體信息、碳排放分布、碳排放強度、碳排放趨勢的綜合分析和管理,輔助地方政府及時了解和掌握區域碳排放情況和碳中和發展進程,為政府相關加強雙碳管理、優化能源結構、引導綠色轉型發展提供
149、決策支持。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)89(九)東華科技雙碳雙控平臺(九)東華科技雙碳雙控平臺9 1案例概述 在 2020 年 9 月 22 日,國家主席習近平在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上發表重要講話,表示:中國將提高國家自主貢獻力度,采取更加有力的政策和措施,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?;诖?,淄博市出臺淄博市實施減碳降碳十大行動工作方案,到 2025 年,單位地區生產總值能耗、單位地區生產總值二氧化碳排放量比 2020 年下降幅度均完成省定目標。結合水泥行業雙碳管控現狀與各層級碳管控政策要求,本案例融合標識解析、區塊鏈
150、、大數據分析等先進技術,打造水泥行業碳資產管理平臺,制定碳排放管控、低碳轉型目標與階段性計劃,實現碳管制度體系建設、碳排放精細化管理、碳資產管理、碳排放預測等。9本案例所有信息均來自浪潮工業互聯網股份有限公司 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)90 圖 61 東華科技雙碳駕駛艙 2應用場景 碳資產管理平臺融合傳感器、工業 5G、標識解析、區塊鏈、大數據、人工智能等先進技術,對企業在生產各個環節的碳排放數據進行匯聚并進行統籌管理,并依據國家制定的行業溫室氣體排放核算方法,分層分類地進行碳排放核算。平臺提供碳賬戶管理,碳交易管理,碳履約管理能力,實現碳交易碳履約的一站式服務。平臺提供綠色降
151、碳改造服務,由行業專家提供方案咨詢、建設實施、售后跟蹤的閉環式服務。落地后,預計年節電 1000 萬千瓦時、節約標煤 1.5 萬噸、減少二氧化碳排放 7.4 萬噸。圖 62 東華科技雙碳總架構圖 場景 1:面向碳排放監管重點企業 利用傳感器、數據網關、工業 5G 等技術,完成碳排量計算所需的電、熱、原料、廢棄物等數據的采集工作。借助標示解析和區塊鏈技術,完成數據傳輸、清洗與存儲。解決企業碳排放數據采集困難的數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)91 問題,為碳排放量核算提供數據支持。平臺落地后,預計可降低東華科技各個部門共計 48 人月的工作量。圖 63 東華科技碳排放數據采集 場景 2:
152、雙碳雙控平臺集成核算系數管理能力 按照中國水泥生產企業溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行)中規定的核算方法,利用碳采集所得數據計算企業碳排放總量、不同分廠(事業部)碳排放量、不同產品碳排放量,以可視化的方式展示。并為企業提供碳履約,碳交易服務。平臺落地后,通過合理化的碳履約策略配置和綠色技改,預計可為東華科技年節約 200 萬元的碳履約成本。圖 64 東華科技碳排放數據核算方法 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)92 圖 65 東華科技碳履約流程 圖 66 東華科技碳交易策略 3案例總結 應用成效:本案例通過制定監測計劃、識別碳排放邊界、識別碳排放源,制定談監測參數、部署碳監測設備等
153、方式,實現數據自動采集,減少數據人工采集填報匯總計算等帶來的繁重工作。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)93 本案例通過平臺的建設,將會實現碳采集、碳管理、碳交易的線上化。將成功改善企業內部碳管理流程、優化碳管理效率,提升碳履約能力。公司通過平臺完成碳數據采集、碳數據監測、碳數據核算、碳數據報送審查、碳履約、碳交易、碳管理體系建設等全業務流程。平臺落地后,預計可降低財務、倉儲采購、廢物處置、綜合管理四部門共計 48 人月的工作量;通過合理化的碳履約策略配置,預計年節約 200 萬元的碳履約成本。綠色技改落地后,預計年節電 4000萬千瓦時、節約標煤 1.5 萬噸、減少二氧化碳排放 7.
154、4 萬噸,預計折合人民幣約 370 萬元。行業內推廣價值:水泥企業產品為熟料,產品單一,生產工藝多遵循“兩磨一燒”,工藝標準化程度高。山東是水泥大省,2021 年水泥產量 1.64 億噸,占全國 6.96%,排名全國第二。全省水泥企業 7800余家,規模以上 293 家,年排放二氧化碳總量 7739 萬噸。雙碳平臺全面落地預計可為全省水泥企業降低履約成本 5159 億元。綠色技改全面落地可為全省水泥企業預計節電 10.3 億千瓦時、節約標煤 38.7萬噸、減少二氧化碳排放 190.9 萬噸。圖 67 東華科技水泥行業工藝流程 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)94 跨行業推廣價值:我國
155、碳排放主要行業是能源電力、鋼鐵、水泥、石油化工、燃煤供熱。除了電力行業行業,其他行業尚未有行業性雙碳平臺,浪潮雙碳雙控平臺落地后,對鋼鐵行業預計減排 3941 萬噸二氧化碳,石油化工行業預計減排 1354 萬噸二氧化碳,燃煤供熱行業預計減排 1233 萬噸二氧化碳,合計將達 6528 萬噸二氧化碳。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)95(十)印染行業度能美欣達(十)印染行業度能美欣達10 1案例概述 當代社會,能源緊缺和環境惡化已經成為全球面臨的最大問題。我國近年來經濟持續增長的同時也引發了能源供應危機及環境嚴重污染等問題。同時,溫室氣體排放引起全球氣候變暖,備受國際社會廣泛關注。習近
156、平總書記向世界宣示了我國“3060”碳達峰與碳中和的目標與愿景。節能減排、低碳環保、能源轉型不再只是一個社會的熱點話題,更是我們未來的必經之路。在可持續發展的理念指導下,通過云計算、人工智能、物聯網技術的助力,結合新能源開發、產業轉型等多種手段,降低能源消耗,達到社會經濟發展與生態環境雙贏的目的。推廣使用能碳數智化平臺是能源管理科學化、信息化、規范化的重要舉措,在提高能源管理效率的同時,是能源、環境和經濟可持續發展的內在要求。印染行業是我國的傳統行業,主要分布在我國浙江、江蘇、廣東等地區。已經形成了相當的發展規模,全國規模以上印染企業有 1600-1700 家,總產能長期保持 500 億米以上
157、,但是印染的工藝流程導致了此過程必將是一個能耗高,污染高的行業。近年來,國家愈加重視生態環境保護,印染行業的環保監管進一步趨嚴。相關部門相繼出臺多項政策,加快印染行業在節能、減排、降碳方面的同時通過產業政策的制定和調控,繼續引導和推動印染行業的健康有序發展。通過推進行業智能制造,提高裝備的生產效率、性能、自動化、數字化水平,10本案例所有信息均來自北京百度網訊科技有限公司 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)96 逐步提升了印染行業的清潔生產和綠色制造水平。目前,全國多地區都在進行限電限產和節能減排的舉措,多數印染廠紡織廠都在面臨不同程度的停產困境。圖 68 印染行業能碳政策概覽 在雙碳
158、、雙控大背景下,印染生產企業面臨幾大挑戰:第一方面,在雙碳的背景下,政府及有關部門對企業的碳排核查出臺了一系列政策和管理辦法,企業如不能履行碳排目標,將會面臨購買碳配額的經濟損失,以及國際上的綠色貿易壁壘;第二方面企業的利潤普遍呈下降趨勢,企業在市場競爭中獲取利潤越來越難;第三方面,隨著能源數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)97 階梯價格機制的逐步形成,水、電、氣等能源價格逐步走高,能源費用占企業總體成本的比例也隨之水漲船高。因此,企業對節能、降碳,壓縮能源費用等成本有著強烈的愿望。印染行業作為傳統行業在消費升級、綠色發展的新形勢下,迫切需要實現產業升級,通過數字化手段實現轉型升級已成
159、為必由之路。浙江美欣達印染科技有限公司作為印染行業中堅力量在積極探索轉型升級之路,希望通過信息技術促進企業高質量發展,節能降碳,降低企業成本的同時,滿足雙碳政策要求,提高競爭力。百度智能云度能-能碳數智化平臺是為企業生產過程把脈的數字化工具軟件,終極目標希望企業通過使用能源服務平臺一方面監測能源使用量、碳排放量、用能行為,為企業安全用能、精準用能提供能源管理服務。系統依據多維度業務數據分析,將能源質量、生產質量、生產過程數據融合分析,實現數據反哺工藝的閉環數據應用。最終實現,以數據為基礎,實現主動型、精細化智能工廠運轉,建立長期、可持續化的管理體系,最終實現全廠保質保量交付產品,優化能源構成及
160、應用,逐步創建清潔優化能源構成及應用,逐步創建清潔能源生產為導向的節能型綠色企業。2應用場景 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)98 圖 69 度能-能碳數智化平臺系統架構 場景 1:采上來,打通數據孤島,實現數據全面、精準、實時接入 解決問題:能耗數據監視點位不全,無法做到能耗數據的完整精確監視與控制;數據分散在各個系統,形成數據孤島,難以統一進行能耗和碳管理;數據采集準確性、及時性難以保證。解決方案:設備層:設備層涵蓋了廠內能源儀表、邊緣智能網關、傳感器、控制器等設備。智能邊緣網關是設備層核心,是連接智能儀表和平臺系統的中間件,其具有強大的邊緣計算能力,能夠對智能儀表的數據采集、預
161、處理、存儲、上傳等一系列自動化操作,并能夠執行平臺對其下發的指令,反饋執行結果。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)99 圖 70 度能-能碳物聯架構 網關配置:根據現場情況以及傳輸頻率的要求配備網關,在同一強電間的儀表,通過一臺網關上傳;配電室集中的條件下,網關單 485串口接入電表8 只,單網關接入儀表不超過 32 只。保證數采頻率不低于 60S。通訊線路搭建:根據現場情況,位置集中的電表,表具與表具之間手拉手連接,然后接入每個區域的網關。平臺層:百度天工 AIoT 平臺層主要提供安全穩定的 IoT 數據接入、及時有效的數據處理及聚合計算,它具有高可靠數據庫服務,豐富的平臺數據接口支
162、持,是保障能源管理服務的技術基石。AIoT 接入服務為設備提供安全可靠的連接通信能力,向下連接海量設備,支撐設備數據采集上云;向上提供云端 API,指令數據通過 API 調用下發至設備端,實現遠程控制。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)100 圖 71 度能-能碳數據鏈路 基礎能源平臺:基礎能源平臺是支撐能源接入的基礎,為能源管理應用的實例化構建、穩健物聯接入、數據方法抽取、邊云模型計算等搭建基礎底座。按照功能劃分為企業信息管理、物聯模型管理、設備儀表管理三個模塊。企業信息管理,完成企業基礎畫像的描繪,主要進行組織機構、建筑信息、人員信息、基礎用能信息的管理。支撐業務核算在各種維度的靈
163、活編排。物聯模型管理,對能源場景的物聯設備,進行統一的數字化點表創建,完成解析點表、運算屬性、閾值上下限設置等功能。儀表設備管理,對設備模型的實例化,并進行儀表與設備的臺賬信息匹配,完成物理世界與數字世界的對照映射。核算分析模型管理,定義企業的核算時間、成本模型、核算分析單元、核算公式信息。通過配置,明確企業的核算時間、班組時間段、各能源類型的成本核算方式、分析的維度、分析的單元以及各分析單元的數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)101 能耗計量公式和成本核算公式。實施成果:物聯接入改造:實現存量 205 臺儀表的統一入口采集(通訊采集、系統對接、移動手抄);采集過程對接 10+通訊協議
164、(儀表老舊、通訊協議缺失,通過報文監聽方式破解);預期實現全廠無線方式數據穩定上傳(丟包率0.38);實現網關遠程固件升級與調試配置。圖 72 度能-能碳物聯接入改造 度能基礎能源管理平臺全功能上線:實現企業組織機構、角色權限、用戶配置等業務配置功能;實現 的專屬域名訪問;實現能源類型、設備模型的數字化孿生;實現網關、儀表、印染設備的業務臺賬管理;實現靈活的能源數據核算編排。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)102 圖 73 度能-能碳基礎能源管理平臺 場景 2:管起來,改變手抄筆錄,建立完整能源管理系統,實現用能精細化管理 解決問題:缺乏統一能管系統,企業大部分都是傳統的手抄筆錄,目
165、前沒有進行能源數據的系統化管理,沒有實現能源的在線監測,也就無法對能源使用情況進行分析,無法有效推進節能降碳;目前大多數能源管理系統,只關注能源數據本身,沒有結合企業生產和設備情況進行綜合分析,無法幫助企業對生產和設備進行有效管理,也無法達到實際節能降碳的效果。解決方案:圖 74 度能-能碳能源管理應用功能架構 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)103 綜合能源管理系統是企業為生產過程把脈的數字化工具軟件,根據企業能源使用量、用能行為,為企業安全用能、精準用能提供能源管理服務。根據對能源運行數據的分析,對后續接入生產、控制等多維度系統,打通信息孤島,提供數據支撐及業務支撐。依據詳盡而準
166、確的能耗數據幫助用戶掌握詳細的能耗分布狀況和能效水平,實現主動型、精細型的能源管理,以便建立長期、可持續化的能源管理體系,最終實現節能增效的目標。系統主要包括能源管控、能源分析、生產分析、計劃管理等功能模塊。能源管控:能源管控模塊是用能用戶實現能源管理職能的基礎模塊,用戶可以通過能源管控模塊實現對各類能源進行基礎的統計、分析、監視、報警處理工作。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)104 圖 75 度能-能碳能源管控展示 能源分析:能源分析是在企業明確能源系統結構,并且接入大量儀表傳感器數據的基礎上,對企業能源系統、能源消耗進行深入的監視分析,分析的維度包括平衡維度、質量維度、安全維度、
167、用能成本維度等。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)105 圖 76 度能-能碳能源分析展示 生產分析:生產分析是企業用戶對產品的生產情況以及生產中的各個基本要素(企業、工區、工序、設備、班組)的耗能情況進行的分析。生產分析主要包括:工藝分析:對企業各生產單元的產量、能耗、生產計劃完成率進行分析評價;設備分析:對各產線的生產類設備的能耗、運行狀態、運行指標進行分析評價;單耗分析:對各能源類型涉及的考核設備進行產量、能耗、單耗的統計,并結合工單數據,分析產品類型、工單產量、工序、克重對單耗的影響。圖 77 度能-能碳生產分析展示 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)106 實施成果:
