曾佔全國碳排放量三成 一個佛山老工業園區如何「調節呼吸」
走進廣東佛山美的工業園西區,仔細看,許多畫面都有著呼吸一般的節奏。例如,自動化產線上機床的工序等待,機器人轉換機械臂方向時的啟停,電梯在辦公樓層之間來回升降……在美的樓宇科技自動化工程師淦述春的眼中,節能減碳的空間藏在這些「會呼吸」的細節裡。
本文獲《羊城晚報》授權轉載。
「機器人在停機等待的時候,機械臂的電機、驅動器等一直處於待機狀態,仍會消耗電能,我們控制機器人在空閒時進入耗電量極低的休眠狀態,減少裝置能耗。」在美的多聯式空調工廠裡,淦述春一路走走停停,向記者介紹生產中節能改造的亮點,「我們對真空箱進行變頻控制,如果沒有產品進入,它就會自動降低功率」。
「雙碳」目標下,佔據二氧化碳排放總量31%的工業園區成為降碳控碳的重要對象。從2021年起,建成已有20年的美的工業園西區開展了一場「呼吸調節實驗」,從老舊工業園區蛻變為零碳園區,在「一呼一吸」間實現零碳閉環。
把造空調、坐電梯的碳排放降下來
零碳園區,又稱為碳中和園區,即園區採取一系列措施減少的碳排放量要等於園區實際的碳排放量。
為將美的工業園西區溫室氣體的源頭一一找出來,負責零碳改造工程的美的樓宇科技事業部於2021年下半年開展了詳細的碳盤查,完成碳排放的「摸家底」。
碳盤查一般分五步,即「邊、源、算、報、查」。為何劃定園區這一邊界來實現碳中和?實際上,存量產業園區已成為減碳「硬骨頭」,目前中國存量產業園區碳排放佔全國碳排放的比重約達31%。在今年的廣東省兩會上,有政協委員建議,加大對存量轉型產業園區的減碳關鍵技術科研投入。「源」,則是找出排放源。美的工業園西區的主要碳排放源與其他工業園區類似,在於外購電力和燃氣的使用。
不過,有點特殊的是,這裡的產品基本都與氟機相關,就是以含氟溫室氣體(HFCs)為主要製冷劑的中央空調產品。「在生產過程中,我們要對產品注入冷媒,就可能產生冷媒的逸散,造成碳排放,在測試和回收階段同樣也會產生這種逸散。」美的樓宇科技研究院數位化業務架構中心負責人王坐中介紹。
建構零碳園區,最直接的思路是通過最佳化工藝和提高能效,把「呼」出溫室氣體的總量降下來。
對於製造企業,大量碳排放來自生產車間。「第一是採用冷媒的升級替換,採用更加環保的冷媒。第二是改進生產工藝,比如說有些銲接工序,原先是用燃氣的,現在改為電焊,效率更高;在冷媒回收階段,工藝升級後效率極大提高,回收裝置實現了冷媒的99%循環利用。」王坐中表示。
而暖通、電梯、照明三大系統基本上可以涵蓋辦公樓碳排放的50%-60%。對於暖通系統,美的工業園西區將舊空調換成了加裝數字感測器的MDV8多聯機,運行能效提升28%以上;對於電梯系統,數智電梯自帶能量回收模組,能將多載下行時的勢能轉化為電能。
用數位化平台監測園區「呼吸」
在減少了「呼」出二氧化碳的總量後,通過建設風電、光伏發電項目,來替代由化石能源佔主導的電網產生的同等電量,達到如同吸收二氧化碳的效果,是許多企業求解碳中和的做法。
減碳視線落在了大片的廠房屋頂。王坐中表示:「如果生產過程中用到了相當比例的綠電,就可以抵消掉一部分的碳排放量。」以多聯機工廠中來回奔跑的AGV小車為例,其動力就源於這些綠電。
在對能源供給側和消費側進行一番規劃後,如何將兩端協同起來,成為這場「呼吸調節實驗」推進的關鍵。
第一個調節工具就是儲能系統。一方面可利用白天和夜晚的電力峰谷價差節省用電成本,另一方面則提升了光伏系統的效率。「因為光伏發電並不是那麼穩定,波動性大,有時候外面陽光很好,但發出的電力當時用不掉,這時就要把多餘的太陽能儲存起來,等到晚上需要的時候再釋放出來。」王坐中解釋道。
要實現兩端的協同,一套數位化工具對於效率提升至關重要。
2021年11月,美的發佈了樓宇科技數位化平台iBUILDING,其中的碳管理系統,就如同園區的呼吸監測儀,不僅連接所有的能源生產側裝置,還可以將用能終端進行互聯。這套工具也被運用在碳排放源較為集中的生產車間。每個廠房的用電量都被接入系統,折算成碳排放數值,工廠管理者也可以自行設定上限,如果某階段碳排放超過預定數,管理者可以實地稽查,進行提前管控。
此外,碳盤查的「算」和「報」都實現了線上化,碳管理系統內建了不同能源需求場景的碳排放因子,輸入具體用量,就能自動換算為碳排放量,減少了大量統計的麻煩,能很快輸出碳排放報告。
成本壓力下零碳動力從何而來?
在這場「呼吸調節實驗」中,碳管理平台能讓冷冰冰的機器開口說話,並翻譯為人能「聽懂」的能源語言;而工業園區中的人的低碳意識和日常化,才是邁向零碳園區的根本動力。
在美的工業園區西區,員工無須刷證開閘,無須動手按電梯,僅憑一張臉,實現從園區大門到辦公座位的一路無感通行;訪客可掃描工位上的二維碼,對工位上的照明和空調進行按需調節,如午休時就能將照明光線調暗,同時也減少了碳排放,這些都是能直觀感知的減碳行為。
談到零碳意識覺醒,「90後」淦述春就是一個典型代表。2020年,淦述春大學畢業進入美的樓宇科技,主要負責自動化生產線的建設。
隨著2020年「雙碳」目標的提出,他開始兼職工廠節能減碳相關崗位,如今更將綠色製造和打造零碳產品作為工作重心之一。「美的工業園西區80%的產品都是出口的,我們必須要很清楚國外客戶的需求和市場動向,同時考慮怎樣計算產品的全生命週期碳排放,怎麼打造零碳產品。」
追問減碳的動力,如何平衡成本和回報始終是需要解決的一大問題。中國節能協會碳中和專業委員會副秘書長王挺曾表示,短期來看,企業建設零碳產業園,短期內只有投入沒有產出。
王坐中認為,雖然國外目前還未針對空調製造企業出台如「碳關稅」政策,但一些國外客戶會對產品的碳排放提出要求,例如要供應商提供產品的碳足跡報告;國內一些企業也越來越關注產品的碳足跡,「所以要提前做佈局和嘗試,把握住這一趨勢。」
以追尋產品的碳足跡為開端,碳諮詢、碳減排、碳金融等更多商業模式正被開拓出來。如對於有減碳需求的企業,美的樓宇科技對外輸出減碳經驗,為對方提供碳盤查、碳諮詢和減碳規劃等服務,包括落地節能減碳方案。
談到美的工業園西區這一零碳園區的實驗意義,王坐中坦言:「我們希望通過這個舊園區的改造,把技術成熟度提升上來,探索出新的商業模式。它對於我們規劃新的項目也非常有借鑑意義,如果從新項目的設計、建造、營運等步驟開始,就將『碳中和』或超低能耗的目標確定下來,成本就不見得很高了。」