文 | 卡盧比

“雙碳”背景下，能效基準將作為高耗能行業供給側改革的依據，數字化轉型則給以工業為代表的高耗能產業更多低碳化的空間。

就碳排放結構而言，中國的碳排放主要集中于工業及能源，其中工業領域占碳排放比例約四成。因此，降低工業部門高耗能制造業碳排量，對于實現碳中和目標非常關鍵。

當前，一場以碳中和為引領、以高新數字技術為依托的產業革命正在中國乃至全球范圍內快速展開。

一方面，數字技術應用于綠色經濟領域，能夠有效促進節能減排目標的達成，助力全球應對氣候變化；另一方面，綠色經濟理念能夠降低數字經濟的碳排放，幫助數字經濟實現更具環境友善性的可持續發展。

在兩者融合的道路上，西門子已經在實踐的道路上走出了相當一段距離。在2021年第四屆進博會上，西門子發布了《西門子中國碳中和白皮書》（下稱白皮書），指出工業領域排放情景復雜，需構建多維度、全產業鏈覆蓋的工業低碳發展體系。

在白皮書發布之際，西門子全球執行副總裁，西門子中國董事長、總裁兼首席執行官肖松博士表示，“西門子針對重點產業的發展情況和減碳痛點，賦能不同企業的脫碳之路，助力中國實現‘雙碳’目標。”

直擊工業減碳痛點

中國碳排放總量大，碳排放強度高于全球平均水平，同時面臨經濟社會現代化和碳減排的雙重挑戰。

“經濟發展與減碳并非不可調和的矛盾，重點在于解決之道。”在2022年西門子數字化工業集團管理層新年溝通會上，西門子（中國）有限公司執行副總裁、西門子大中華區數字化工業集團總經理王海濱向界面新聞記者指出。

根據全球能源互聯網發展合作組織的研究，中國碳排放的大戶依次是電力、工業、交通和建筑，幾乎貢獻了全國碳排放量90%以上，工業約占36%。

工業部門是中國能源消費、溫室氣體排放的大戶，是中國第一大終端能源消費與碳排放領域，因此降低工業部門高耗能制造業碳排量，對于實現碳中和目標至關重要。

工業領域排放情景復雜，需構建多維度、全產業鏈覆蓋的工業低碳發展體系。工業領域中，鋼鐵、石化、水泥等傳統能源密集型產業的碳排放較高，其過程復雜且減碳成本高，因此一直以來被廣泛認為是減碳高難領域。

白皮書指出，工業減碳的難點主要體現在四個方面：一是當前中國仍處于工業化發展階段，能源消耗量仍在上升，能源需求短期仍會持續增長；二是中國工業結構以重工業為主，有大量使用煤炭與石油等化石能源的環節；三是由于工業過程的復雜性，單一領域或單一工業過程的碳減排往往收效甚微；四是僅憑現有的可再生能源電氣化手段，只能降低高耗能產業中少量低位熱能部分的碳排放，無法解決因原料和高位熱能而產生的絕大多數碳排放。

從減排路徑看，白皮書指出，一方面可以在政策規劃端促進高排放行業產業升級，如嚴控高耗能行業新增產能及通過政策鼓勵支持高技術產業和先進制造業、數字工業等新興產業發展。

另一方面，可以通過產品的全生命周期能耗需求減量，以數據驅動生產制造，通過人工智能、數字孿生等技術聯通全局，找到非傳統、高潛力的減碳環節。

以河鋼集團有限公司（下稱河鋼）為例，早在2016年，河鋼就與西門子建立全面戰略合作伙伴關系。

西門子先后為河鋼唐鋼新區“無人”料場、河鋼衡板冷軋軋鋼生產數字化以及河鋼石鋼工廠搬遷打造數字化工廠等提供了相應的解決方案以及軟硬件支持。

2020年10月底，河鋼石鋼新區正式投產。在工廠建設中，西門子利用虛擬仿真技術搭建河鋼石鋼新區的數字化雙胞胎，提前完成工藝流程驗證及工廠布局優化，把數字化融入工廠從設計階段到建設階段再到運維階段的全流程，從而幫助河鋼石鋼做到生產透明、降本增效、優化運維以及節能降耗。

王海濱指出，“工業企業是能耗大戶，其碳減排的效果對中國‘雙碳’目標的實現至關重要。作為碳減排的主力軍，工業企業需要梳理需求，明確規劃，并在推進碳中和的道路上及時發現問題，總結問題，從而促進技術發展的不斷進步與良性循環。”

在工信部中國信息通信研究院發布的一份關于數字化碳中和的報告中指出，數字技術主要從降低生產及制造設備能耗、改善工藝流程、工業原料及廢料的再利用、工業能源綜合管理等方面賦能工業節能減排，結合各部分數字技術賦能成效與各部分的總體占比，數字技術賦能工業減碳比例大致為 13%-22%。