168、智慧能源管理服務幫助企業搭建了完整的能源管理體系,從能源使用量、用能行為,為企業安全用能、精準用能等各方面提供能源管理服務,預期平均能幫助企業能源成本降低 5%-10%。場景 3:算出來,基于標準碳排核算模型,進行碳排放可信核算、監測 解決問題:核算標準繁多、復雜,用戶沒有專業的能力去做碳排評估和核算;數據分散、難收集,數據分散在各個系統,通過人工分別線下搜集統計,工作量大,準確性難以保證;傳統服務時間集中、不及時、工作量大 d)傳統的線下核算方式,一年進行一次,無法及時了解碳排情況支持企業進行減排干預,且人力成本都比較高。解決方案:度能提供碳管理應用,幫助企業快速進行碳排放可信核算,碳數據及
169、時監測。內置國標各行業的核算指南及推薦參數:依據國家發改委發布的碳排放核算標準,定義碳盤查模板,用戶可直接零門檻使用;整合國內外多種碳排放參數推薦值、排放因子庫參與碳排放的計算。圖 78 度能-能碳碳排核算模板 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)107 多種方式的排放源數據靈活采集:具備硬件層和物聯網平臺的能力,可進行排放源數據的自動采集;可以將分散在多個系統的數據進行集成,也支持人工錄入與配置數據。圖 79 度能-能碳碳排配置 碳排放可信核算與及時監控:系統自動計算出的碳排數據,并可從不同時間周期、排放源類型等多種維度進行展現、統計分析,幫助用戶快速洞察碳排情況,幫助企業做到“摸清家
170、底”“精細管理”。圖 80 度能-能碳碳排計算與展示 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)108 實施成果:幫助企業從 0 到 1 建設雙碳管理,完成了對企業的電力、熱力、廢水等全方位的排放源數據采集,實現碳排可信核算與實時監測,為企業后續實現碳達峰、碳中和的目標提供重要支撐。場景 4:降下來,提供 AIoT 節能方案,實現精準節能 解決問題:企業在生產運行中,存在一些高能耗環節,企業想進行節能,沒有建模調優的技術能力,掌握最優能耗及其工況;在生產工藝中,工藝人員制定工藝參數,但是缺少數字化手段監管實際是否按照工藝執行,其間能源浪費現象無法及時識別,阻礙企業實現節能減碳的目標。解決方案:
171、美欣達印染產線采用典型的長車染色工藝,設備繁多,工藝復雜,產線長達幾百米,度能系統為給企業提供了基于模型的高級節能分析模塊。深入長車印染產線與工藝,基于能耗數據、生產數據、工藝數據,多維數據建立模型,找到最優能耗,反饋優化參數建議,識別能源偏差與浪費,幫助企業透明化生產管理,及時調優控制,達到精準化節能降碳。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)109 圖 81 企業長車染色產線全貌 圖 82 基于長車染色線建立算法模型 實施路徑:PHASE-I 算法策略多系統數據流轉:完成 MES 報工數據與染數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)110 色機中控工藝數據接入。生產過程可視化:對重點
172、生產機臺,監測當前生產情況及工作狀態。異常用能推報警:小流量跑冒、靜置與空轉異常耗能、設定不合理等。生產效率清晰化:實時計算整機單耗,某合約單耗,以及歷史均值單耗。PHASE-II 算法模型定標:針對 1#PD 染色機,核定基準用能(蒸汽)單耗。建模:基于數學規劃或強化學習的(全局/局部)最優工況值推薦。優化:提煉高性能模型庫,支持多工況自適應能力。調控:對執行偏差,做進一步自動化優化控制改進。泛化:針對單機臺沉淀模型定式,并泛化到其他重點設備上。圖 83 度能-能碳利用 AIoT 技術自動推薦運行工況 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)111 圖 84 度能-能碳訂單級能耗透視 圖
173、85 度能-能碳產線上設備實際用能數據檢測與分析 圖 86 度能-能碳生產設備經系統分析及推薦參數調優后降低 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)112 實施成果:通過多系統業務數據聚合,找到訂單級生產最佳工況,用 AIoT 建模。預期重點用能設備萬米單耗降低 10%以上,蒸汽年度賬單可降低約 100 萬以上。圖 87 度能-能碳重點機臺節能效果 3案例總結 節約企業用能成本,提升工藝流程穩定性。通過接入度能平臺,企業可建立基礎能源數字化監控系統,通過對能源數據及過程數據的高頻采集和分析,基礎能源管理模塊預期平均能幫助企業能源成本降低 5%-10%,用能高級分析模塊對于規上印染企業,每年
174、預計可降低約 100 萬元的蒸汽費用。同時,通過對生產流程的智慧優化,保證了工藝穩定,實現了“智能制造”。助力印染行業數字化轉型,支持行業節能減排。全國規模以上印染企業有 1600-1700 家,行業整體的自動化、信息化、數字化的水平較低,行業傳統的系統服務商無法解決目前行業所遇到的能耗高、碳排高、流程差、成本壓力日益嚴重的問題。本案例整套系統和方案對整個印染行業節能降碳的建設起到非常重要的意義,將賦能印染高能數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)113 耗、高排放的產業實現低碳綠色建設,達成產業智能化升級。支持國家雙碳戰略落地,助推構建資源友好型社會。在 3060 雙碳目標的時代背景下,
175、節能環保、減排降碳、能源經濟結構轉型已經是必須要走的發展道路。能碳數智化平臺,幫助企業、政府園區建立起能源管理體系,實現企業節能降碳,政府更好監管,能夠顯著地降低能耗、污染物排放以及碳排放,從而降低產業發展對生態環境的破壞,助力雙碳目標和生態友好的發展方向。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)114(十一)海螺集團智慧水泥綜合體(十一)海螺集團智慧水泥綜合體11 1案例概述 水泥行業的發展目前正處于新舊動能更迭的關鍵階段,自動化、信息化和智能化水平參差不齊,亟需采用信息化和智能化技術,推動生產、管理和營銷模式從局部、粗放向全流程、精細化和綠色低碳發展方向變革,解決資源、能源與環境的約束問
176、題,提高生產制造水平和效能,實現水泥行業高質量發展。中國電信圍繞“端+網+云+用”為核心體系,融入 5G、AI、云、MEC 等 ICT 技術,以“三化(自動化、信息化、數字化)深度融合、生產與經營全面協同”為主線,打造創新標桿工廠智能化場景,實現“三個統一、兩個升級、一個融合”“321”建設目標。該項目涉及礦山開采、生料制備、熟料煅燒、水泥磨粉、包裝發運各環節,將生產大腦與經營大腦的融合,以經營指標分析為目標,通過向業務項的分解,指導多業務協同,實現精準生產、提質增效、降耗減排等目標。2應用場景 場景 1:水泥燒成及生料粉磨能耗優化 基于 5G+工業互聯網思路和降低碳排放的需求,進一步改善現有
177、系統的自動程度與能耗優化能力,在現有 MPC 系統之上建設水泥燒成及原料粉磨能耗優化系統(RTO)。該系統是一個基于原水泥窯、磨MPC 系統之上的工藝參數優化系統(如下圖所示),是對現有成熟MPC 系統的進一步優化,最終實現對窯、磨系統的穩定且低耗的自 11本案例所有信息均來自中國電信股份有限公司安徽分公司 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)115 動駕駛,能夠有效降低 CO2 排放,提升生產效率。該系統的技術方案廣泛采用了將機理知識與數據融合策略,增加了方案的可解釋性,具體在數據預處理(例如:時滯對齊,濾波參數選取等)、工況判斷(例如:啟停磨、窯尾堆料等)、模型構建(例如:歷史系統狀
178、態、未來 CV 設定值和標簽的構造方式),優化推薦值合理性判斷(例如:CV 內在制約關系的梳理)等方面;同時該方案考慮了針對設備長期工況漸變情況下能夠同步進行模型演進適配的終身學習策略,形成與 MPC 融合的控制優化一體化融合技術體系。能夠通過預測生產系統運行工況,以生產穩定與經濟性能最優為目標計算底層控制回路設定值,通過不斷積累數據、挖掘工藝知識,具備不斷提升優化空間的自學習能力。圖 88 海螺智慧水泥系統方案 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)116 場景 2:環保監測平臺 宣城水泥工廠排污口或噪聲聲源處放置傳感器和采集終端,分別采集大氣污染物(顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、脫硫脫硝
179、等環保數據)、水污染物、固體廢物和噪聲 4 種類型的排放量,接著通過不同的協議進一步將采集到的數據進行封裝并匯總到智能傳感網關,智能傳感網關對不同的協議數據進行調度處理,通過 SSL(Secure Sockets Layer 安全套接層)協議分別對其數據進行加密并最終傳輸、存儲到IoT 數據管理平臺和數據中臺,并配置環保指標異常排放預警規則、報警方式、提醒和通知方式功能。圖 89 海螺大氣污染防治監管系統 場景 3:能源管理平臺 能源管理平臺可對各類用能設備中的各個主要回路的電壓、電流、功率、功率因數、電能質量等各類電氣運行參數(水和天然氣的流量和實時流量)做實時在線監測,支持通過瀏覽器在線設
180、計接線圖等各類監控畫面,畫面定期刷新。針對生料磨電耗、煤磨電耗、窯電耗、數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)117 水泥磨電耗等進行能效分析。從生產、質量、能耗、停機時長等多個方面的績效指標來綜合分析生料磨、煤磨、窯和水泥磨的運行及電耗情況,并通過預先設置好的績效指標上下限進行變色警示。通過與現有系統的融合與對接實現數據共享,能夠按照不同時間區間,從集團、分廠、產線、工序、設備、產品等多維度進行水、電、煤等能源成本的對比環比分析及價格變化曲線分析,提高企業能源的自動化和精細化管理水平,對企業的生產起促進作用,使水泥的生產數量與質量更有保證。圖 90 海螺能源管理平臺 場景 4:無人機 A
181、I 爆破巡檢+地形采集 海螺首創礦區無人機爆破巡檢和地貌更新分析應用,首次在地表礦爆破中進行了應用,此項創新不僅可以應用于水泥非金屬地上礦場中,也可以應用到所有地上礦爆破場景中。無人機通過 5G 將監控到的礦場高清視頻傳送到天翼云上 AI 平臺進行分析,當分析到爆破范圍內有人或者設備,AI 系統將通過一體化 AI 平臺進行報警,爆破完成后,無人機采集地形變化,更新 3D數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)118 模型,指導后續爆破和開采。在這個應用中,通過 5G 超級上行技術保證了在多變的地形中 5G的覆蓋與帶寬,將原來 AI 識別 500 米范圍擴大到了 2 公里,通過無死角的大范圍監
182、控,減少爆破警戒人員,避免人員安全事故發生,提升爆破后地形數據采集效率,實現了未來無人礦山一體化管理的關鍵一步躍遷。圖 91 無人機爆破巡檢和地貌更新分析應用 場景 5:5G+AI+云+高清視頻實現多業務場景智能制造 利用 5G 的大帶寬、高可靠性特點,對水泥制造和園區安全,生產過程中需要人力監控的點進行了判斷,通過 AI 開發出專門算法,在堆料口堵塞,傳動帶崩裂檢測,冒灰污染檢測,翻斗閥檢測等方式進行了機器視覺應用開發,同時針對園區人員不安全行為,也都增加了 AI 安全檢測,當報警達到閾值,或 AI 識別出人員不安全行為,會實時告警。開發了 AI 智能預警監控平臺,將礦山類,智能制造類,園區
183、監控類 AI 進行了統一,使巡檢和監控效率提升了 34 倍,同時 95%的概率避免人為和機械事故造成的事故損失。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)119 圖 92 基于 5G+AI+云+高清視頻的多業務場景智能制造 場景 6:5G+智慧裝船 安徽海螺集團有限責任公司與中國電信合作,開展了“5G+AI+智慧裝船”項目建設,實現了精準動態作業場景的應用。通過搭建多視角相機,確定不同相機間同一物體的對應關系,根據三角測量原理,實時監測水泥船位置以及裝船機溜筒位置和姿態,包括船舷位置、溜筒距船舷偏移比例、物料偏移度等。對數據進行 AI 分析,并通過 5G網絡將結果與預警信息傳送到指揮調度中心,
184、基于中心控制算法.發送指令到裝船機可編程邏輯控制器(PLC),實時控制裝船機作業,避免因位置不當引起碰壁、冒灰和其他視野受限情況,實現對裝船作業的全流程監控。項目實施后,生產效率提升 70%,人員安全事故數降低到 0。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)120 圖 93 水泥裝船作業 AI 智能輔助系統 3案例總結 通過工業互聯網平臺,推動企業數字化綠色化協同發展。本項目通過物聯網平臺采集終端數據,將數據匯集到專屬云平臺進行分析,構建生產、安全、環保、財務、銷售、供應鏈、人力資源、綜合管理八大模塊,對生產中的各個環節進行指導,實現促進精準生產、提質增效、降耗減排等目標。改變傳統人工管理方
185、式,企業能耗顯著下降。平臺建設改變原有人管的管理模式,更多環節實現量化,原有礦石成分從看不見摸不著到礦體模型化、可視化,質量從人工化驗到在線自動檢測,能源消耗顯著下降,自項目建成以來,原料磨工序電耗下降 1.91%,噸熟料標準煤耗下降 1.28%,資源利用率提升了 4%,減少廢排 34 萬噸/年,堆平均 CaO 合格率提升 9.08%,碳排放量下降 75 萬噸。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)121(十二)江蘇永鋼(十二)江蘇永鋼 5G 固廢利用智能轉底爐工廠項目固廢利用智能轉底爐工廠項目12 1案例概述 針對冶金過程固廢循環利用,轉底爐工廠可以對鋼鐵生產過程中產生的塵泥、污泥等進行
186、提純處理,得到可用于煉鋼生產的金屬化球團,還原出來的鋅、鉛、硫等可以進一步形成產品。黨的十九大報告指出,要加快建設制造強國,加快發展先進制造業,推動互聯網、大數據、人工智能和實體經濟深度融合。江蘇永鋼緊抓時代發展要求,配合國家發展戰略,依托 5G 信息技術、數字化技術和智能化設備建設轉底爐智能工廠,實現各類運行數據的自動化采集、分析與拋送,通過對工廠、關鍵設備的數字建模,融合工藝、質量、設備、物流、成本等多維多源信息,建立三維環境下的數據可視化交互展示與智慧運營平臺,為轉底爐的日常生產、調度、控制等作業提供全面準確的數據服務。永鋼在循環經濟利用和綠色工廠水平上再上一個新臺階。同時得益于人工智能
