當(dāng)前,我國(guó)制造業(yè)發(fā)展受到能源、資源等因素制約,低碳發(fā)展任務(wù)艱巨。數(shù)字化是改造傳統(tǒng)制造業(yè)并使其實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型的重要手段。當(dāng)前,數(shù)字化賦能制造業(yè)低碳轉(zhuǎn)型主要有賦能產(chǎn)品生命周期管理與碳足跡追蹤分析評(píng)價(jià)、賦能生產(chǎn)過程控制降低能耗物耗、賦能能源管理與碳排放監(jiān)測(cè)管理、賦能供應(yīng)鏈資源回收利用等四條路徑。
制造業(yè)低碳轉(zhuǎn)型亟須數(shù)字化賦能
資源、能源和環(huán)境對(duì)我國(guó)制造業(yè)發(fā)展制約增強(qiáng)。從國(guó)內(nèi)發(fā)展需求看,現(xiàn)階段我國(guó)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化成熟度較低,意味著在未來相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期,我國(guó)能源消費(fèi)總量還將處于遞增階段,依然有繼續(xù)增長(zhǎng)的內(nèi)在動(dòng)力。這一發(fā)展勢(shì)頭也增加了我國(guó)通過“調(diào)結(jié)構(gòu)降強(qiáng)度”減碳的難度。從對(duì)外貿(mào)易形勢(shì)看,提供綠色低碳的工業(yè)產(chǎn)品已成為國(guó)際潮流和趨勢(shì)。未來,碳關(guān)稅等綠色貿(mào)易壁壘將成為限制我國(guó)工業(yè)產(chǎn)品出口的重要手段。從制造業(yè)自身產(chǎn)業(yè)化水平看,制造業(yè)發(fā)展正面臨不少問題。比如,如何化解產(chǎn)能過剩,單位碳排放高的產(chǎn)品總量大、占比高,高效資源優(yōu)化利用,產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)等。這些問題可概括為“資源、能源與環(huán)境”對(duì)制造業(yè)的約束與制約問題。
數(shù)字化賦能制造業(yè)低碳轉(zhuǎn)型具有精確性、時(shí)效性以及全流程系統(tǒng)性的優(yōu)勢(shì)。要推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展,把握數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向,推動(dòng)制造業(yè)、服務(wù)業(yè)、農(nóng)業(yè)等產(chǎn)業(yè)數(shù)字化,利用互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行全方位、全鏈條的改造,提高全要素生產(chǎn)率,發(fā)揮數(shù)字技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的放大、疊加、倍增作用。推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展是把握產(chǎn)業(yè)變革新機(jī)遇的戰(zhàn)略選擇,也是推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的重要方向。數(shù)字化在制造業(yè)低碳轉(zhuǎn)型中具有多重優(yōu)勢(shì):可實(shí)現(xiàn)工業(yè)碳管理關(guān)鍵數(shù)據(jù)的采集、處理、分析和專業(yè)應(yīng)用,并保障數(shù)據(jù)獲取與傳輸?shù)母咝耘c準(zhǔn)確性;可助力制造業(yè)實(shí)現(xiàn)“源頭-過程-末端”的系統(tǒng)性全流程控碳;可助力企業(yè)提升自主碳排放管理能力,這也是企業(yè)進(jìn)行碳排放管理行之有效的工具;可為各級(jí)政府監(jiān)測(cè)企業(yè)能源消耗、碳排放乃至制造業(yè)整體運(yùn)行情況提供大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)手段。目前國(guó)際上已有借力數(shù)字技術(shù)加速低碳轉(zhuǎn)型的研究和探索。根據(jù)全球電子可持續(xù)發(fā)展推進(jìn)協(xié)會(huì)(GeSI)的研究,未來十年,數(shù)字技術(shù)通過賦能智能制造、智慧能源等行業(yè),可減少全球碳排放的20%。美國(guó)在推進(jìn)凈零排放目標(biāo)過程中高度重視數(shù)字技術(shù)的融合應(yīng)用,包括發(fā)布數(shù)字化方向碳中和標(biāo)準(zhǔn)、為開發(fā)減碳模型提供資金支持等一系列政策工具。
四條數(shù)字化路徑賦能制造業(yè)低碳轉(zhuǎn)型
當(dāng)前,數(shù)字化賦能制造業(yè)低碳轉(zhuǎn)型主要有以下四條路徑。