助力工業實現數字化轉型

“數字化是中國工業綠色發展的重要推動力，數字化與前沿技術的融合創新，將為企業節能減排，實現‘雙碳’目標提供根本動能。”王海濱表示。

他進一步指出，業界對于減碳方面的路徑已有一定的共識，主要包括能源審計和碳足跡計算、直接與間接碳排放的技術解決方案、碳捕集與封存以及碳交易等。

減碳最首要的就是要厘清碳排放的來源，對于工業產品而言，碳足跡的精算至關重要。在2021年第四屆進博會期間，西門子基于區塊鏈的產品碳足跡可信精算與追溯解決方案獲得由TüV南德意志集團頒發的“西門子產品碳足跡可信精算與追溯系統評估聲明書”。

該技術通過工業邊緣計算，精確追蹤控制器產品生產過程的碳足跡；并針對產品供應鏈產生的碳排放，通過區塊鏈技術，構建一個加密的信任網絡。

目前解決方案已經在西門子安貝格工廠和成都數字化工廠的PLC產線上成功應用，同時，西門子SIMATIC S7-1500 COMPACT 的兩款PLC產品已完成碳足跡核查。

從賦能減排的技術實現方式來看，白皮書指出，西門子可以從四個方面對工業減碳賦能。

首先，在全生命周期的低碳設計方面，西門子基于產品全生命周期低碳化的理念，借助相應設計平臺和管理系統，從設計層面減少產品原材料消耗，實現產品輕量化，提高其生產運輸效率，簡化產品回收或報廢流程，減少工業產品在全生命周期內的能源消耗和碳排放量；

其次，在低碳替代材料和增材制造方面，白皮書指出可以尋求合適的低碳材料進行替換，提高產品及原材料的回收利用率；發展增材制造技術，減少產品在生產制造過程中的原材料浪費；對高度定制化、非批量、不繼續生產的產品部件采用增材制造，避免開模等流程的能耗浪費；

此外，在生產流程仿真優化與管理方面，利用基于數字孿生的生產流程建模與仿真技術，針對完整工藝流程建立精準的穩態及動態機理模型，實現虛擬世界和現實世界的互聯互通，打破軟件、服務和應用開發之間的壁壘，最終對現有生產工藝流程提供優化決策建議，減少產品在生產過程中的原材料和能源消耗。

另外，在高自動化的驅動鏈節能減排方面，可以采用高度自動化的先進設備零部件，提高設備整體能源利用效率。

在太古可口可樂與西門子的合作項目中，西門子為其量身打造了制造信息系統，并將在兩年內推廣至其18家工廠的近100條產線，實現了太古可口可樂所有工廠年節電約1000萬千瓦時，減少7500噸碳排放。

數字化企業解決方案是西門子的核心產品，旨在為各種規模的企業提供適合的產品，并為整個價值鏈的整合和數字化提供一致的解決方案及服務。西門子的數字化企業解決方案針對具體行業的需求進行了優化，幫助客戶縮短產品開發時間，同時提高生產流程的靈活性和效率。

考慮到更深層次的數字化轉型，西門子將人工智能、邊緣計算、工業 5G、自主處理系統、區塊鏈和增材制造等尖端技術融入到西門子的數字化企業解決方案中，從而推動信息技術和運營技術的融合，實現數據的智能化使用。

供應鏈減碳也是西門子關注的重點。西門子認為工業產品的碳排放超過90%產生于供應鏈流程。只有通過貫穿供應鏈的跨環節、跨行業的合作，才能實現產品碳足跡的精準測算與減碳。

鑒于此，西門子發起了用于在生產商、供應商、客戶、合作伙伴之間交換產品碳足跡數據的 Estainium 生態，并在2021年底首次推出一款用于產品碳足跡信息記錄、精準計算、可信共享以及查詢的解決方案SiGreen，可實現貫穿供應鏈全程的碳排放數據可信交換，并可與企業自身數據進行整合，從而獲得真實的產品碳足跡信息。

“西門子數字化工業集團主要從兩大維度為客戶實現雙碳目標提供技術支持。”王海濱解釋道，一是變頻器、高效電機、能源管理軟件等數字化和自動化產品是企業節能減排的有力抓手；二是隨著中國“雙碳”目標的制定，新能源等相關產業飛速發展，而數字化技術被更廣泛地應用其中。

他認為，“不同于‘彎道超車’，‘雙碳’可能倒逼企業轉換‘新賽道’、謀劃‘新布局’，并循序漸進、持之以恒地推進轉型。”

在前不久發布的《“十四五”智能制造發展規劃》中明確提出，到2025年，中國70%的規模以上制造業企業要基本實現數字化網絡化，建成500個以上引領行業發展的智能制造示范工廠。

“這讓我倍感鼓舞，數字化、智能化無疑是中國制造業未來發展的正確方向，西門子將繼續推動中國工業數字化轉型的規模化發展，但還有很長的路要走。”王海濱說道。