187、和工業生產的全面結合,智能工廠成功實現轉底爐 DRI生產流程精細化、生產操作自動化和生產效率高效化的運行,量化管控轉底爐工藝參數,標準化轉底爐生產控制,有益于實現安全、綠色、高效、低能耗的生產全流程,降低人員培訓成本,推廣轉底爐工藝促進綠色循環經濟。2應用場景 場景 1:5G 智能裝備,無人行車提升安全性 12本案例所有信息均來自中國電信股份有限公司蘇州分公司 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)122 圖 94 江蘇永鋼 VR 巡檢 提供 5G+VR 導覽、5G+VR 巡檢、無人行車等多應用輔助用戶遠程協作。員工身在中控室,通過 VR 模擬車間的真實環境導覽與漫游廠區;設置一名“虛擬員
188、工”,通過制定巡檢路線,實現一鍵開啟智能巡檢,代替真人在現場巡檢,通過這名“虛擬員工”的視角,在制定好的路線中查看相關設備數據;操作人員只需在后臺指定目標區域并給出行車運行指令,由行車自動完成上料、卸料工作。5G+VR 導覽、5G+VR 巡檢、無人行車等多應用解決了用戶遠程協作的需求,有效降低了廠區監管以及運行成本。場景 2:5G 設備管理,設備全生命周期管理 采集設備信息,實現檢修記錄、驗收記錄、關鍵設備功能精度可追溯和故障的閉環管理,確保轉底爐設施設備的高效、穩定運行;采集原輔料信息,確保物料的質量是有保障并可追溯的;采集工藝規程、數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)123 生產控制
189、參數、工序質量控制標準進行固化,建立計算模型,關鍵來料情況調整工藝控制,確保能夠適應物料的變化和滿足生產需求;采集設施設備參數、設備運行狀態數據、檢驗數據、質量控制數據確保產品質量。所有的數據都將匯集至大數據平臺,經過系統分析后下達操作指令,大幅減少生產過程中的人工干預,提高生產過程可控性,提升產品質量、降低生產過程的損耗。圖形化的展示界面實現對廠區設備的整體智能化管控,為轉底爐工廠的日常運行、調度、控制等作業提供可視化的數據服務,降低運營成本。此外,實時采集的設備運行參數信息與運維參數信息,可以通過大數據訓練建設轉底爐數學模型,不僅可以結合模型算法實現預防性的設備診斷、預警與維修,還可以量化
190、管控轉底爐工藝參數,標準化轉底爐生產流程。場景 3:5G 能耗管理智能化 圖 95 江蘇永鋼能源管理運營云平臺 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)124 圖 96 江蘇永鋼生產可視化平臺 結合 5G 技術,構建工廠專屬的能源管理并接入永鋼能源管理平臺,實現循環再利用智能工廠內部的能耗數據采集和管理,支撐永鋼公司級的能源調度和管理要求,通過公司級的能耗管理向下層層追溯,可以做到工序、班組、產品的能源精細化管理,大幅減少能源浪費。場景 4:物流跟蹤追溯 通過集成 5G、RFID 電子標簽、移動應用等數字化技術,實現原輔料從發出到接收的全流程跟蹤與管控,同時原輔料的質量信息、重量、物流信息、
191、成本信息隨原輔料同步傳輸。通過 APP 可以快速查詢到設施設備的基礎信息(數字化交付的數據),從設施設備的采購、安裝、調試、運行、檢修、到最終報廢,實現全生命周期管理工裝 APP管理,隨時隨地能夠通過移動終端掃描設備二維碼進行查詢。通過RIFD 物流跟蹤追溯系統降低了人力成本消耗。場景 5:5G 安全環保,保證生命健康 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)125 圖 97 江蘇永鋼智能可視安全帽 圖 98 江蘇永鋼定位監測手環 圖 99 江蘇永鋼人員定位及可視化系統 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)126 固廢利用智能工廠配備高精度人員定位管理系統,結合移動定位技術和 5G 通
192、信技術,為員工配置智能定位手環,隨時檢測人員活動范圍并實時監測人員健康狀態,以防員工危險區域發生意外。解決人員現場作業狀態無法實時監管的問題,實現轉底爐廠區人員管控無死角,確保人員的生命安全有保障,降低管理成本。3案例總結 生產精益化、透明化、數字化水平顯著提升。應用 RFID、二維碼等方式對生產資源進行自動、半自動識別,運用工業物聯網、5G 等技術實現工廠內各層級資源之間的信息交互,工廠的自動化信息、數據采集率達到 95%。建有的 MES、質量管理、設備管理等系統已覆蓋工廠生產制造全過程。研發的設備狀態監控的故障預測、微檢修、VR 檢修、人員定位健康監控等系統則可以有效對人和物的安全進行分析
193、、評估、預防、規避,大幅提高安全生產水平。綜合生產績效全面提升,行業內具有示范意義。項目綜合應用多項先進技術,形成了 5G+模式的全連接能力,為傳統工業制造賦能,為“綠色制造、智能制造”目標提供堅實的支撐。建成后的智能轉底爐工廠,轉底爐工廠的信息化、智能化水平、作業率、作業人員配置率、能耗水平以及產品質量關鍵指標等各項運行績效指標均大幅改善,對行業發展具有積極意義,項目先后獲評“智能標桿工廠”,江蘇省級智能車間,為實現鋼鐵行業高質量發展提供新動能、作出新貢獻。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)127(十三)華聚車用新材料數字化碳足跡計算與認證(十三)華聚車用新材料數字化碳足跡計算與認證
194、13 1案例概述 碳足跡是基于全生命周期評價方法而量化出產品及技術所造成的溫室氣體影響,確定碳足跡是減少碳排放行為的第一步,它能幫助企業辨識自己在產品生命周期中主要的溫室氣體排放過程,以利于制定有效的碳減排方案。本場景是面向新材料領域的產品碳足跡認證,通過對最具有代表性的 20mm 厚的熱塑性蜂窩板的碳足跡計算和認證實現場景落地。本場景基于全生命周期建模理論,實現了對產品的碳足跡模型建立、數據收集、碳足跡評價、報告編制和產品碳足跡報告認證,幫助企業實現產品碳足跡的全面評價,為后續為企業實現減排目標和持續減排方案提供了基礎,通過碳足跡幫助企業在同類產品形成區別,對于企業聲譽提升和引導綠色消費提供
195、幫助,在外貿場景下,能夠為企業避免碳關稅帶來的出口困難。2應用場景 場景 1:碳足跡建模與核算 產品碳足跡,是指基于生命周期評價方法(Life Cycle Assessment,LCA),量化出產品及技術所造成的溫室氣體影響,即產品從原材料到生產產生的碳排放。13本案例所有信息均來自阿里云計算有限公司 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)128 圖 100 華聚車用新材料碳足跡建模 首先通過在線采集實際場景所涉及的產品生產如原材料用量、能源消耗以及其他資源消耗數據,相關數據通過 IOT 技術采集到云上,與此同時通過區塊鏈技術對原始采集數據進行上鏈,保證原始數據可信可追溯。其次通過在線碳足
196、跡建模和核算工具,實現碳足跡的在線核算,其中對于無法采集原始數據和碳排放因子數據缺失,通過填報和數據庫(LCA 數據庫)獲取,完成整個數據收集,計算得到當前產品溫室氣體影響。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)129 圖 101 華聚車用新材料碳足跡核算結果 場景 2:碳足跡在線認證 基于碳足跡建模和核算結果,進一步,通過在線認證工具鏈接的第三方認證公司,完成產品碳足跡的在線認證。最后通過能耗寶進行報告、證書和標簽的生成。圖 102 華聚車用新材料碳足跡在線認證 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)130 圖 103 華聚車用新材料碳足跡認證證書 3案例總結 企業通過購買和使用的一
197、站式碳足跡服務,將傳統的數據收集、產品碳排放模型構建、產品碳足跡核算、產品碳足跡認證以及后續綠色營銷,能耗寶通過數字化技術,實現數據收集、產品碳排放模型構建、產品碳足跡核算、產品碳足跡認證等一站式在線服務,助力企業實現碳足跡的低成本核算認證以及產品綠色營銷服務。圖 104 華聚車用新材料碳足跡管理服務 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)131 促進精準節能降耗,提升企業品牌形象。碳足跡的低成本核算認證以及產品綠色營銷服務,一是發掘企業節能減排的潛力。分析產品碳足跡能夠幫助企業識別能耗高、碳排放量大的生產環節,并針對減排潛力高的環節采取改進措施,實現節能,降低成本。二是提高品牌聲譽。企業
198、應對氣候變化所做的努力是企業履行社會責任的一部分,能夠影響企業聲譽。企業可以將產品碳足跡作為長期戰略的組成部分,并以此與市場上同類產品形成區別。三是引導綠色消費。企業公布的碳足跡認證證書等,使消費者了解到碳足跡認證產品,引導消費者的綠色采購理念,促進可持續的生產和消費市場。四是應對綠色貿易壁壘。碳足跡認證能夠幫助企業克服綠色關稅問題,向其利益相關方展示應對氣候變化的信心和努力的有效途徑,幫助企業贏得合作伙伴信賴。技術方法科學可靠,低成本服務便利規?;茝V。一是方法科學普適。產品碳足跡計算采用全生命周期方法,具有明確的、清晰的實現路徑和方法依據,能夠科學地評價產品的全生命周期碳足跡和環境影響,具
199、有系統化、定量化、標準化和普適性的特點。二是數據可信與可靠。本應用場景通過采用中國生命周期基礎數據庫(CLCD),同時兼容了國內外其他主流數據庫、因子庫,能夠最大化地保障碳足跡計算過程中國內生產產品的數據質量。同時利用區塊鏈技術和 IOT 技術,能夠實現整個數據和結果的可信可追溯,具有規?;瘡椭苹A。三是低成本的核算和認證。團隊聯合外部生態依托在線化的建模、核算和認證,可以降低整個碳足跡核算和認證的成本,實現規?;茝V。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)132(十四)(十四)5G 助力新日電動車雙碳制造助力新日電動車雙碳制造14 1案例概述 江蘇省在 關于推動高質量發展做好碳達峰碳中和
200、工作的實施意見提出:把節約能源資源放在首位,實行全面節約戰略,倡導推廣綠色低碳的生產生活方式,大幅提高投入產出效率,持續降低單位產出能源資源消耗和碳排放,從源頭和入口形成有效的碳排放控制閥門。以此項意見為契機,結合中國制造 2025 戰略導向,無錫市錫山區電動車產業集群先后開展雙碳節能平臺試點建設,建燈塔、樹標桿、衍產業,帶動全國電動車產業全面向綠色環保、低碳節能、高效生產轉型。新日無錫公司的產線為傳統勞動密集型裝配產線,經過前期全方位的診斷,企業的生產用能過程主要存在以下痛點:1、產能不清晰:所有產線產能均依賴手工看上報,上報產量與實際產能不匹配,產線未安裝能耗監測設備,管理層的每日報表依賴
201、人工統計,單批次、單臺產品能耗情況不明;2、效率不直觀:核心生產設備焊接機器人未聯網,無法統計運行效率、稼動率(OEE)、用能情況,設備保養、維護、節能降耗缺乏數據支撐;3、能耗不透明:全廠只有工廠級的能耗監測設備,車間級、產線級、設備級的能耗不透明,設備用能、產線用能缺乏統計手段,節能增效有空間;4、系統不暢通:企業目前已有 SAP、SRM、MES、OA、數據中臺等多個信息化系統,各系統之間存在信息孤島,沒有及時建立數據戰情室,系統數據只堆積不清 14本案例所有信息均來自中國電信股份有限公司無錫分公司 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)133 洗,不能充分發揮信息化系統的效用;5、優
202、化無依據:當前企業產品的優化更新及迭代,均深度依賴于市場的銷量反饋,對于產品在研發過程中通過大數據分析進行過程把控及反向優化的解決方案嚴重缺失,尤其在供應鏈側和售后端,優化策略缺乏滯后性,產品質量的過程優化迫切需要數據支撐。從上面描述的局限性可以看到,目前 5 個痛點問題已經影響到新日的良性發展,以解決上述問題為契機,本案例建設新日 X Cloud 工業互聯全連接平臺,以“一中心(可視化數據監控管理中心)”+“四應用(5G+全參數產線、5G+焊接機器人、5G+能源管理、5G+數字孿生)”為核心的新日 X Cloud 工業互聯全連接平臺,整合已有的信息化系統,打通信息壁壘,完成新日電動車智能制造
203、戰略轉型,提升公司柔性化、自動化、智能化水平,打造“百年新日”新品牌。2應用場景 場景 1:5G+全參數產線 圖 105 新日電動車智能車間管理平臺 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)134 圖 106 新日電動車總裝線產能統計大屏 應用場景介紹:對電動車總裝車間的產線進行全參數監測,監測參數包括產能、能耗、合格率、計劃完成率、生產節拍等關鍵參數;通過對產線控制系統采用 5G 網關接入,實現產線的裝配節拍等參數采集;在下線處安裝激光對射裝置,實時采集下線成品數量,并與車架打標機的實時打標數量進行對比;通過安裝電表,實現產線、設備的能耗實時監測,實現整條產線的產能、能耗、合格率、計劃完成
204、率、生產節拍等關鍵參數的實時監測。應用場景的普適性:該應用適用于汽車、白色家電、電動車等多個行業,就新日而言,單個應用幫助企業節約產線電費 10%、產線設備故障率下降 90%,數據實時性提升 85%,管理成本降低 20%,每年節省費用 35 萬元。應用場景解決的主要問題:解決行業內外裝配線上產能不清晰、參數不透明、單品裝配能耗不明等痛點,為企業管理優化、產線節拍調整提供數據支撐。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)135 場景 2:5G+焊接機器人 圖 107 新日電動車智能車間管理平臺 應用場景介紹:對焊接車間的 60 臺焊接機器人進行聯網采集,包括 38 臺埃斯頓的焊接機器人和 22
205、 臺松下的焊接機器人,通過 5G網關進行數據采集,根據設備通訊接口類型選擇采集的參數,采集參數包括設備狀態、報警、稼動率(OEE)、焊接數量、能耗等,實現整個焊接車間的設備效率、用電器、用氣量、焊接完成數、計劃完成率等關鍵參數的實時監測。應用場景的普適性:該應用適用于汽車、機加、電動車、汽車零部件等多個行業,就新日而言,單個應用幫助企業節約焊接車間電費15%、設備故障率下降 90%,數據實時性提升 85%,管理成本降低25%、生產效率提升 20%,每年節省費用 80 萬元。應用場景解決的主要問題:解決行業內外焊接機器人不聯網導致的生產效率不清晰、報警滯后、設備故障處理不及時、單品焊接能耗數字技
206、術賦能碳中和案例匯編(2022 年)136 不明等痛點。場景 3:5G+能源管理 應用場景介紹:對全廠用能進行管理,用能參數包括水、電、氣等參數,監測范圍包括配電房、焊接車間設備、裝配車間設備等,實現設備級的能源管理監測。應用場景的普適性:該應用適用于冶金、化工、機械、電子等大部分行業,就新日而言,單個應用幫助企業節約電費 10%、水費 15%、用氣量下降 18%,年均用能成本降低 128 萬/年。應用場景解決的主要問題:解決行業內外企業用能不清晰、能耗高等痛點,為企業的節能減排、綠色用能、雙碳達標提供數據支撐。場景 4:5G+數字孿生 應用場景介紹:建設全廠數據駕駛艙,通過 3D+數字孿生,
