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工业制造“碳中和”,有戏?

本文作者:何思思 2021-04-20 21:59
导语:电力系统革命是实现碳中和关键环节

“2030年碳达峰 2060年碳中和”

——这是2021年国家重点任务之一。 

工业制造“碳中和”,有戏?

“碳中和”意味着经济社会活动引起的碳排放,和商业碳汇等活动抵消的二氧化碳,以及从空气中吸收的二氧化碳量相等。

“碳中和”的概念是通过拥有等量碳汇或国外碳信用冲抵自身碳排放,来实现净碳排放接近于零。

在这一重点任务公布以来,可谓给很多企业都带来了困扰,尤其是工业制造企业。

中国一直非常重视工业制造业的发展,据世界银行公布的数据显示,在世界500多种主要工业产品当中,中国有220多种工业产品的产量居全球第一。 

工业制造“碳中和”,有戏?

除此之外,目前,我国已形成完整的工业体系,拥有41个工业大类、207个工业中类、666个工业小类,形成了独立完整的现代工业体系,是全世界唯一拥有联合国产业分类中全部工业门类的国家。

目前,我国已成为制造大国并朝着制造强国的方向不断迈进。

在国家设置的短、中、长期三个目标也充分体现了其对制造业的高度重视:

短期目标:到2025年,迈入制造强国行列。

中期目标:到2035年,我国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平。

长期目标:到2049年,制造业大国地位更加巩固,综合实力进入世界制造强国前列。

在此基础下,结合当前工业体系、产品、门类以及发展速度可以看出,工业制造业将成为国民经济发展的中坚力量。

工业制造业喊口号,提前5年实现碳中和 

众所周知,工业是能源消耗的主要领域。

工业制造“碳中和”,有戏?

资料来源:国家发改委,国家能源局,HGFR

据统计,工业能耗占全社会总能耗的70%左右。专家分析,在能源消费侧,能源总量和强度“双控”将加强,降低高耗能制造业碳排放量、实现“绿色制造”是我国实现碳中和目标的关键一步。

作为能源消耗高密集型行业,钢铁、建材、金属有色等行业是当前碳排放量的大户,在国家“碳中和 碳达峰”的要求下,势必会对这些高能耗产业在总量供给、能源结构方面带来新的挑战。

2020年,钢铁行业碳排放总量占全国15%左右;

工业制造“碳中和”,有戏?

2020年,建筑材料工业二氧化碳排放中,燃料燃烧过程排放同比上升0.7%,工业生产过程排放同比上升4.1%;

2020年,水泥工业二氧化碳排放12.3亿吨,同比上升1.8%,其中的电力消耗可间接折算约合8955万吨二氧化碳当量。 

2020年,有色金属工业碳排放量约6.5亿吨,占全国总排放量的6.5%。

在“碳达峰、碳中和”愿景下,高能耗产业不得优化产业布局,调整能源结构及供给方式等,同时国家发改委也提出了新要求——研究制定钢铁、有色金属、建材等行业碳达峰方案。

国家有关部门研究的《有色金属行业碳达峰实施方案》征求意见,初步提出:到2025有色金属行业力争率先实现碳达峰,2040年力争实现减碳40%。 

中国石油和化学工业联合会与12家主要石油化工企业、5家化工园区联合签署并共同发布《中国石油和化学工业碳达峰与碳中和宣言》,力争2025年左右实现碳达峰。 

为推动水泥等领域碳达峰,中国建筑材料联合会发出《推进建筑材料行业碳达峰、碳中和行动倡议书》,提出我国建筑材料行业要在2025年前全面实现碳达峰,水泥等行业要提前在2023年前率先实现碳达峰。 

《钢铁行业碳达峰及降碳行动方案》已形成修改完善稿,初步定为2025年前实现碳排放达峰;到2030年,碳排放量较峰值降低30%,预计将实现碳减排量4.2亿吨。

从几个重点工业公布的碳达峰碳中和行动方案中可以看到一个共同点,均提出在2025年实现碳达峰,比国家目标提前了5年。

在这次“双碳”的探索路上,不管是国家、地方政府还是作为碳排放大户的工业制造企业都肩负着重要的责任。

中国石化茂名石化执行董事尹兆林建议,要运用市场化机制和相关政策对碳排放进行全面、严格管控,并适时开征碳税,切实调动地方政府、企业节能降碳的主动性、积极性,打造低碳竞争力。

目前,全国多省市也部署了做好碳达峰、碳中和的各项工作,制定2030年前碳排放达峰行动方案,优化产业结构和能源结构,推动煤炭清洁高效利用,大力发展新能源。

电力系统革命是实现碳中和关键环节 

煤炭是我国工业的主要燃料和原料,其占能源消费总量的比重直接决定了工业单位能源消费碳排放量的多少。

工业制造“碳中和”,有戏?

