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2021年進博會期間，《西門子中國碳中和白皮書》正式發布，為重點產業碳中和目標的實現提供路線規劃建議并分享全球實踐經驗。作為西門子中國落實“零碳先鋒計劃”的重要舉措之一，白皮書逐一分析了工業、交通、建筑和能源等領域的減碳挑戰與機遇，并提供西門子在這些領域的咨詢、解決方案、創新科技及成功案例，為行業綠色發展提供指引。

以下是白皮書中針對工業領域的內容節選。

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

工業生產中，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。工業領域的碳中和之路存在諸多挑戰。

首先，中國當前仍處于工業化發展階段，能源消耗量仍在上升，針對能源的需求短期仍會持續增長。其次，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。另外，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。更緊迫的是，僅憑現有的可再生能源和電氣化手段的應用，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。

• 鋼鐵：

目前中國鋼鐵生產以長流程為主，燒結和高爐-轉爐生產是碳排放核心環節；短流程電爐煉鋼雖有明顯碳排優勢，但生產成本差距較大。

• 石油化工：

碳排放量比較集中且單個排放源排放量大且強度較高。

• 水泥：

主要碳排放來源于原料在煅燒過程中分解產生的大量二氧化碳排放以及生產能耗排放。

工業領域未來減排路徑

政策規劃端實現高排放行業產業升級

一方面，須嚴格控制傳統高耗能行業新增產能，調整產品和產業結構；另一方面，通過政策鼓勵并支持現代高技術產業和先進制造業、數字工業等新興產業發展。

產品全生命周期能耗需求減量

鼓勵探索在工業部門價值鏈的不同節點減少能源需求的可行性，針對重工業領域原料和生產過程的碳減排挖掘更大的潛力。同時，工業（尤其是制造業）擁有大量原始數據，行業整體應逐步轉型，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。

• 開發設計階段：鼓勵企業選擇量大面廣、與消費者緊密相關、條件成熟的產品進行綠色設計開發，針對需要高碳排放生產路徑的產品尋求替代解決方案，從源頭減少碳排放。引導并支持發展循環經濟，通過提高鋼鐵、塑料等關鍵材料的利用率和回收率來減少用能需求。
• 生產制造階段：通過優化現有產能、升級通用設備、優化工藝流程以及應用數字化能效管理平臺等節能改造手段，提高綜合能源利用效率，釋放工業節能潛力。

工業領域技術賦能減排

全生命周期的低碳設計

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。

低碳替代材料和增材制造

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。

生產流程仿真優化與管理

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。借助仿真優化，可以實現：

• 在設備綜合效率（Overall Equipment Effectiveness，OEE）層面能夠幫助企業減少設備空置時間，提高良品率，間接達到減排目的；
• 在流程行業中，通過預測性維護可以減少關鍵設備非計劃性啟停，降低維護成本且能夠避免造成嚴重的資源浪費與碳排放；
• 通過對能源數據進行采集、分析、處理，實現對能源績效、能源計劃、能源平衡、能源KPI考核等方面的管理和優化，提高能源使用效率。

高自動化的驅動鏈節能減排

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。如通過高性能變頻及伺服驅動隨時調節速度和扭矩，確保傳動系統即使在部分負載運行時也能高效運行；通過伺服驅動系統在設備工藝生產中實現精準控制與高階動態響應，提高整體生產效率的同時減少能源消耗；運用具有能量回饋功能的變頻器將工藝生產中的部分能量做反向傳輸，例如將制動能量轉換為傳動系統需要的動能。

另外，驅動鏈數字化可以利用虛擬仿真優化設計，識別錯誤的規劃或過度設計；也可以通過云或邊緣計算能力，高效采集并分析運行數據，實現故障預維護及能耗分析，最終達到有效減少整個傳動系統碳排放的效果。

西門子最佳實踐分享

可口可樂 — 漯河工廠能源管理系統

可口可樂漯河工廠與西門子密切合作，推行能源管理體系，建立自動、實時的能源數據采集系統，具備強大、靈活的能源數據分析，如班組、批次、時間區間；實現能源消耗與能源成本透明化，為成本分攤、績效考核提供了一個公開、公平、公正的數據支撐平臺。應用西門子能源管理體系后，可口可樂漯河工廠水利用率提升 20%，年節水量達8.2萬噸，二氧化碳年排放量減少3,149噸，成為第一個通過 LEED 鉑金級認證的快速消費品行業企業。

太古可口可樂生產線

河鋼 — 數字化轉型

河鋼唐鋼新區在建設過程中推動裝備大型化、智能化和綠色化，達到全流程工藝的碳減排。西門子智能無人化料場（世界首座大規模的鋼鐵企業數字化料場）解決方案助力河鋼唐鋼新區實現綠色低碳無人化物流。河鋼衡板冷軋軋鋼生產的主要能源介質有電、水、壓縮空氣、乳化液等。西門子基于MindSphere的智慧軋機解決方案助力河鋼衡板實現對生產過程的實時能源消耗信息的檢測，進一步發現可利用的節能點，減少能源浪費，從而降低能源成本，提高企業效益。

河鋼唐鋼高強汽車板生產線

“西門子零碳先鋒計劃”

西門子已在中國啟動“西門子中國零碳先鋒計劃”，以數字化創新和跨領域知識與經驗，攜手各方伙伴共創綠色生態，賦能打造端到端的零碳產業鏈，助力中國實現“雙碳”目標。面向未來，西門子將持續在中國落實節能舉措，加強精益和數字化生產，推動自身運營的減碳進程。此外，西門子力爭至2025年在中國幫助超過500家重點供應商加速減碳步伐，助力數十個行業的上萬家客戶節能增效，推動產業綠色低碳轉型。