207、實現MES、ERP、SCADA 等信息化系統全景化展示,并實現全廠設備、機械臂、焊接機器人、廠區動作節拍同步。應用場景的普適性:該應用適用于汽車、機械等行業,就新日而言,單個應用將過去的報表統計時間有 3 小時降低至 3 分鐘,大幅降低統計人員工作量,綜合管理成本下降 20 萬/年。應用場景解決的主要問題:解決企業缺乏數據駕駛艙的問題,將過去需要人工統計日報表、月報表等問題當前由系統直接生成,實現全國戰情一張圖;通過 3D+數字孿生實現樣品車輛的虛擬化生產,提前優化,不斷迭代,產品的試制研發周期由過去的 6 個月縮短至 2 個月,大幅提高新品競爭力。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)1
208、37 3案例總結 全產線監測為能耗管理提供基礎支撐。5G+全參數產線對電動車總裝車間產線進行全參數監測,提供包括產能、能耗、合格率、計劃完成率、生產節拍等關鍵參數,解決行業內外裝配線上產能不清晰、參數不透明等痛點,為企業管理優化、產線節拍調整等提供數據支撐。項目實施后,數據實時性大幅提升,產線設備故障率下降 90%,管理成本降低 20%,每年節省費用 35 萬元。5G+數字孿生大幅提升管理與創新效率。全廠數據駕駛艙通過3D+數字孿生,全景化展示 MES、ERP、SCADA 等信息化系統,實現全廠設備、機械臂、焊接機器人、廠區動作節拍同步。用數字孿生代替過去的 PLM 產品全壽命管理模式,實現樣
209、品車輛的虛擬化生產,提前優化,不斷迭代,降低研發成本,提高研發效率,產品的試制研發周期由過去的 6 個月縮短至 2 個月。燈塔示范賦能區域高質量發展。新日企業的燈塔示范效應,將帶動無錫錫山電動車產業園 190 家車企、450 家配套企業、3000 條產線E2E 全生命周期管理、錫山區 500 條產線 5G 智能制造升級,沉淀全產業鏈數據,感知行業態勢、提供決策依據,賦能千億級產業,助力高質量發展。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)138(十五)聚焦碳中和的膠絲企業數字化轉型解決方案(十五)聚焦碳中和的膠絲企業數字化轉型解決方案15 1案例概述 隨著國家提出碳達峰碳中和“3060”目標,
210、加快推動雙碳戰略實施落地,以及這三年來全球新冠疫情帶來的全球供應鏈的重新構建的背景下,國家對于制造企業開展數字技術賦能碳中和的大力推廣,讓制造企業通過數字技術賦能降碳,以工業互聯網等新技術為手段實現數字技術與綠色技術融合應用。工作互聯網是數字浪潮下工業體系和互聯網體系深度融合的產物,是新型基礎設施建設的重要組成部分,它著重圍繞設備能耗、產品管理、業務和運營優化等業務場景,向傳統工業行業滲透融合,在幫助企業降低成本、提高效率、節能減排、等方面成效初顯,成為助力制造業通過數字技術賦能降碳的有效途徑。圖 108 新華膠絲廠實景 15本案例所有信息均來自江門市新會區新華膠絲廠有限公司 數字技術賦能碳中
211、和案例匯編(2022 年)139 圖 109 行業 PvDF(聚偏二氟乙烯)、聚酯扁絲、優質膠絲等產品 新華膠絲廠的企業產品主要分為十大類,PPS(聚苯硫醚)單絲、抗靜電單絲、柳葉型單絲、耐磨尼龍單絲、耐磨聚酯單絲、抗水解聚酯單絲、低熔點聚酯單絲等,各類產品根據不同的直徑細分多種產品種類,年產量超過 2500 噸。在上線本項目前,公司生產模式為按單生產,生產管理主要憑經驗,主要通過用友 T6 對企業財務進行管理,通過進銷存對企業的物料庫存進行管理,以及通過 Office 電子表格及紙質單據對企業計劃、生產、工藝、質量、能耗等進行管理。具體痛點包括:車間內工況復雜,現場生產數據、運行數據采集難度
212、大,生產報告難出,生產任務不透明,無法及時反饋,無法準確評估交期,傳統紙質文檔和電子文檔管理混亂,種類多、核對難,要求生產管理人員有豐富的管理經驗,對人員的依賴性較大。產品質量檢驗主要通過人工操作質量檢測設備,對產品進行質量檢驗,主要通過紙質表格或檢測報告進行質量數據收集。質量數據與生產數據未進行有效的關聯,無法形成有效的追溯。企業倉庫通過進銷存軟件進行管理,智能管理物料庫存,無先進先出提醒,無安全庫存預警,存在貨實不符情況。無法實現庫區庫位精細管理。在生產計劃下發后,無法有效地實現物料劃分或分配占用,數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)140 影響計劃準確性。企業電能能耗無法準確有效的
213、分攤到銷售訂單、產品、設備等,只能統計所有加工設備電能,憑經驗分攤。物料消耗、廢絲等成本無法有效地與人/設備/訂單等進行精細化的成本管理。近年來,隨著國家對于能耗管理的要求越來越嚴格,實現總耗能和單耗的下降,是未來每個企業必須要做的功課。實時的數據采集,即時的運行監測反饋,多維度的能耗分析報表,讓員工在機臺排產,產品生產排序,以及設備運行是否正常和能耗技改等方面提供扎實有效的數據,也為管理層在日常的生產與銷售決策中提供有效數據。數字化是公司實現碳中和轉型的開端,助力工業單絲領域的企業實現綠色轉型,通過提升設備、車間管理能力,引進先進的數字化管理系統適應當前的發展形勢,以便加快自身發展。同時為了
214、實現國產替代進口的目標,進一步推廣國產單絲在造紙行業的高端化應用,新華膠絲廠在 2020 年與中國移動江門分公司、江門云科智能裝備有限公司合作上線工廠數字化制造運營系統,實現生產管理流程的上云化,并取得良好的效益,其后在 2021 年與華為云計算技術有限公司、廣州博依特智能信息科技有限公司合作進一步推進公司數字化的轉型,上線能耗在線監測管理系統。新華膠絲廠通過上線工廠數字化制造運營系統和能耗在線監控管理系統,實現在品質管控上的進步、管理效率的提升,使公司得到客戶的進一步認可,帶來了業務量和效益的增長。2應用場景 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)141 場景 1:工廠數字化制造運營系統
215、實現設備聯網及能耗數據采集 本項目首期工廠數字化制造運營系統建設時間為 2020 年 3 月至2021 年 2 月,新華膠絲廠聯手中國移動通信集團廣東有限公司江門分公司、江門云科智能裝備有限公司等數字科技企業,實現膠絲廠設備上云、能耗數據采集、生產流程管理等服務模式的數字技術與綠色技術融合,幫助新華膠絲廠初步實現“碳中和”轉型升級。面向場景:工廠數字化制造運營系統首先將新華膠絲廠的生產設備聯網,設備運行數據采集及相關工段設備的能耗數據采集,解決設備運行數據孤島問題,實時掌握設備運行工藝參數、對工藝參數進行監控預警,保證產品生產質量,實時掌握設備能耗情況及全廠各部門能耗情況、對全廠各部門的能耗進
216、行監控管理及統計分析。通過電子看板、統計報表、統計圖表等多樣的數據呈現方式,可實時掌握設備運行、訂單完成、產品質量、料耗、設備能耗、人員績效等情況,為企業生產管理決策提供實時有效的數據支撐。圖 110 膠絲企業設備聯網及數據采集流程示意圖 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)142 實施成效:通過實時采集生產現場中各類生產過程數據,包括設備、物料、人員、工時、工裝、刀具、工藝、能耗等相關數據,以車間看板方式實時監控整個車間的生產過程,包括車間設備運行狀況、生產進度、產線產量、能耗使用等,實施后減少 2 人在生產設備參數記錄方面的耗時,實時的生產設備數據反饋、做到主動到時提醒等預警,使管理
217、人員及時全面地掌握企業的生產情況,滿足生產過程各維度需求,保障生產現場作業有序進行,為管理層決策提供數據支撐。圖 111 采集膠絲廠各類生產過程數據 圖 112 膠絲企業車間設備看板 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)143 通過應用計劃排程服務,實現了對生產計劃、銷售計劃、物料計劃合理安排,交貨答復準確率顯著提高,計劃頻率按時更新,計劃定制更為及時準確,對市場的反應更快,提高企業效益及信息化水平,提高企業綜合實力與市場競爭力。具體包括:根據現場實時數據進行排程,讓生產計劃更精細化更客觀,生產作業資源利用更透明、更精確;實時計算有限產能和在制品及庫存物料數量,合理安排生產,降低物料庫存
218、積壓;實時掌控生產計劃執行情況,訂單浮動時能夠快速調整生產策略,滿足客戶交期。圖 113 膠絲企業生產排產配置 通過應用質量管理服務實現了完整的質量管理流程及質檢過程數據采集,正向反向質量追溯,人員、設備、產品良品率實時統計與監控。同時基于多樣的質量數據統計(看板、報表等),為質量管理提供決策數據支撐,及時應對控制質量問題,有效提升產品質量,降低產品不良率至 2%。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)144 圖 114 膠絲企業質檢工作臺 通過應用倉儲管理服務實現了物料倉儲管理有序透明,通過PDA掃描進出庫,準確率達到 100%,能實時物料庫存查詢,賬目清晰流程規范。同時基于透明供應鏈的
219、管理思想,對供應鏈的物流網絡、資源、訂單、倉庫、運輸配送等進行整體計劃、協調、操作、控制和優化,同時實現供應鏈上下游采購、供應和生產運營的環節的協同,打造具有互聯性、共享性、可視化的透明供應鏈倉儲管理體系。圖 115 膠絲企業存放清單 場景 2:能耗在線監測管理系統實現精細化的成本管理 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)145 本項目第二期能耗在線監測管理系統建設時間為 2021 年 10 月至 2022 年 3 月,新華膠絲廠聯手華為云計算技術有限公司、廣州博依特智能信息科技有限公司等數字科技企業,實現生產線的能源運行過程可視化、透明化,對設備能源過程數據隨時掌握可追溯,實現在生產過
220、程中能耗出現異常時進行實時告警,將電能能耗準確有效地分攤到銷售訂單、產品、設備等,實現物料消耗、廢絲等成本有效地與人/設備/訂單等進行精細化的成本管理以及重點設備做深入的分析和利用,充分調動一線生產管理人的積極性,轉變管理思維模式,大幅提升新華膠絲廠的效益,實現綠色發展的轉型。面向場景:打造了一套新華膠絲廠能耗在線監測管理系統平臺,具備與 ERP 等上層信息系統,以及一期項目的工廠數字化制造運營系統、現場儀器儀表、設備的集成能力,并將這些實時數據存入本地MySQL 數據庫,為未來企業發展新系統的集成,打下穩定、擴展性的基礎。解決思路如下:數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)146 圖 1
221、16 膠絲企業異構數據采集架構 與膠絲廠現場設備儀表進行集成。實現電能數據采集:將車間現場有 holley HL625 的表計和上海卓嵐信息科技有限公司的串口服務器,表計具備 RS485 接口,采用通訊一分二模塊將表計數據采集數據傳輸至平臺。當前是串口服務器采集表計數據,將表計數據傳輸至現場配電柜內工控機,工控機與服務器網絡連接;直接將表計與通訊一分二模塊連接,通過現場網線與安裝在服務器機房的本地服務器連接,將數據采集至本地服務器;實現本地服務器與云平臺連接。實施成效:第一,打造了新華膠絲廠能源數字工廠。通過能耗在線監測系統實現對新華膠絲廠生產過程中能源消耗進行監測和生產批次管理數據對接,實時
222、顯示新華膠絲廠 4 條生產線能耗、單耗等數據,組態化大屏形式展示關注的能源指標,實現獨立靈活自適配,符合各種生產數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)147 實際場景需求。任意關鍵數據指標適配;豐富圖表、設備組件;配置靈活,即時生效,靈活調整;實時業務指標、視頻監控融合。圖 117 新華膠絲廠智能能源管理看板 第二,實現能源精細化管理。能源管理模塊是實現能源精細化管理的重要途徑,能夠實時反映新華膠絲廠能效水平,是深入挖掘節能潛力的重要抓手。通過對能源消耗過程信息化、可視化管理,優化生產工藝用能過程,科學、合理地制定企業能耗考核標準和考核體系,有效提升新華膠絲廠能源管理水平。能源管理包括能源
223、看板、報表統計、能源流向、能效分析、峰谷分析。1)能源流向 新華膠絲廠生產能源流向動態監測(全廠生產車間生產線重點耗能設備等);通過能源流向圖,可以查看能源消耗的去向,也可以查看不同區域能源利用比例情況。該能流圖能夠實時顯示生產過程中不同能源的消耗數據。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)148 圖 118 膠絲企業能源去向實時掌握 2)能源分析 能效分析 能效分析主要是從能耗區域(如全廠、車間、生產線、重點耗能設備等);能源種類(綜合能耗、綜合單耗、電能耗、電單耗);班組(全班、早班、晚班);時間(小時/日/月)等多種維度對能源消耗情況進行實時分析。新華膠絲廠能效分析具有強大的歷史能耗
224、數據追溯和分析功能,多維度分析企業不同生產區域/設備的能耗、能效水平及產量,可隨時查看某個區域/設備、時間、班組的能耗、能效、產量波動情況,通過動態的圖形顯示,快速了解是否有異常情況,從而對生產、管理、工藝及時進行指導和調整,使新華膠絲廠生產過程的單位能耗和能源效率保持在科學、合理水平。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)149 圖 119 膠絲企業能效分析 峰谷分析 新華膠絲廠生產用電峰谷平數據在線監測,反映企業錯峰用電實際狀況、錯峰用電占比情況。對企業歷史用電量及電費(錄入)進行統計分析,有助于合理調度高耗能設備啟停區間,減少峰電比例,節約生產能源成本。展示各廠峰谷用電的實物量及占比
225、,通過峰谷平用電比例指導車間及工序合理排產,提高用電的效率和經濟性。圖 120 膠絲企業峰谷分析 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)150 容需分析 根據新華膠絲廠實際變壓器申報情況進行分組配置,通過統計計算變壓器分組負載率閾值區間范圍,得出最大容量,進行經濟效益計算,數據分析得出新華膠絲廠按需申報可以節省的基本電價電費。圖 121 膠絲企業容需分析 能效對標 能效對標:不同車間/生產線/工序/設備的能源類型的單耗(電單耗/煤單耗/綜合單耗)能效對標,形成車間/生產線/工序/設備的能效差異分析。設備對標:設備之間根據負載率、開機率、有效開機率、停機次數等指標進行設備對標分析,尋找差異性
226、,挖掘設備的節能潛力。3)告警追溯 告警指定推送 生產過程中的異常告警可以通過告警追溯模塊將告警信息發送數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)151 給負責該區域的指定人員,實現告警信息的指定推送,幫助生產一線的管理人員,及時發現問題、處理異常,減少設備的異常故障和停機。圖 122 膠絲企業告警明細 告警追溯 告警追溯模塊實現設備運行異常、能耗異常等生產異常實時告警與追溯。所有報警變量及其上、下限新華膠絲廠可以自定義,當發生異常時,對應的工段或者設備以閃爍、改變顏色或發短信等告警形式提醒相關人員。告警晴雨表以廠區拓撲圖(工廠模型)的形式直觀展示,告警類型包括通訊告警、指標告警、參數告警。生