长期以来,煤炭在我国能源结构中占比接近70%,成为我国工业碳排放水平较高的一个重要原因。

所以就提出了要形成“以电代煤”的能源结构,降低对煤炭的需求。  

根据国际能源署(IEA)统计,2019年中国碳排放总量113亿吨,能源领域碳排放量98亿吨,占全国总量的87%,其中,电力行业碳排放42亿吨,占全国总量的37%。

因此,实现碳达峰、碳中和,能源电力行业任务最重、责任最大,将承担主力军作用。为加快向“以电代煤”能源结构转变的步伐。近年来,我国不断在电力低碳转型方面发力,并取得了显著成效。

加快新能源的发展。截至2020年底,中国风电、太阳能发电装机分别达到2.8亿、2.5亿千瓦,占世界风电、太阳能发电装机的34%、33%,均居世界首位。中国新能源已形成完整的技术研发和生产制造产业供应链体系。新能源发电成本不断下降,近10年陆上风电、光伏发电成本分别下降40%和82%。

大力实施实现电能替代。形成“以电代煤”能源结构,2016年以来累计电能替代电量超过9000亿千瓦时。建成覆盖全国主要高速公路的“九纵九横两环”电动汽车城际快充网络,打造世界上规模最大的智慧车联网平台,新能源汽车保有量突破500万辆。

加大可再生能源大规模开发利用。在碳达峰、碳中和目标下, 2021-2030 年非化石能源(如核能、水能、风能、太阳能等)消费年均增长 6.9%,到 2030 年占一次能源消费比例达 25%。预计 2021-2030 年煤炭消费增速-1.8%,到 2030 年消费占比降至 40%以下。

煤电实现清洁高效利用。目前,86%的煤电机组完成了超低排放改造,全国供电煤耗降至305克/千瓦时,过去10年下降28克/千瓦时,相当于年减少煤炭消耗1.4亿吨、减排二氧化碳4亿吨。煤电装机占比历史上首次降至50%以下。 

工业制造“碳中和”,有戏?

据《中国2030年能源电力发展规划研究及2060年展望》报告显示,2060年将淘汰煤炭,清洁能源装机将成为主导电源,装机占比超过90%。

2030年、2050年、2060年,中国清洁能源装机将分别增至25.7亿、68.7亿、76.8亿千瓦,分别占比67.5%、92%和96%,实现能源生产体系全面转型。

另一方面,数字化作为能源系统转型的重要手段,是驱动未来能源可持续发展的重要动力,只有更数字化,才能更低碳化。 

在发展新能源的过程中,赋予电力系统以数字化技术成为了重要课题。 

构建新型电力系统,充分利用数字技术和智慧能源技术,在传统电力系统基础上,增强灵活性和柔性,提高资源优化配置能力,实现多能互补、源网荷储高效协同,有效平衡新能源的波动性、随机性和不确定性,实现智慧友好。 

工业制造“碳中和”,有戏?

加快向以新能源为主体的新型电力系统转变,改变电力系统的结构形态:

从高碳电力系统,变为深度低碳或零碳电力系统;

从以机械电磁系统为主,变为以电力电子器件为主;

从确定性可控连续电源,变为不确定性随机波动电源;

从高转动惯量系统,变为弱转动惯量系统。 

中国国家能源局局长章建华表示,中国下一步将大力发展非化石能源,构建以新能源为主体的新型电力系统, 推动绿色低碳技术实现重大突破、加快能源消费方式绿色转型和加强清洁能源转型国际合作,推动碳达峰、碳中和目标的实现。

构建以新能源为主体的新型电力系统,意味着风电和光伏将是未来电力系统的主体,煤电降成辅助性能源。

基于数字化技术,新型电力系统在实现碳中和的优势主要体现在:

首先,通过网络平台可以实现互联互通,发挥电网的优势,可获取不同季节、不同时间、不同地区风光水火等发电资源的使用情况,及时实现跨地区跨流域补偿调剂等,实现各类资源的充分共享。

其次,通过新一代信息技术与电力技术进行深度融合,可改变传统能源电力配置方式,向信息化、智慧化、互动化方向转变。

再者,高弹性的电网灵活柔性。电网具备充足的调峰调频能力,可实现灵活柔性控制,增强抗扰动能力,保障多能互补,更好地适应新能源发展需要。

最后,相比于传统的电力系统,新型电力系统安全可控。实现交流与直流、各电压等级协调发展,建设新一代调控系统,筑牢安全“三道防线”,有效防范故障发生以便做出及时响应。 

国家电网董事长、党组书记辛保安曾指出,新能源具有随机性、波动性、间歇性,构建以新能源为主体的新型电力系统,是能源电力行业服务碳达峰、碳中和的重要责任和使命。

工业制造“碳中和”,有戏?