路徑一,賦能產(chǎn)品生命周期管理與碳足跡追蹤分析評(píng)價(jià)。產(chǎn)品生命周期管理是將原材料的開采、設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、銷售直到用后廢物處置的碳排放進(jìn)行量化,支持流程及工藝優(yōu)化,對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行生態(tài)設(shè)計(jì),以降低碳排放的決策分析工具。生命周期評(píng)價(jià)報(bào)告是國(guó)際通用產(chǎn)品綠色水平證明材料,將會(huì)成為工業(yè)產(chǎn)品出口應(yīng)對(duì)綠色貿(mào)易壁壘和碳關(guān)稅的重要依據(jù)文件。賦能機(jī)理是全生命周期評(píng)價(jià)過程有賴于海量數(shù)據(jù)的收集、計(jì)算與評(píng)估結(jié)果的積累。運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)計(jì)算分析產(chǎn)品碳足跡、建立產(chǎn)品全生命周期碳排放基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù),提高數(shù)據(jù)的可靠性、計(jì)算的便捷性,進(jìn)而提高生命周期評(píng)價(jià)結(jié)果的可信度和應(yīng)用性能。例如,建材行業(yè)是我國(guó)較早應(yīng)用數(shù)字化全生命周期管理工具的行業(yè)。目前在用的建材行業(yè)綠色制造集成應(yīng)用大數(shù)據(jù)平臺(tái),基于對(duì)行業(yè)來源分散、格式多樣的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ),并借助碳計(jì)算模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析,計(jì)算出生產(chǎn)每立方米保溫材料、每噸水泥的碳排放量,與生產(chǎn)工藝改進(jìn)后的碳排放進(jìn)行比較。通過對(duì)比優(yōu)化方案,從而為企業(yè)明確減排步驟提供技術(shù)支持,為探索企業(yè)綠色診斷奠定基礎(chǔ),對(duì)建材行業(yè)淘汰落后、低碳轉(zhuǎn)型有著積極的促進(jìn)作用。
路徑二,賦能生產(chǎn)過程控制,降低能耗物耗。石油化工、冶金、建材、采礦等流程制造業(yè)普遍存在能耗大、產(chǎn)品質(zhì)量較差、生產(chǎn)工藝落后、自動(dòng)化水平較低,以及信息集成度低、綜合競(jìng)爭(zhēng)力較弱等問題。賦能機(jī)理是運(yùn)用人工智能、工業(yè)機(jī)器人等技術(shù)優(yōu)化工藝流程和物料調(diào)度,對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的操控及其互聯(lián)互通進(jìn)行改善,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的優(yōu)化控制,推動(dòng)產(chǎn)線智能化升級(jí),降低能耗和物耗。數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用還可提高設(shè)備利用率,降低生產(chǎn)成本,現(xiàn)已成為相關(guān)行業(yè)實(shí)現(xiàn)改造升級(jí)和可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。例如,在冶金行業(yè),基于辨識(shí)模型與深度學(xué)習(xí)相結(jié)合的礦漿品位智能檢測(cè)技術(shù)、礦漿粒度智能檢測(cè)技術(shù),以及礦漿酸堿度智能檢測(cè)技術(shù)賦能選礦設(shè)備,可提高礦漿濃度、粒度和物位等參數(shù)的檢測(cè)與控制精確度。遼寧排山樓金礦將其引入并使用后,精礦品位提高2%,物料消耗減少20%,使原有設(shè)備的節(jié)能活力被重新激發(fā)出來。
路徑三,賦能能源管理與碳排放監(jiān)測(cè)管理。制造業(yè)能源管理的難點(diǎn)在于能耗計(jì)量點(diǎn)多且分散在各生產(chǎn)車間、能源介質(zhì)種類多,導(dǎo)致通過人工獲取的能耗計(jì)量不及時(shí)、效率低,無法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析。賦能機(jī)理是基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化能碳管理系統(tǒng),自動(dòng)采集水、電、氣、熱等能源介質(zhì)消耗氨及碳排放數(shù)據(jù),進(jìn)而智能辨識(shí)和分析生產(chǎn)中存在的能效改進(jìn)機(jī)會(huì)點(diǎn), 定期給出準(zhǔn)確直觀的圖表分析結(jié)果,并形成合理的優(yōu)化用能方案。以能碳管控系統(tǒng)在某化工企業(yè)的應(yīng)用為例,通過對(duì)裝置