227、產運行參數報警:溫度、干部加熱溫度、加壓泵電流、烘缸壓力、液位報警等。4)報表管理 報表是新華膠絲廠生產數據匯總的主要形式。報表管理模塊分為定制化報表和自定義報表兩大類別,實現自動抄表;能耗報表自動生數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)152 成;并支持用戶進行自定義報表。報表管理模塊能夠有效解決企業生產報表種類、數據量繁多,統計耗時長,工作量大等問題,同時能夠提高報表數據的準確性和實時性。(報表支持 EXCEL 導出)。能效報表 實現能耗統計自動生成相關報表,自動分類匯總數據,提高數據的準確性和實時性,降低統計員統計工作量,并支持 Excel 表導出??山y計生產區域的電、蒸汽的能源消耗
228、及對應的單耗數據。圖 123 新華膠絲廠能效報表 5)數據利用分析 數據分析工具是將復雜的數學分析方法以應用工具的方式呈現,結合系統沉淀的大量生產數據,通過數據分析工具研究人員可以快速地得出研究對象的結果。依據數據采集進系統數據庫的數據,新華膠絲廠通過數據分析找到生產過程中影響質量、產量的因素,通過調整相關工藝參數、調度數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)153 方法進行降本增效,提高質量穩定性及產量,數據分析工具主要包括趨勢分析、相關分析、頻域分析、聚類分析。數據利用分析是指從儀表、DCS、PLC、生產業務流程收集起來的過程數據通過建立相關數據維度、周期關系、函數關系等進行數據價值挖掘
229、。新華膠絲廠可以通過平臺提供的通俗、直觀數據分析工具找出數據間的規律,進而支撐工藝人員進行工藝數據的調優、縮短換產時間、工藝標準化等操作;生產相關人員也可通過工具進行數據追溯分析,找出設備節能改造的措施。圖 124 膠絲企業相關指標分析對比 關聯分析:對所有采集的實時數據進行關聯分析,系統支持多組數據進行同一坐標軸進行實時關聯分析,有助于企業優化生產操作。工藝部門使用該工具分析工藝參數與產品質量、效率的關系時,能快速找出相關問題點,在優化工藝參數時提供相關支撐依據??梢愿鶕ば?、設備,選取特定時間區域內的相關參數進行關聯分析比對,自數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)154 定義選擇分析
230、方案。同一坐標軸添加不同參數、指標進行關聯分析??梢酝ㄟ^將幾個相關的參數在同一段時間進行關聯分析,查找關鍵影響因子,有助于相關人員提前發現生產異?;蚋倪M生產工藝。多維分析:從不同時間段、生產品種、生產線等多維度實時分析生產指標,可輔助生產決策、績效管理。相關性分析:根據參數時序的對比,找到兩個或多個參數的相關性,通過互相關圖及散點圖等多種方式展示。趨勢分析:可以根據區域、工序、設備,選取特定時間區域內的相關參數進行趨勢分析比對,自定義選擇分析方案。同一坐標軸添加不同參數、指標進行關聯分析??梢酝ㄟ^將幾個相關的參數在同一段時間進行關聯分析,查找關鍵影響因子,有助于相關人員追溯生產異?;蚋倪M生產工
231、藝。頻域分析:頻域分析法是研究控制系統的一種經典方法,是在頻域范圍內應用圖解分析法評價系統性能的一種工程方法,可以應用于質量、生產工藝參數等重要指標數據的穩定性分析;與相關分析結合能快速找出具體的影響因數因子。3案例總結 提升單位能源利用效率,降低企業運營成本。項目以新華膠絲廠數字化轉型為核心,開展數字技術賦能降碳,持續推進新技術、新理念的開發應用,提升企業管理效能,通過數字技術與綠色技術融合應用相關場景,實現提質降本增效。數字化轉型解決方案讓膠絲廠專注于數據采集的員工數量減少,解放員工,聚焦于品質管控一線,實現數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)155 公司靈活調度生產安排,有效地利用
232、數字技術,實現對能耗的精細化管理,能源利用效率提升 5%以上,達到降低能耗的目的。解決方案的推廣能讓行業整體產品品質獲得很大提升,日常運營人員效率得到優化,疊加能耗成本的下降,為膠絲廠帶來不低于 10%的經營效益提升。數字要素價值深度挖掘,為行業雙化協同轉型提供示范借鑒。數字技術賦能降碳的工業服務模式,本質上基于工業數據進行能源價值挖掘的服務模式,擁有極高的復制推廣價值,曾入選工業和信息化部2020 年企業上云典型案例?;陧椖砍晒门c實踐,膠絲廠聯合數字科技企業,打造面向膠絲行業企業尤其是中小企業的數字技術賦能企業碳中和樣板,通過典型案例的方式實現在不同企業、不同區域、不同行業內的快速復制
233、和落地,解決制造型中小企業在實際生產中的需求與難點,加速碳中和、數字技術、綠色技術、工業互聯網、工業APP 等理念在行業內的傳播和推廣,推動行業數字技術與綠色技術融合應用升級。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)156 四、數字科技企業碳中和 數字科技企業自身綠色化轉型進程不斷加速,本章收錄了在傳統數據中心、工業區塊鏈、工業標識解析、海底數據中心等方面的典型案例。這些案例一是展示了數字科技企業自身落實“雙碳”戰略目標,開展節能降碳工作,如哈爾濱數據中心節能降碳;二是展現了利用區塊鏈、工業標識解析等新一代信息技術賦能節能減碳,促進數字技術與綠色技術相融合的發展路徑,例如基于工業區塊鏈的碳監
234、測平臺、基于標識解析體系的建筑供熱系統碳管理;三是展示了隨著信息技術發展,數字科技企業在節約能耗與降碳減排領域的新模式新方法,例如海南海底數據中心。(十六)哈爾濱數據中心節能降碳(十六)哈爾濱數據中心節能降碳16 1案例概述 哈爾濱數據中心位于哈爾濱市哈南工業新城核心區,規劃總占地面積 86.3 萬平方米,總建筑面積約 59.6 萬平方米,總能力超過 10 萬個機架,為 5G、云計算、大數據、工業互聯網、人工智能發展提供基礎資源支撐。哈爾濱數據中心是區域數字經濟發展的重要支點,發揮數據中心作為新基建的產業牽引作用,帶動區域內硬件制造、軟件開發、技術研發、信息服務等數字經濟重點產業發展。是黑龍江
235、省著力打造的“中國北方大數據中心”重要基地,是黑龍江省唯一一家同時入選工信部國家綠色數據中心名單和國家新型數據中心典型案例名單“雙名單”的數據中心。16本案例所有信息均來自中國移動通信集團黑龍江有限公司 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)157 哈爾濱數據中心在規劃設計、項目建設、運行維護各個環節,引入綠色建筑、自然冷源、新型空調末端、余熱回收、能耗管理、智能運維等多種數字化節能降碳技術,有效實現 PUE 不斷降低,2021 年PUE 值降低至 1.349。2020 年 6 月,工信部對哈爾濱數據中心開展能效監察工作,哈爾濱數據中心被評定為國家一級節能單位。圖 125 中國移動哈爾濱數
236、據中心鳥瞰圖 2應用場景 場景:數據中心節能降碳 水側自然冷卻技術應用。黑龍江省氣候寒冷,低溫時間長,全年平均氣溫低于 16時間約 6 個月??梢猿浞掷美鋬鏊匀焕鋮s技術,通過冷卻塔+板換在冬季的時候換熱供應冷凍水。當室外濕球溫度低于 16時,冷水機組可部分停止運行,當室外濕球溫度低于10時,冷水機組可完全停止運行,室外冷卻塔作為冷源,通過板換換熱直接供給末端空調使用,用自然冷卻技術降低運行成本,相對于不采用自然冷卻系統,整年節能 50%以上。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)158 水側自然冷卻技術原理圖 冷水機組實拍圖 分集水器實拍圖 冷卻塔實拍圖 蓄冷罐實拍圖 圖 126 水側
237、自然冷卻技術及應用 高溫冷凍水系統應用??照{系統冷凍水供回水溫度采用15/21,由于 IT 設備主要發熱是顯熱,提高冷凍水溫可以減少不必要的除濕負荷,提高空調主機的能效,可以減少冷凍水輸送能數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)159 耗,相對傳統水溫的空調系統,節省空調能耗約 15%,節能效果顯著;同時增加了自然冷源的利用時間。圖 127 高溫冷凍水系統原理圖 新型空調末端應用。采用行間級的冷水列間空調,二層全部采用了機架級的重力熱管背板空調,空調制冷更貼近 IT 機柜的熱源核心,就近制冷,冷量按需分配,避免了局部熱點,制冷效率更高;不占用機位節省機房空間的同時,冷凍水不進機房,進一步消
238、除了漏水到下層機房的安全隱患。圖 128 新型空調末端原理圖 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)160 圖 129 背板空調末端實拍圖 熱通道封閉應用。采用了“面對面、背對背”冷熱通道的機柜布置方式,冷熱通道的氣流互相分隔,得到有效管理,避免了氣流短路,提高了機房系統的制冷效率,溫度場分布均勻;封閉熱通道后,熱池大大減小,空調回風溫度達到 35以上,使空調末端的能效比得到進一步提高,更加節能。圖 130 封閉熱通道技術原理圖 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)161 機房余熱回收技術應用。項目配套建設了集中余熱回收系統,規劃為整個園區辦公區域提供冬季采暖熱源,全部采暖熱源由機房
239、設備產生余熱供給。通過采用水源熱泵機組,與空調系統的冷凍水回水進行熱交換,為園區輔助用房提供采暖和生活熱水,充分利用系統余熱,提高能源綜合利用率。僅一期余熱回收系統就實現了辦公區域總建筑面積 44336.12 的供暖,節省了巨額的冬季采暖費用,等效節約電量 321 萬度。哈爾濱數據中心也在探索與供暖商合作模式,余熱回收在滿足園區內需求基礎上,進一步擴大應用范圍,為全社會碳減排做出貢獻。余熱回收技術原理圖 數據中心機房區實拍圖 數據中心辦公區實拍圖 圖 131 余熱回收技術及應用 高壓直流技術應用。高壓直流供電(HVDC)具有系統功率較數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)162 高、系統穩
240、定性高、可維護性高、結構熟識度高的特點。采用高頻軟開關技術的 HVDC 可高達 96%以上效率,比采用晶閘管或 IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)的傳統 UPS(不間斷電源)效率更高,體積更小。節能休眠技術可以大大提升輕載下的系統效率,減少機房初期的運行能耗。圖 132 高壓直流技術原理圖 應用智能小母線取代傳統列頭柜。目前低壓配電部分的密集型母線應用已經全面開展,對于高功耗、大電流、遠距離輸出已經成為成熟技術。經過多年使用驗證,集成性母線是未來的發展趨勢。小母線具有快速部署、現場清晰、維護點明確、客戶感知度好、更加綠色、環保、節能、具有智能配電監測系統的特點。圖 133 小母線技術原理圖 數字技
241、術賦能碳中和案例匯編(2022 年)163 采用市電+UPS 混供技術,電信設備由兩路電源供電,兩路電源從低壓供電系統不同的母線段上引接,互為備用。當市電源滿足要求時由市電供電,當市電源故障或電源質量不滿足要求時,系統自動由不間斷電源系統為負載供電,降低電源系統損耗。市電供電回路直達用電設備,無其他供電環節,系統更節能,有利于降低PUE。目前本項目采用市電主用、不間斷電源系統備用技術。項目年綜合能源消耗量(tce)比采用 2N UPS 電源供電方式減少880tce。圖 134 市電+UPS 混供技術原理圖 采用 3D 模擬仿真技術,實現資源圖形化和可視化,對機房、機架、設備上下架等進行 3D
242、模擬仿真,保證界面與數據庫信息的一致。實現對機房容量、負荷能力的形象化、精細化展現。點擊架構中的設備可跳轉至設備的具體位置。通過仿真及溫度云圖展示,指導優化機房氣流組織,確保運行安全并提升機房溫度,可有效地達到節能效果,降低機房制冷能耗。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)164 圖 135 數據中心 3D 模擬仿真圖 智能能耗管理系統應用。以 B03 機樓的制冷系統為試點,建設能耗管控系統,搭建分布式邊緣數據采集體系對動環、末端空調及冷水機組進行分鐘級粒度的數據采集,構建機房熱力學近似模型及反饋修正模型,輸出智能化調控策略,通過邊緣算力實現對邊緣設備的控制,現對空調末端、制冷設備的自動
243、節能控制。目前該機樓PUE 運行值降低至 1.3。圖 136 數據中心能耗管理系統架構圖 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)165 智能運維系統應用。哈爾濱數據中心立足打造超大數據中心智能運維系統標桿,在綠色節能、智能運維等能力進行技術探索,形成自主的知識產權,推動數據中心的戰略轉型,促進數據中心的全面發展。2021 年哈爾濱數據中心作為牽頭單位,聯合地方高校、互聯網頭部企業等產學研合作伙伴,以基于物聯網的大數據中心智能運維管理系統為研究課題,成功申報黑龍江省 2021 年度百千萬工程重大專項。重大專項融合物聯網、人工智能、大數據、5G、AR/VR 等技術,推動智能運維系統向智能可視、
244、安全可靠、高效節能、人機協同演進,實現數據中心智能化運維水平全面升級。圖 137 數據中心智能運維系統展示界面圖 清潔能源應用。哈爾濱數據中心深入貫徹落實國家“雙碳”戰略,布局綠色能源試點項目。2022 年初,哈爾濱數據中心啟動數據中心園區光伏發電項目,充分利用數據中心場地資源,采用“自發自用”方式,利用分布式光伏發電用于辦公區部分用電需求。項目數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)166 投產后,將成為省內首例光伏發電數據中心園區,充分踐行綠色低碳發展理念。項目在辦公區的辦公及生活樓宇安裝光伏設備。充分利用數據中心的屋頂及空余停車場資源,最大限度利用建筑受光面。目前,辦公及生活區年用電量
245、為 259 萬度,光伏建成投產后預計可節約 30%的辦公及生活用電。圖 138 數據中心光伏系統原理圖 3案例總結 綜合運用多種節能技術大幅提升數據中心電能利用效率。數據中心采用了自然冷源、新型空調末端、能耗管控系統等數字化節能技術。自然冷源充分利用高寒地區全年近 6 個月自然冷源資源,年節約用電量 584 萬度,節電約 54%。相較使用傳統空調,新型空調末端節能率約為 6.3%,年節約電量 695 萬度。能耗管控系統以 B03機樓的制冷系統為試點,將用電量由 2020 年 6380 萬度降低至 2021年 6121 萬度,年節約用電量 259 萬度。創新余熱回收技術為社會節能減排提供新思路。