在日前召开的中央财经委员会第九次会议上提到,要构建清洁低碳安全高效的能源体系,控制化石能源总量,着力提高利用效能,实施可再生能源替代行动,深化电力体制改革,构建以新能源为主体的新型电力系统。

实现“双碳”的新路径——工业互联网

实现碳中和首先要调整能源结构,构建多元清洁的能源供应体系;其次要提升能源效率,形成绿色低碳的环境友好型发展模式。 

但目前以工业硬件设备的更新迭代为依托的碳减排技术难度大、成本高,且碳排放数据获取方式周期长、缺乏系统化的技术支撑。

在数字经济大趋势下,工业互联网通过全面构建人、机、物的互联,有效支持工业制造全要素、全产业链、全价值链信息的全面链接,大力提升了生产管理能效,减少了资源消耗,成为生产力提升与环境友好之间的新平衡点,推动碳减排工作迈上新台阶,助力实现碳中和目标。

工业制造“碳中和”,有戏?

国家工业互联网标识解析体系

其中,容易被人们忽视的标识解析体系成为了工业互联网技术助力碳中和实现的重要路径之一,其通过赋予每一个实体物品和虚拟资产唯一的“身份证”(标识),推动数据自由流动、便捷交互,解决制造业企业在信息化过程中存在的数据孤岛难题,实现供应链上下游的全流程管理。 

在国家标识解析体系方面,截至目前,国家顶级节点共5个,包括北京、上海、武汉、广州、重庆;二级节点平台已上线90多个,成为三级节点的企业超一万家,标识注册量已突破百亿大关。

中国信息通信研究院党委副书记刘多介绍到,随着越来越多的工业互联网标识解析二级节点启动上线,以及相关应用的逐步深入,我国工业互联网标识解析体系建设已经初步形成。

工业互联网应用覆盖国民经济30多个重点行业,涌现出智能化制造、网络化协同、个性化定制、服务化延伸和数字化管理五大典型新模式。

其中,绿色供应链标识解析二级节点,是经广东省通信管理局批准建设、重点培育的国家工业互联网基础设施的一部分,旨在通过工业互联网标识体系解决目前绿色供应链的管理难题。

标识解析应用可提升绿色供应链管理效率

绿色供应链是一种综合考虑环境影响和资源效率的现代供应链模式,但因其涉及链条较长、主体较多,加之企业间信息化不足,导致绿色供应链管理存在难追溯、难协同、智能化不足等问题,管理效率普遍较低。

工业制造“碳中和”,有戏?

绿色供应链体系

绿色供应链标识解析二级节点以绿色供应链上的利益相关方为主体,专注于为绿色供应链企业和绿色产品提供万物互联入口。其另辟蹊径,通过赋予每一个绿色原料、绿色产品、绿色工艺等唯一的“身份证”(绿码),将绿色供应链管理从传统模式转变为云上的、数字化新模式,从根本上改善目前绿色供应链难管理、难追溯、难监控的问题,提升绿色供应链管理能效,促进供应链上下游各企业绿色发展。

绿码·绿色供应链应用系统以国家工业互联网标识解析体系为依托、以“一物一码”为载体,实现产品的全生命周期管理及供应链数据的全面实时互联,优化企业生产管理,助力企业打造绿色、低碳的供应链体系。

同时,依托绿码·绿色供应链系统,企业每个生产环节的碳足迹都可以实时监控、记录及分析,大大提升了碳排放数据获取的精准性、便捷性,便于企业有针对性地对高碳排放环节进行节能减排改进,助力企业实现碳中和目标。

(1)推动生产制造数字化,提升生产能效

(2)促进供应链管理数字化,增大管理能效

(3)延伸绿色服务,助推全民参与碳中和

工业制造业实现碳达峰、碳中和并不是一蹴而就的,而是一场持久战,需要国家、政府以及企业的共同努力。(雷锋网(公众号:雷锋网)雷锋网雷锋网)

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