零碳先锋计划丨工业碳中和，这本白皮书写得明明白白！

2021年进博会期间，《西门子中国碳中和白皮书》正式发布，为重点产业碳中和目标的实现提供路线规划建议并分享全球实践经验。作为西门子中国落实“零碳先锋计划”的重要举措之一，白皮书逐一分析了工业、交通、建筑和能源等领域的减碳挑战与机遇，并提供西门子在这些领域的咨询、解决方案、创新科技及成功案例，为行业绿色发展提供指引。

以下是白皮书中针对工业领域的内容节选。

工业领域排放情景复杂，需构建多维度、全产业链覆盖的工业低碳发展体系

工业生产中，钢铁、石化、水泥等传统能源密集型产业的碳排放较高，其过程复杂且减碳成本高，因此一直以来被广泛认为是减碳高难领域。工业领域的碳中和之路存在诸多挑战。

首先，中国当前仍处于工业化发展阶段，能源消耗量仍在上升，针对能源的需求短期仍会持续增长。其次，中国工业结构以重工业为主，有大量使用煤炭与石油等化石能源的环节。另外，由于工业过程的复杂性，单一领域或单一工业过程的碳减排往往收效甚微。更紧迫的是，仅凭现有的可再生能源和电气化手段的应用，只能降低高耗能产业中少量低位热能部分的碳排放，无法解决因原料和高位热能而产生的绝大多数碳排放。

• 钢铁：

目前中国钢铁生产以长流程为主，烧结和高炉-转炉生产是碳排放核心环节；短流程电炉炼钢虽有明显碳排优势，但生产成本差距较大。

• 石油化工：

碳排放量比较集中且单个排放源排放量大且强度较高。

• 水泥：

主要碳排放来源于原料在煅烧过程中分解产生的大量二氧化碳排放以及生产能耗排放。

工业领域未来减排路径

政策规划端实现高排放行业产业升级

一方面，须严格控制传统高耗能行业新增产能，调整产品和产业结构；另一方面，通过政策鼓励并支持现代高技术产业和先进制造业、数字工业等新兴产业发展。

产品全生命周期能耗需求减量

鼓励探索在工业部门价值链的不同节点减少能源需求的可行性，针对重工业领域原料和生产过程的碳减排挖掘更大的潜力。同时，工业（尤其是制造业）拥有大量原始数据，行业整体应逐步转型，以数据驱动生产制造，通过人工智能、数字孪生等技术联通全局，找到非传统、高潜力的减碳环节。

• 开发设计阶段：鼓励企业选择量大面广、与消费者紧密相关、条件成熟的产品进行绿色设计开发，针对需要高碳排放生产路径的产品寻求替代解决方案，从源头减少碳排放。引导并支持发展循环经济，通过提高钢铁、塑料等关键材料的利用率和回收率来减少用能需求。
• 生产制造阶段：通过优化现有产能、升级通用设备、优化工艺流程以及应用数字化能效管理平台等节能改造手段，提高综合能源利用效率，释放工业节能潜力。

工业领域技术赋能减排

全生命周期的低碳设计

基于产品全生命周期低碳化的理念，借助相应设计平台和管理系统，从设计层面减少产品原材料消耗，实现产品轻量化，提高其生产运输效率，简化产品回收或报废流程，减少工业产品在全生命周期内的能源消耗和碳排放量。

低碳替代材料和增材制造

寻求合适的低碳材料进行替换，提高产品及原材料的回收利用率；发展增材制造技术，减少产品在生产制造过程中的原材料浪费；对高度定制化、非批量、不继续生产的产品部件采用增材制造，避免开模等流程的能耗浪费。

生产流程仿真优化与管理

利用基于数字孪生的生产流程建模与仿真技术，针对完整工艺流程建立精准的稳态及动态机理模型，实现虚拟世界和现实世界的互联互通，打破软件、服务和应用开发之间的壁垒，最终对现有生产工艺流程提供优化决策建议，减少产品在生产过程中的原材料和能源消耗。借助仿真优化，可以实现：

• 在设备综合效率（Overall Equipment Effectiveness，OEE）层面能够帮助企业减少设备空置时间，提高良品率，间接达到减排目的；
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• 在流程行业中，通过预测性维护可以减少关键设备非计划性启停，降低维护成本且能够避免造成严重的资源浪费与碳排放；
• 通过对能源数据进行采集、分析、处理，实现对能源绩效、能源计划、能源平衡、能源KPI考核等方面的管理和优化，提高能源使用效率。

高自动化的驱动链节能减排

采用高度自动化的先进设备零部件，提高设备整体能源利用效率。如通过高性能变频及伺服驱动随时调节速度和扭矩，确保传动系统即使在部分负载运行时也能高效运行；通过伺服驱动系统在设备工艺生产中实现精准控制与高阶动态响应，提高整体生产效率的同时减少能源消耗；运用具有能量回馈功能的变频器将工艺生产中的部分能量做反向传输，例如将制动能量转换为传动系统需要的动能。

另外，驱动链数字化可以利用虚拟仿真优化设计，识别错误的规划或过度设计；也可以通过云或边缘计算能力，高效采集并分析运行数据，实现故障预维护及能耗分析，最终达到有效减少整个传动系统碳排放的效果。

西门子最佳实践分享

可口可乐 — 漯河工厂能源管理系统

可口可乐漯河工厂与西门子密切合作，推行能源管理体系，建立自动、实时的能源数据采集系统，具备强大、灵活的能源数据分析，如班组、批次、时间区间；实现能源消耗与能源成本透明化，为成本分摊、绩效考核提供了一个公开、公平、公正的数据支撑平台。应用西门子能源管理体系后，可口可乐漯河工厂水利用率提升 20%，年节水量达8.2万吨，二氧化碳年排放量减少3,149吨，成为第一个通过 LEED 铂金级认证的快速消费品行业企业。

太古可口可乐生产线

河钢 — 数字化转型

河钢唐钢新区在建设过程中推动装备大型化、智能化和绿色化，达到全流程工艺的碳减排。西门子智能无人化料场（世界首座大规模的钢铁企业数字化料场）解决方案助力河钢唐钢新区实现绿色低碳无人化物流。河钢衡板冷轧轧钢生产的主要能源介质有电、水、压缩空气、乳化液等。西门子基于MindSphere的智慧轧机解决方案助力河钢衡板实现对生产过程的实时能源消耗信息的检测，进一步发现可利用的节能点，减少能源浪费，从而降低能源成本，提高企业效益。

河钢唐钢高强汽车板生产线

“西门子零碳先锋计划”

西门子已在中国启动“西门子中国零碳先锋计划”，以数字化创新和跨领域知识与经验，携手各方伙伴共创绿色生态，赋能打造端到端的零碳产业链，助力中国实现“双碳”目标。面向未来，西门子将持续在中国落实节能举措，加强精益和数字化生产，推动自身运营的减碳进程。此外，西门子力争至2025年在中国帮助超过500家重点供应商加速减碳步伐，助力数十个行业的上万家客户节能增效，推动产业绿色低碳转型。