246、哈爾濱數據中數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)167 心一期 3 棟機樓余熱回收,實現占地面積 11 萬平方米的供暖,并同時為辦公區提供 24 小時生活熱水,等效節約電量 321 萬度。數據中心正探索與供暖商合作,在滿足園區內需求基礎上,進一步擴大應用范圍,為社會碳減排做出貢獻。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)168(十七)基于工業區塊鏈的碳監測平臺(十七)基于工業區塊鏈的碳監測平臺17 1案例概述 當前,新一輪的科技革命與產業升級正在全球演進,世界發達經濟體都在積極布局低碳產業、實施綠色生產、開發清潔技術。在此輪低碳發展大潮中,我國也明確碳達峰、碳中和戰略目標,其已然成為全
247、社會共同努力的方向。本項目以三一 18 號廠房申報全球燈塔工廠為契機,以 18 號廠房為集團試點,實現企業碳排放標準體系建立、碳排放源全面采集、碳排放精準核算以及打造 18 號工廠碳排放大屏,協助三一制定合理科學的“雙碳”實現路徑,同時三一的雙碳實踐經驗可輸出至工程機械裝備行業帶動其他企業的綠色低碳轉型。本項目投資分為兩部分,硬件投資和軟件開發。硬件投資包括根據泵車、起重機等特種工程機械生產線分布、重點能耗區域以及節能改造規劃,項目組在三一 18 號廠房將能耗采集到設備級,安裝IoT 智能傳感器如智能電表、智能水表和智能氣表等。軟件投資,依托互聯工業互聯網操作系統,將產生碳排放及中和碳排放的數
248、據都接入云端,覆蓋水電油氣消耗以及可再生能源,可以實時更新的軟件平臺。2應用場景 基于工業區塊鏈的智慧碳排放管理平臺(iCEP),面向各種機械 17本案例所有信息均來自樹根格致科技(湖南)有限公司 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)169 設備制造企業,一方面融合智慧能源管理解決方案,另一方面融合ISO 等國內外碳排放管理標準,打造了一個全新的面向企業碳監控的先進平臺,既能夠滿足企業自身對能源管理質量提升的需要,又能夠滿足我國不斷推進的企業雙碳管理的制度性要求。圖 139 基于工業區塊鏈的碳監測平臺整體架構 基于工業區塊鏈的智慧碳排放管理平臺(iCEP)由數據采集層、平臺層、公共服務層
249、和業務應用層構成?;谖锫摼W的數據采集層適配企業各種生產環境中相關儀器、儀表、設備等,對企業導致的溫室氣體排放相關數據進行自動采集。平臺層集合了根云工業互聯網平臺和根鏈工業區塊鏈平臺,為企業能源數據提供采集、存儲、清洗、匯總等功能,并支持數據上鏈存證。公共服務層提供不同應用所需公共服務模塊,支持上層應用所需要的用戶管理、安全管理、加解密服務、數據處理服務、運維服務等功能。上層應用主要面向不同場景提供支持雙碳工作所需要的應用,如碳足跡、碳核查、碳監管以及雙碳創新業務。智慧能源管理解決方案基于企業的實際生產狀況,通過定制化數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)170 部署數據采集、網絡連接、群
250、控、云計算和 AI 五大核心技術,建立廠域能源管理中關鍵數據的采、傳、存、管體系,打破設備管理“信息孤島”,實現能源信息的實時互通,再通過可視化管理平臺及遠端中央監控等技術,整合了水電氣、消防、安全、環保等廠務系統,最終幫助企業提質增效,節能減碳?;诠I區塊鏈的碳監測平臺一方面直接打通智慧能源系統,并融合全球領先的碳檢測和碳管理經驗。能實時監測企業或機構的碳足跡,自動生成碳排放報告,同時模擬及優化減排路徑,直接采購綠電、綠證、碳匯服務,一站式實現碳中和閉環。場景 1:能源管理系統 通過工業互聯網平臺,將工業現場各種儀器、儀表數據采集連接起來,并與企業生產系統打通。形成完整的能源管理解決方案,
251、支持能源管理透明化、無人值守運維、能源優化管理和能源設置運維調度等功能模塊。圖 140 基于工業區塊鏈的碳監測平臺能源管理系統架構 項目可解決的問題有,一是無計量電表,現場部分大型設備沒數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)171 有計量電表,使方案中對單一設備的監控無法完成。采用無線計量電表穿刺取電,安裝調試期間無需停電和布線,減少改造成本,讓設備的用電情況納入管理系統;二是無數據接口的儀表,部分傳統儀表沒有數據接口,過去依靠人工抄表,手工錄入。通過移動 APP抄表,代替紙質抄表,實現了即時拍照,即時錄入的能力。三是儀表支持物聯,有些儀表已經支持物聯網接入,但協議多種多樣,難以與系統連接
252、。通過有線(串口/網口)或者無線方式連接至邊緣網關,邊緣接入網關支持 1000 多種物聯設備傳輸協議,能夠對市場上大多數的接入設備實現快速接入。四是多種系統的數據對接,部分數據來自不同類型的工業系統,如 SCADA、DCS 系統等。通過連接器可以讀取不同種類的工業系統的數據,支持多種不同語言編寫連接器,讓企業可以實現快速配置。方便能源管理。直觀查看當年、當月、當日及昨日的用電量,負荷變化,日用量趨勢圖變化;變壓器負載監測,全面掌握變壓器運行狀態。節約成本,根據尖峰平谷占比分析,幫助企業合理規劃用電負荷。安全用電,變壓器實時監控,異常提前感知,保障企業安全用電。優化用能,實時反饋用能數據,一旦超
253、標,觸發報警,幫助企業實時追蹤問題,及時解決,最大化減少損失;尖峰平谷關鍵耗能設備關閉與啟動報警提醒,節省成本。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)172 圖 141 基于工業區塊鏈的能源管理管理界面 實現報警快速排查。將能源使用和分布通過拓撲結構展示,如電力一次系統圖、電力負載分布圖、各種能源系統圖、水管網圖、氣體管網圖(天然氣、蒸汽、壓縮空氣等)、生產工藝流程圖、廠區設備平面圖等??梢酝ㄟ^拓撲圖和運行工況分析,快速排查問題,定位原因,提高問題處理效率。實現能耗對比分析。通過單耗分析,可以反映生產過程中,主機與輔機的能源消耗具體數值,可以對比班次、班組之間的單耗。通過對班次、班組的單耗
254、對比,分析能耗差異原因,尋找最優能耗,設置開機能耗與待機能耗最佳數值,對優良的設備使用習慣進行推廣,減少能耗。實現能源管理系統智慧運維。配電室綜合監控是企業能源管理中的一個重要環節,一般以低壓網中的配電室環境溫濕度、配電開關狀態、漏水/水漫、煙霧及配電室的防盜為監測對象,對配電房重要設備運行狀態的多種參數和狀態進行遠程集中監控;配電室的安數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)173 全信息采集和監控對配電室自動化運行管理、檢修維護、防災預警、安全防護、電力需求管理等應用具有重大意義,提高了配電安全的可靠性。場景 2:雙碳監測平臺 企業碳監測網絡采用企業邊緣側、行業鏈雙層架構模式。在企業網絡
255、內部署區塊鏈可信邊緣網關,與企業的 IoT 采集系統、能源管理系統、ERP 等相關系統打通,以聯盟鏈節點方式無縫接入行業區塊鏈網絡??尚胚吘壘W關可以從鏈上自動接收行業核算標準體系(智能合約),以統一的標準、方法對企業的碳排放進行核算;可信邊緣網關采用支持可信執行環境(TEE)技術的硬件,保證數據核算的應用與鏈上合約要求的一致性。根據核算標準體系動態抽取企業碳排放活動水平數據和企業的經營數據,如水、電、油、氣、煤等能耗數據;CO2、SF6 等過程逸散數據;能源結算報表、財務三表數據;同時,為實現企業碳排放的精準核算,還需將諸如企業的綠電使用、儲能回收等碳補償/碳抵消數據進行接入;然后,可信邊緣網
256、關后臺基于隱私計算模型自動測算企業碳排放量,也可按設定頻次定期生成企業碳排放核算報告;最后,碳排放核算結果及核算報告第一時間上鏈存證并分享給相關方。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)174 圖 142 基于工業區塊鏈的碳監測平臺技術架構 行業鏈為企業和監管機構之間的數據交互,起到承上啟下的作用。通常行業鏈可由行業協會、行業聯盟、行業促進會等非營利性服務機構發起或參與,可邀請專業咨詢機構幫助行業制定碳排放核算標準體系,標準的建立、更新均可在行業鏈中通過智能合約與企業邊緣網關節點自動同步;控排企業的核算結果及核算報告鏈上存證、鏈上分享。碳監測應用目前主要包括以下管理功能:一是數據展示,對企
257、業應用碳監測數據進行合理展示,包括總體情況大屏展示,下鉆分析,同類設備、同類車間的歷史對比等。圖 143 基于工業區塊鏈的企業碳監測展示大屏 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)175 二是數據采集管理,負責數據采集管理等功能,具體包含采集碳核算中企業的基礎信息錄入、購入資源手工憑證錄入、物聯網數據采集層自動信息采集管理、實測的排放因子等。管理本年度配額、當前排放情況、月度匯算、年度排放情況預測、綠能使用情況等;包含配額錄入、配額調整等,手工錄入的配額作為企業的內部參考。未來與政府部門打通后,從政府下發的配額可以通過區塊鏈網絡同步過來,覆蓋人工錄入值。圖 144 基于工業區塊鏈的碳監測基
258、礎信息錄入界面 項目中解決難點問題有:一是碳排放核算需要大量專業知識和技能。碳排放核算具有很強的專業性,與被核算企業所處的行業相關性很大。行業領先的碳核算經驗和方法引入集成到碳檢測平臺內,使該平臺的功能和一致性能夠滿足 ISO 的國際碳核算標準的要求,并且與行業規范深度對標,具有很強行業標準化屬性,具有很強的推廣性。二是內部企業報告的數據如何成為可信數據。企業出具的碳排放數據報告,存在排放源覆蓋不全面或者不合理、參數和數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)176 方法不準確或錯誤、報告內容不規范、漏報、瞞報、原始數據造假。由于碳核算報告的專業性要求,以及碳排放數據具有較強的經濟屬性,因此企
259、業要讓外界相信企業自己提供碳排放數據的真實性,必須具有“自證清白”的技術手段;同時,企業還需要有效保護自己數據安全性和隱私性,而工業區塊鏈就是最合乎所有關系該問題的最佳解決方案。工業區塊鏈從以下方面提升數據可信性:一是基于物聯網的數據采集,采用物聯網技術進行的數據采集,能夠避免人工的參與,采集的數據更加及時、準確;二是對原始數據和生成的報告進行區塊鏈存證,對相關數據和報告進行及時的區塊鏈存證,并且可以追溯到負責人,能夠有效避免大量的數據造假;三是區塊鏈數據不可刪除的特性,也讓部分造假者“知難而退”;四是原始數據哈希上鏈,有效保護企業隱私,哈希算法將任意長度的數據轉換成固定長度的、具有唯一性的哈
260、希值,并且不能夠通過哈希獲得原始數據,因此能夠有效保護企業上鏈數據的隱私;而且,通過哈希,可以驗證數據是否被篡改,增加了數據可信度;五是用智能合約保證核算的一致性,智能合約可以由行業監管機構統一下發,并且不可篡改?;谥悄芎霞s的碳核算,可以有效避免各種人為差錯,保證行業核算方法的一致性,提升報告的可比性和可信性;六是可以對物聯網設備進行身份認證,保證上傳數據設備的真實性合法性、唯一性。項目實施后,一是企業碳排放情況透明化。企業碳排放數據的數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)177 準確性是基礎,基于工業區塊鏈的碳監測平臺,通過企業能耗數據進行標準化轉換,成為企業碳排放數據展示出來,讓企業
261、的碳排放情況在政府看來更加透明化,能夠有效支撐企業的碳核查需求。園區級的碳監測平臺,能夠基于標準,將域內企業的碳排放數據匯集起來,幫助政府更好地執行國家雙碳政策。二是碳盤查流程和數據標準化?;诠I區塊鏈的碳監測平臺集成了國際知名碳核查機構的十幾年的碳核查經驗和技術,與 ISO 相關標準及機械設備制造企業溫室氣體排放核算方法與報告指南對標,通過編程進行固定,能夠有效讓企業碳盤查流程和數據標準化,讓同類型企業更加容易接受,讓核查機構的核查工作量大大減少,讓政府和專家機構更快驗證其有效性。三是數據可信化,支持碳核查。平臺采用區塊鏈技術,引入第三方節點,可以幫助企業“自證清白”,讓企業提供的數據可信
262、度大大提高,支持政府對企業碳數據的核查要求,為未來的碳核查系統提供一個可供研究的樣本。3案例總結 工業區塊鏈技術引用保障了可信高頻碳排監測數據的提供?;诠I區塊鏈的碳監測平臺,可以助力打通企業、園區、政府有關部門信息壁壘,提升雙碳所需數據的提供頻率,從過去一年申報一次,升級為按需統計,有效提升政府對區域內企業雙碳管理的水平。本項目擬通過工程機械行業領域落地經驗進一步夯實區塊鏈底層技術,優化應用層功能與碳核算算法,逐步推廣至離散制造行業,并向鋼鐵、建筑、化工等行業推廣。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)178(十八)基于標識解析體系及區塊鏈的建筑供熱系統碳效管理(十八)基于標識解析體系
263、及區塊鏈的建筑供熱系統碳效管理18 1案例概述 內蒙古自治區呼和浩特市賽罕區利佰佳國際,目前企業在推進碳達峰碳中和的過程中,存在的主要問題有:一是當前企業缺乏有效的碳排放數據采集手段、評價體系和計算模型,對自身碳排放情況摸底不清,另一方面,企業碳核查基本靠人工錄入,導致碳核查周期較長、核查成本較高;對政府而言,缺少精確有效對企業碳排放進行評級的手段,一定程度上制約了碳達峰碳中和進程。二是針對溫室氣體采集和檢測設備,無法更好地做到設備運行數據采集、預測性維護、故障診斷、維修保養等環節的有效管理。CEMP 碳效管理平臺致力于解決企業碳管理痛點,由采集系統、數據分析系統、碳效碼認證系統和能源管理系統
264、組成。其中,采集平臺兼容國際國內主流的數據采集方式,支持碳計量和碳測量兩種碳排放量采集方式,通過 RPA、IoT 平臺、API 對接、圖像處理等方式支持 CEMS 等終端測量設備、企業 ERP 等系統、政府/機構數據系統導出、能源購買臺賬識別等能力實現不同方式的集成采集,并實時將數據存證于區塊鏈。此外,通過區塊鏈-物聯網融合關鍵技術,在物理采集端嵌入區塊鏈 SDK,實現源頭采集數據到區塊鏈的接入,實現關鍵數據產生即上鏈。通過上述做法,確保數據全生命周期不被篡改。通過標識體系和大數據平臺對碳排核心數據進 18本案例所有信息均來自北京泰爾英??萍加邢薰?數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)
265、179 行分析,支撐企業描繪出企業碳畫像,支持按照數據來源、時間線索、廠間設備等精細維度查看實時碳排數據。通過聚合 ISO14064、GHG Protocol、GB/T32151、IPCC 等標準,即可通過平臺的碳盤查系統為企業自動生成符合國際國內及行業標準的碳盤查報告,具備高時效((月/季/))及全自動化特點,解決企業碳盤查數據材料籌集匯編需要多人長達數月的成本問題,并保證了數據的精準性和可追溯性。通過在工業互聯網標識解析二級節點進行 SaaS 化部署 CEMP碳效管理平臺,賦能二級節點及其企業節點實現碳效管理能力的快速部署,具備實時、自動化進行碳效管理能力。平臺能夠解決一是設備企業與業主單
266、位碳排數據無法跨域流通;二是碳排測算數據不精確,監測分析有效性較低,可信性也無保障;三是企業能耗成本較高等問題?;谏鲜鰡栴},受樓宇業主單位及設備企業委托,通過對電能集中供熱系統全環節碳排數據的可信采集及分析,打通各領域數據壁壘,實現自動化輸出碳排放量盤查報告及能耗報告,與燃煤/燃氣鍋爐碳排放量及能耗進行對比、分析。實現日常供熱系統碳排放的自動化、實時監測及定期碳盤查報告。2應用場景 場景:建筑碳效管理平臺 碳效管理平臺應用于內蒙古環投環保技術有限公司電能供熱設備項目,超 10 萬 綜合樓宇(商超+酒店+公寓)供暖系統使用“電能集中供熱系統”替代燃煤/燃氣鍋爐。數字技術賦能碳中和案例匯編(20
267、22 年)180 項目實施總體架構的第一步是核算邊界和排放源,經過供暖系統全環節巡視,確認碳排放核算邊界主要為核心加熱模塊、管道加熱模塊、超導液儲能箱、電泵室泵機、電控系統、板式換熱器等裝置的集合,不包括系統外圍輔助設施。排放源為購入使用電力產生的二氧化碳排放。數據質量控制,對于購入使用電力產生的二氧化碳排放,用購入使用電量乘以電網排放因子得出,采用公式 E 電=AD 電 EF 電 計算。式中:E 電:購入使用電力產生的排放量,單位為噸一氧化((tCO2);AD 電:購入使用電量,單位為兆瓦((MWh);EF 電:電網排放因子,單位為噸一氧化碳/兆瓦((tCO2/MWh)。購入使用電力的活動數
268、據按照優先獲取電表記錄讀書,其次獲取供應商提供的電費結算憑證上的數據,對照企業購電臺賬。圖 145 建筑供熱系統運行示意圖 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)181 通過 CEMP 碳效管理平臺與電能供熱系統各環節數據采集設備對接,完成適配及平臺調試,實現標識解析二級節點部署及相關管理權限設定。圖 146 建筑供熱接口調通及數據驗證 對接分布在核心/管道加熱機組、超導液儲能箱、板式換熱器、電泵室、電控系統五大系統,數據統一后實現以下 4 項碳排管理能力:支撐企業碳排數據實時預測、實現生產環節碳足跡分析及展示;分項監測企業能源消耗,及時發出能耗異常報警;按月/季/年維度生成企業碳盤查報告
269、,并生成碳核查報表,支撐企業完成碳核查申報內容;基于碳盤查結果及能耗數據生成符合行標要求的碳效碼評級,支撐企業碳效碼認證。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)182 圖 147 建筑供熱平臺日常運維及數據安全 由企業一線員工與碳效管理平臺大數據專家組成,制定覆蓋數據采集、傳輸、標識體系對接、存儲等策略及操作規范,確保數據異常及時報警和事后追溯的可靠性,并定期針對數據有效性進行抽樣。數據操作記錄保存 5 年以上。實施過程的順序應進行逐層的分解,按工作結構初步分解的結果,根據系統總工期的要求和實際施工經驗,合理安排施工人力,做好整體計劃由總控計劃編制相應施工計劃。根據總控計劃制訂階段計劃和月
270、計劃,由階段和月計劃制訂周計劃,層層落實總控計劃。為了及時解決各類突發問題造成的設備告警,保證監測設備穩定運行,根據后臺信息實時查看設備狀況,實施單位進行定期或臨數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)183 時的設備運維。依照設備檢定流程,實施單位定期對設備狀態進行巡檢,發現設備狀態異常后,按照如下流程處理:圖 148 建筑供熱巡檢異常狀態操作流程 3案例總結 數據綜合利用及能耗管理上取得顯著成效。一是打破數據孤島,實現信息互通?;诠I互聯網標識解析體系和區塊鏈技術,實現設備企業與業主單位電表數據、購電臺賬等碳排及能耗數據跨域流通,打破數據煙囪,構建標的供熱系統完整統一的碳排/能耗數據監
271、測分析界面。二是碳排測算更精確更可信,數據說服力更強。實現業主單位供熱系統完成技改前后能耗及碳排量測算,10 萬 供暖面積相對燃煤鍋爐、燃氣鍋爐碳排放量分別減少 9066tCO2、5177tCO2,為企業及業主單位決策提供直接有力依據。三是實現設備企業能耗測量。供暖電耗較住建部住宅點蓄熱功能暖標準 50W/降低 50%以上。四是降低企業能耗成本。支撐設備企業實現單位面數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)184 積供熱成本核算,明確該項目技改后燃煤、燃氣方式成本分別是技改前的 71%、24.4%,支撐設備企業輸出技改效能及成本調查報告。關鍵技術創新破除數據跨系統跨平臺共享障礙。一是通過標識
272、解析體系和區塊鏈實現了建筑供熱領域設備企業與業主單位的數據流通,為雙方形成更為透明的碳排數據全景圖。二是通過跨系統的實時可信的數據采集,形成行業碳因子庫,實現供熱系統碳排及能耗預估,助力業主單位靈活設計用能購電計劃。三是依托 CEMP 碳效管理平臺靈活的權限管理及 AI 排障,實現設備企業向業主單位快速共享關鍵數據,協助業主單位可通過 PC 客戶端或移動 App,便捷處置設備異常報警及故障定位。CEMP 碳效管理平臺曾入圍首屆中國工業互聯網標識創新應用大賽 70 強,并榮獲首屆中國工業互聯網標識創新應用大賽區域決賽(北部賽區)三等獎。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)185(十九)海南
273、海底數據中心示范工程(十九)海南海底數據中心示范工程19 1案例概述 為提升我國沿海地區“數字新基建”體系化支撐能力,提供工業互聯網、云計算、人工智能等數字經濟底層基礎支撐,海南利用豐富的海洋資源解決數據中心高能耗的難題,開發建設全球首個商用海底數據中心,踐行國家“雙碳”和“陸海統籌”發展戰略,助力“東數西算”及數字經濟建設。海底數據中心是一種綠色低碳的新型數據中心方案。為解決數據中心發展面臨的能耗及資源挑戰,業界持續進行探索。其中,海底數據中心以充分利用自然冷源,以及省電、省地、省水、低故障等優勢,引起越來越多的關注。海底數據中心將服務器安裝在密封的壓力容器中,安放在海底,利用海水的流動、體
274、量對服務器產生的熱量進行散熱,能夠有效節約能源和資源。海底數據中心方案得到國內外廣泛關注。海底數據中心的探索最早開始于微軟在 2014 年啟動的“納迪克”項目。其實踐證明,依靠海水自然冷源,服務器能耗顯著降低。同時,服務器在海底密閉惰性氣體環境中工作,故障率僅為陸地的八分之一。實驗結果證明,海南數據艙內運行的 IT 服務器網絡效能屬于互聯網數據中心最高級別,可以承載對延時性、互通量要求最高的業務。海底數據中心解決方案填補了我國在海洋工程與數據中心新基建融合發展領域的空白,整體技術水平與產業化能力處于國際前列。19本案例所有信息均來自深圳海蘭云數據中心科技有限公司 數字技術賦能碳中和案例匯編(2
275、022 年)186 探索與海上風電等新能源結合方案,為綠色可持續發展提供技術保障。海底數據中心示范應用,滿足海南省國資企業云主機及社會各界媒體存儲需求,推動海南當地企業數字化轉型。圖 149 海底數據中心概念圖 海底數據中心項目結合陸地數據中心成熟的機房技術與前沿的海工水下工程技術,并基于應用環境進行技術創新應用,實現以水下電力變壓及分配技術、水下暖通環境控制技術、水下智能儀控技術為核心的全新海底數據中心解決方案,數據服務器通過在海底的數據艙實現了與外界的完全隔離,艙內的低溫惰性氣體密閉環境為客戶的數據機房帶來比陸地數據中心更穩定的工作運行環境,減少了電氣設備因氧化、人為干擾、蟲鼠害影響帶來的
276、故障概率。同時,通過采用安全可靠的可重復上浮維護或通過船用吊機回收上甲板進行維護等多種海工方案,實現了海底數據中心在應急情況下所需的人工介入方式,相關工程技術方案合理可行。海底鋼結構基礎數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)187 和艙體設計壽命高達 25 年以上,且在多個數據機房的生命周期內可以進行回收再部署、重復使用,提升了數據中心的經濟效益。海底數據中心系統基于海岸和海底,由岸站、海底高壓復合纜、海底分電站、海底數據艙四個部分組成。海底數據中心可以模塊化部署,具備按需擴展能力。圖 150 海底數據中心解決方案概念圖 岸站基地為整個項目的岸上區域,主要包括高壓配電系統、柴油發電機組、岸
277、上監控中心(RCC)等主要功能區。岸站具備占地面積小、預制化建造、模塊化部署等特點,還可與風力發電、海洋大數據平臺等其他業務形態集約發展。海底分電站與數據艙為圓柱形罐體,采用海工成熟技術,保證艙內恒濕、恒壓、無氧的安全密閉環境。滿足使用海域環境下 25 年使用壽命要求,可重復開啟。冷卻系統、傳感器、海纜等關鍵元器件實現穿艙密封。本體與基礎之間的連接設計便于鎖定和解鎖,滿足定期回收設備要求。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)188 配電系統按國標A級標準,提供雙路市電+UPS供電;滿足海底、海岸全鏈路“2N”供電系統需求;IT 艙與電力艙分離,空間利用率高,系統安全可靠。冷卻系統利用海水
278、作為冷源,全年實現數據艙自然冷卻。不使用壓縮機,末端采用背板機柜級冷卻,沒有冷熱通道的高風機能耗,機房沒有局部熱點出現??傮w能效較傳統 IDC 提升 40%60%。監控系統能完成對各個部件子系統的完整監控,所有數據實時匯聚到岸站的 UDCM 平臺做實時“監、管、控”。UDCM 系統基于數字孿生技術,可實現所見即所得的海底艙 3D 全景運維。系統維護提供吊機回收、上浮式等多種解決方案。方案采用成熟海工技術,可在不斷電、不斷網、不中斷業務的情況下開展海上維修作業,艙外部件可水下更換。在數字經濟新基建的背景下,作為基礎設施的數據中心在持續快速增長的同時,也面臨著高能耗的挑戰。2021 年全國數據中心
279、能源消耗達 2166 億千瓦時,較 2020 年增加 44%,占全社會用電量的 2.6%。其中制冷設備耗電約占數據中心總耗電量的 3040%,急需有效解決方案來提升制冷散熱效率,降低冷卻系統能耗。作為全新的系統解決方案,海底數據中心通過技術創新、方案創新、應用創新,促進了海洋領域與數據中心關鍵核心技術新突破。海底數據中心采用創新的海水無動力散熱技術,實現低能耗制冷,有效解決現有數據中心高能耗問題。整個散熱設計無動力驅動,將熱管原理應用在水下數據艙,利用管路的高度差創造重力條件,冷媒把艙內數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)189 的高溫帶出來通過冷凝器和海水進行熱交換,靠艙內設備導致的溫
280、升和海水之間的溫差驅動冷媒循環散熱。本方案將服務器產生的熱量傳導向蒸發器,流經蒸發器的冷卻介質吸熱升溫。管路中的液體冷卻介質通過相變作用,變成氣態冷卻介質。冷凝器設置在水環境中,相比于蒸發器中的冷卻介質溫度,冷凝器中的冷卻介質溫度更低,在溫差的作用下,蒸發器中的氣態冷卻介質會朝向冷凝器中流動。當帶有熱量的氣態冷卻介質處于冷凝器中時,被周邊冷的水體所冷卻,實現降溫,進而始終保持溫差的存在。此時氣態冷卻介質通過相變作用變成液態冷卻介質。蒸發器與冷凝器的布置高度不同,冷凝器中的液態冷卻介質在重力的作用下自然下落回流到蒸發器側。服務器產生的熱量傳導向蒸發器,流經蒸發器的液體冷卻介質吸熱升溫,通過相變作
281、用變成氣態冷卻介質。如此反復,實現整個冷卻系統中的冷卻介質的無動力循環流動。相比于現有技術中的冷卻系統,本技術方案不需要設置動力泵和冷卻塔等裝置,節省了相關的制造與維護成本。圖 151 海底數據中心冷媒循環管路系統示意圖 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)190 海底數據中心利用廣袤海水做冷源,對服務器等 IT 設備產生的熱量進行無動力散熱,有效節約電力能源。清華大學傳熱與能源利用北京重點實驗室出具的海底數據中心能效測試報告表明,利用本冷卻技術的海底數據中心電能利用效率 PUE 值低至 1.076。除了海水無動力散熱技術外,海底數據中心科研團隊還創新研發了基于復雜海況的可靠性設計、立體
282、化綜合管理系統、全鏈路微結點智控技術、可拓展的模塊化建設方案、水下高可用配電技術、與海上新能源結合的立體化用海方式、包括上浮式在內的多種運維方案等。2應用場景 海底數據中心示范項目位于海南省。海南作為熱帶島嶼,其區域內數據中心發展長期存在能源短缺、淡水和土地有限、高溫高濕氣候環境、臺風高發的問題,同時未來自貿島對數據中心的需求難于估量。在海南島這類熱帶沿海地區,海底數據中心的價值特征將更加凸顯。海域選址在海南島東岸瓊東上升流影響海域內,滿足海底數據中心對低溫海水的建設需要。海南海底數據中心項目分三期進行。第一期為示范工程項目(2021-2022),建設并布放海底數據中心 5-6 個艙,海底分電
283、站 1 個,建設岸站基地 1 座(包含動力中心、運營中心、測試中心及科研配套園區等設施),鋪設光電復合海纜 2 條。第二期為規?;_發項目(2023-2024),將完成合計 50 個艙及岸站整體的建設;第三期為商業化推廣開發項目(2025-),將完成合計 100 個艙的建設。場景:海底數據中心海南示范項目 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)191 依靠算力高、時延低、省電省水、故障率低等優勢,海底數據中心適宜于政府、科研、互聯網、電信等多類用戶需求。面向政務云、超算中心、人工智能等應用場景,海底數據中心可以提供高算力、安全可靠的服務。面向網絡游戲、視頻交互、電商平臺、社交網絡等應用場景
284、,海底數據中心可以滿足其注重時延、低碳發展的需求。海底數據中心海南示范項目產業化應用穩步推進。該項目一期客戶包括海南電信、商湯科技、光環新網和 ATLAS(新加坡)公司,分別代表電信運營商、人工智能、第三方數據中心運營商、WEB3.0 等不同應用場景。二期將重點開拓頭部互聯網和超算客戶。長期來看,海南自貿島封關后,海南將迎來大量的離岸數據中心需求?;谑痉俄椖柯涞?,海底數據中心有望不斷拓展,向珠三角、長三角、福建、山東等沿海發達地區延伸,逐步建立起以海底數據中心為核心的綜合性海洋新技術產業園。在數字經濟時代,算力成為一種新的生產力,廣泛融合到經濟與社會的方方面面,為各行各業的數字化轉型提供基礎
285、動力。作為算力的物理承載,數據中心成為數字經濟的關鍵基礎設施。然而,傳統數據中心在快速發展的同時,面臨著能耗、土地、水資源等多方面挑戰。第一,數據中心具有高能耗特征。由于需要大量電力維持服務器、存儲設備、冷卻系統等基礎設施運行,數據中心能耗較高。據測算,電力成本占數據中心運營總成本的 60%-70%。2021 年,全國數據中心能源消耗達 2166 億千瓦時,較 2020 年增加 44%,占全社會用電量的 2.6%。因此,數據中心的節能減排成為我國實現雙碳目標的重要數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)192 任務。第二,數據中心運行對水資源的需求高。數據中心的設備十分精密,通常采用的水冷卻
286、,必須使用淡水。據統計,數據中心若采用水冷卻空調,一座數據中心每天就要用掉數以百萬加侖(1 加侖約合 3.8升)的水,用來冷卻因運轉而發熱的設備。如此大的體量,對于水資源相對匱乏的我國來說,在水資源利用率上是一項嚴重挑戰。依靠海水自然冷源、無氧、無塵、模塊化部署等條件,海底數據中心在能耗、土地、水資源、故障率、交付周期等方面較陸地數據中心有著獨特的優勢。根據清華大學傳熱與能源利用北京重點實驗室出具的能效測試報告,海底數據中心的單艙 PUE 值為 1.076。這一指標保證了海底數據中心節能降耗,在其生命周期內具備比陸地數據中心更好的經濟優勢。由于海底數據中心散熱不需要消耗水,運營過程中每年每個機
287、柜可以節約 200 立方米的水資源。海底數據中心通過工程預制實現了快速部署,建設由“工地”遷移到“工廠”,具備了工業化的本質,可實現一體化交付,規?;\維。我國東部地區具有臨海的區位優勢,集聚了全國超過 45%的人口和近 60%的 GDP。對于上海、深圳這一類沿海超大城市,海底數據中心的價值特點尤為突出。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)193 圖 152 海底數據中心海底數據中心實施成效 海底數據中心的實施成效主要體現在以下方面:第一,經過前期的測試試驗驗證,證明了海底數據中心在節能、省地、省水、低時延、高可靠以及模塊化生產交付、可快速部署等方面優勢明顯。第二,環境影響符合環保要求。
288、根據青島環海海洋工程勘察研究院出具的海底數據中心項目海洋生態環境影響評估報告。項目運營期對環境影響主要為溫排水溫升、取排水卷載、犧牲陽極溶出。各類環境影響極小,符合環保要求。第三,與陸上 IDC 網絡傳輸性能一致,根據中國信息通信院出具的與岸基的私有網絡的檢測報告,項目千兆端口帶寬為 939Mbps,抖動在 0.001ms-0.004ms 之間,單向平均時延在 1.002ms-1,671ms 之間,平均丟包率在 0-0.0015%之間?;谝陨辖Y果,并根據 YD/T1171,在 UDC 環境下網絡實測結果可滿足類別 0 也就是“實時、對抖動敏感、高交互”業務的 QoS 要求。第四,極低 PUE
289、 賽道內,綜合成本比液冷低 30%,同時服務器也可以使用常規中高密服務器,冷卻直接使用熱管海水冷卻交換,免除了全套液冷設備。第五,海底數據中心高度模塊化,單艙部署靈活可靠,周期最短可達 3 個月。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)194 海南海底數據中心示范工程項目具有良好的經濟效益和社會效益。該項目的實施,為當地提供眾多創業、就業機會,促進當地經濟和諧發展;還可帶動互聯網企業在區域內的落地,促進當地信息技術、互聯網經濟的可持續發展,有利于上下游產業鏈延伸。海底數據中心是海洋經濟和數字經濟的融合創新,不僅為數字經濟發展提供底層基礎,促進海南自貿港“跨境數據安全有序流動”政策落地和“智慧
290、海南”建設,也拉動數據中心關鍵技術研究與系統研制工作,促進高端數據中心工程設備、高端海洋工程裝備、海洋電子信息設備、海洋環境及海洋經濟活動的交叉融合,與海南數字經濟、海洋產業發展規劃高度契合,代表了相關領域與行業的發展方向。通過技術攻關與裝備研制所形成的產品成果,將大幅提升以數據中心和海洋工程裝備領域的技術先進水平與經濟效益。實現批量化生產與應用后,能夠進一步降低項目建設成本,不斷拓展海底數據中與其他海洋經濟活動融合功能,與海上風電、波浪能等清潔能源結合,以集約用海方式實現海洋資源的充分開發。海底數據中心中水下電力系統、暖通系統、監控系統、環境感知系統、海洋工程結構的示范性應用,有助于推動構建
291、海南高端海洋產業及海洋電子信息產業發展新格局。在國家“雙碳”背景下,海底數據中心為數字經濟發展的底層基礎提供了綠色低碳的技術路徑,符合數字經濟未來發展方向。數據中心項目,吸引數字經濟、海洋科技領軍企業共同建設和開發,形成完整的產業鏈,充分挖掘海底數據中心的基礎技術、應用技術、商業價數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)195 值和社會價值,為海南貢獻 GDP、稅收并吸引高層次人才。以技術創新和模式創新打造樣板工程和生態,未來以海南為基點和起點,輻射全國沿海城市并力爭向“一帶一路”沿岸國家推廣。海底數據中心項目采取企業與社會融資模式建設。本項目完成后將面向以人工智能為代表的高新技術企業、大型
292、互聯網及云服務供應商、中外金融機構、電信及 IT 服務提供商、大型私營企業和跨國公司提供數據中心租賃、寬帶租賃、算力云服務等多種服務模式。服務客戶將主要聚焦城市邊緣計算客戶,適宜于高交互、低時延、單機柜功率要求較高方向,如超算、AI、云服務、工業互聯網(制造)、金融、游戲、醫療、視頻、媒體等。海南海底數據中心項目整體計劃建造 100 個數據艙,項目總投資56 億元,項目建設分三期完成。項目全投資財務凈現值及資本金財務凈現值 NPV 均大于零,說明該項目動態收益率超過了該行業應達到的最低收益水平。全投資內部收益率 IRR 大于行業基準收益率,說明該項目的動態收益是可行的。社會效益方面,中共中央、
293、國務院關于構建更加完善的要素市場化配置體制機制的意見 中明確將數據作為新時代重要的生產要素。數據中心作為數據的存儲、計算的基礎設施,屬于新基建的范疇,是數字經濟發展的基石。本項目以建設海底數據中心項目為契機,聯合行業領軍企業,聯動數字經濟、海洋科技等產業,構建基于海底數據中心項目的產業聚集,將產生以下社會效益。第一,響應國家東數西算及雙碳政策要求。作為全球首個商用海數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)196 底數據中心,本項目憑借自身極低 PUE、低延時、高可靠性、多能互補、環境友好的特點,發展沿海城市極低 PUE 數據中心,將助力國內數據中心產業綠色發展。本項目以海水為冷源解決數據中心
294、冷卻高能耗問題,創新探索出綠色低碳、陸海統籌、節省資源的新型數據中心。該項目研發了是國內首家的海底數據中心整體解決方案,技術全球領先,有效解決陸上 IDC 土地及淡水資源緊張、能耗高、安全可靠性偏低等問題。第二,提供新型綠色低碳數據中心建設的技術路徑和解決方案,有效節約了電、水、地等資源。海底數據中心將服務器安裝在密封的壓力容器中,安放在海底;用海底復合纜供電、并將數據回傳至互聯網;利用海水的流速、體量對服務器產生的熱量進行散熱,有效地節約了能源和其他資源。海底數據中心沒有冷卻塔,運營過程中每年每個機柜可以節約 200 立方米的水資源。海底數據中心對海洋的使用不是排他性的,用于布放海底數據中心
295、的海域既可以包容海洋牧場、漁業網箱等生態類活動,又可以與海上風電、海上石油平臺等工業類活動互相服務。海底數據中心的這些特性是生態用海、集約用海的最好體現。第三,助力海南數字產業發展及海南國際數據港的建設。海底數據中心作為智慧海南信息化建設的平臺載體,搭載面向海南企業的國資云、公有云業務,可以助力提升企業信息化管理效率,提高企業經營決策水平和效率,推動技術創新,激發商業模式創新,不斷催生新業態,給企業、行業領域帶來價值,提升企業信息化管理效率,助力數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)197 海南自貿港新型基礎設施建設和數據安全自由流動。海底數據中心有利于促進當地傳統 IDC 產業結構優化。
296、本項目將在科學研究、資源調配、生產、銷售、倉儲、物流運輸等環節實現信息集成,有利于促進當地產業升級,提升產業核心競爭力。第四,促進立體用海,開拓海洋經濟新空間。將數據中心建設在海底,可以有效利用海洋資源,促進海洋經濟立體創新。在布放海底數據中心的海域,還可以發展海洋牧場、海上新能源、海洋監測網海洋旅游等產業。聯合開發將大大降低綜合成本,實現多重效益。海底數據中心和海上大型工業整合,可形成大型工業體系數字化孿生,建設海上大型工業物聯網。海底數據中心充分利用波浪能、潮汐能、海上風能等海洋可再生能源,可實現多能互補、循環利用。第五,海底數據中心將為沿海地區居民提供更好的數字經濟服務,促進就業與收入提
297、升。海底數據中心的服務器可靠性高,有利于保證整個網絡的高效率、穩定性和完整性。海底數據中心為當地帶來更多的就業機會,安置待業人員。項目建設期間需要大量的建筑、施工工人,項目單位的管理、運營也需要招聘員工,本項目實施后將能夠直接或間接增加當前就業崗位。項目運營后,年均上繳稅金規??捎^,在增加當地稅收方面發揮著積極作用。3案例總結 創新數據中心部署方式,探索海底數據中心綠色安全運行。海底數據中心一是采用海水無動力散熱技術,實現低能耗制冷,有效降低數據中心運行能耗。二是創新全鏈路微結點自控技術,滿足水下數據數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)198 中心的少維護免維護需求。三是采用模塊化高可用
298、配電技術,滿足海底數據中心空間受限、快速部署的要求。四是綜合運用近岸雷達系統、無人船系統、水下監測技術等,滿足水下數據中心日常運維和安全保障等需求,實現陸上、水下、海底綜合監控及運維。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)199 五、綠色節能科技創新 綠色技術自身發展,對傳統制造企業綠色低碳轉型具有深遠意義。本章收錄了基于陶瓷輥道的超低能耗太陽能光伏電池燒結爐典型案例,有效節約太陽能光伏電池燒結環節能耗,降低光伏設備碳排放水平,是綠色節能技術升級推動節能降碳的代表。(二十)基于陶瓷輥道的光伏電池燒結節能降碳(二十)基于陶瓷輥道的光伏電池燒結節能降碳20 1案例概述 發展可再生能源是推動能源
299、生產和消費變革、加快能源轉型升級、應對氣候變化、盡早實現 3060 碳達峰碳中和目標的重要途徑。2022年 3 月 22 日,國家發展改革委、國家能源局印發“十四五”現代能源體系規劃提出,展望 2035 年,綠色生產和消費模式廣泛形成,可再生能源發電成為主體電源。發展光伏是推動可再生能源規模發展的重要路徑。浙江省可再生能源發展“十四五”規劃指出,截至 2020 年底,全省可再生能源裝機容量達到3114萬千瓦,其中光伏1517萬千瓦,占比接近50%。同時,光伏行業日益成熟,根據全球光伏2022 年光伏產業鏈超全解析 顯示,2022 年光伏全球裝機量將超過 225GW,同比增長近 40%。太陽能光
300、伏電池是光伏發電的關鍵,但當前,業界以傳統金屬網帶燒結爐為主,面臨能耗高、污染大等問題,無法完全滿足國家對綠色能源綠色發展的相關要求?;谔沾奢伒赖某湍芎奶柲芄夥姵責Y爐,通過材料創新 20本案例所有信息均來自山東金晟光伏設備有限公司 數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)200 與工藝創新,使用陶瓷輥道代替金屬網帶,將太陽能光伏電池燒結環節能耗從 200kW 降低至 90kW,節能達到 50%至 60%,單臺爐每年節約電能 100 萬千瓦時。當前解決方案已在南昌大學等院校及研究機構,順風光電、天合、隆基、晶澳、晶科、陽光中科、騰暉等上市公司中使用。2應用場景 場景:光伏電池片生產環
301、節節能降碳 基于陶瓷輥道的光伏電池燒結解決方案重點面向兩大主體,一是面向太陽能光伏領域院校及研究機構,支撐面向光伏產業的節能降碳研究。二是賦能太陽能光伏電池生產企業,直接實現光伏電池生產環節的節能降碳。材料創新與工藝創新,實現節能減碳。使用陶瓷輥道,代替原有金屬網帶,實現綠色節能科技創新。采用高純陶瓷輥道代替金屬網帶傳輸電池片,因為進出爐子的只有質量很輕的電池片,帶走的熱量極少,因此比鏈式爐節能可達 50%,單臺爐每年可節電 100 萬度。圖 153 陶瓷輥道與金屬網帶對比創新說明 解決滑動摩擦帶來的技術難點。金屬網帶電池片是靜態傳輸,與數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)201 網帶沒
302、有相對移動,電池片即使歪斜也不影響傳輸,無電池片碎片卡片等問題。陶瓷輥道電池片高速向前移動,電池片歪斜會影響電池片傳輸,甚至會造成卡片。此外數字化信息化技術的應用,使傳輸精度大幅提高,并實現精準掌控。一方面,實現實時各產線運行狀況監控。另一方面,通過自動化調節,使電池片整個燒制過程溫差控制在 0.4,確保太陽能電池成品沒有 EL 云片和黑斑,電池的不良比率幾乎為 0(金屬網帶鏈式燒結爐片內溫差為 9.8,EL 云片和黑斑不良率約 3%)。圖 154 陶瓷輥道與金屬網帶對比燒制過程溫差 解決問題與實施成效:一是節能?;谔沾奢伒赖奶柲芄夥姵責Y爐能耗低,運行功率僅 90kW,與鏈式燒結爐相比
303、,節能約 50%-60%,每年單臺設備節能達 100 萬千瓦時,減碳量達 997 噸。二是增效?;诰珳士刂?,陶瓷輥道太陽能光伏電池燒結爐可采用雙軌燒制,產能達到 8500 至 9000 片每小時,相比鏈式爐增加 10%-30%。三是提質?;跀底只畔⒒夹g的應用,電池片燒制溫差從 9.8 度大幅數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)202 減小至 0.4 度,電池片壞品率由 3%降低至接近 0%。四是可調。由于陶瓷輥道具備高度靈活性,瓷環長短、大小、間距均可靈活適配,已與國際超大產能絲印機配套成功,并支持 TOPCon 等新興光伏技術裝備升級。圖 155 陶瓷輥道與光伏電池制造后端裝備
304、成功適配 3案例總結 陶瓷輥道爐的推廣對“光伏平價上網”具有重要意義。通過材料創新與工藝創新,使用陶瓷輥道代替金屬網帶,基于陶瓷輥道的太陽能光伏電池燒結爐,將太陽能光伏電池燒結環節能耗從 200kW 降低至 90kW,節能達到 50%至 60%。以河北工業用電 0.667 元每度為例,截至 2021 年 11 月,陶瓷輥道爐共節約電能超過 1900 萬千瓦時,節約電費高達 1200 萬元。陶瓷輥道技術能有效降低光伏產業碳排放水平。全國 22 省在“十四五”能源相關規劃中明確提出,光伏設備新增總產能將超過 400GW。數字技術賦能碳中和案例匯編(2022 年)203 若新增燒結設備 70%采用陶
305、瓷輥道替代金屬網帶,將每年節能 2.8 億千瓦時,減碳超過 27 萬噸。若新增設備全部采用陶瓷輥道替代金屬網帶,將每年節能達 4 億千瓦時,減碳超過 39 萬噸。推廣陶瓷輥道爐,對減少太陽能光伏電池碳足跡,乃至更廣范圍的太陽能整體產業低碳化綠色化發展具有深遠意義。截至 2021 年 11 月,采用陶瓷輥道爐技術的企業,當年已節約電能超過 1900 萬千瓦時,初步估算減碳量達到 1.894 萬噸。陶瓷輥道技術有利于解決光伏設備平滑替代技術難題。燒結爐是太陽能光伏電池制造過程中一個環節,由于當前業界各環節設備間缺乏統一標準,金屬網帶燒結爐面臨適配難產等問題,導致光伏效能升級需大面積更替設備,造成資源浪費。陶瓷輥道爐的推廣,對產業生態平滑升級具有積極意義。陶瓷輥道技術先后獲得 SNEC2021“十大亮點”評選“兆瓦級翡翠獎”、山東省第三屆智能制造創新創業大賽二等獎、山東省第三屆創業大賽優勝獎等榮譽,圍繞陶瓷輥道技術已形成專利 37 項。中國信息通信研究院中國信息通信研究院 產業與規劃產業與規劃研究所研究所 地址:北京市海淀區花園北路地址:北京市海淀區花園北路 52 號號 郵編:郵編:100191 電話:電話:010-68026834 傳真:傳真:010-68026830 網址:網址: