智能網聯汽車制造工廠碳減排貢獻研究

中圖分類號：U461.99 文獻標志碼：B DOI：10.19710/J.cnki.1003-8817.20240393

Research on Carbon Emission Reduction Contribution of Intelligent Connected Automobile Manufacturing Factories

Zhu Changjun， Bao Qilong， Zhang Wei （Anhui Chery Green Energy Ecological Technology Co.，Ltd.，Wuhu 241000）

Abstract：Inorder to study thecontributionof intellgent connected automobile manufacturing factories to carbon emissionreduction，this paper investigates energyconsumptionof conventionalautomobile manufacturing factoriesand intelligentconnectedautomobilemanufacturing factories in termsofconstruction，process，operationand management， and production process，calculated energy consumption and carbon emission indexes of the conventional factories and theintellgentconnectedfactoriesandanalyzesenergyconsumptionand carbonemission.Thestudy finds that the constructionandoperationof the inteligentconnectedautomobile manufacturingfactories canachieve effctivecontrol of total energy consumption and intensityand total carbon emissionand intensity，reduceenergyconsumptionand substantially reduce carbon emissions.

Key words： Intelligent connected automobile manufacturing factory，Carbon emision，Carbon reductio

1前言

在全球氣候變化的大背景下，碳減排成為世界各國關注的焦點。我國積極推進力爭于2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和的“雙碳”戰略。“雙碳”戰略要求汽車制造業加快轉型升級，降低能源消耗和碳排放強度2。政府出臺了一系列政策，如對新能源汽車進行補貼3]、對企業能耗雙控和碳排放雙控提出要求[4-5]等，以推動汽車產業向綠色低碳方向發展。同時，加強了對碳排放的監測和管理，建立了嚴格的碳排放核算和報告制度，促使汽車制造企業采取切實有效的減排措施。

國際上，眾多國家和地區制定了碳政策。例如，歐盟推出了嚴格的碳排放交易體系（EmissionsTradingSystem，ETS），對企業的碳排放進行配額限制和交易管理。美國制定了一系列溫室氣體排放標準和法規，要求汽車制造商不斷提高燃油效率，減少車輛的碳排放。

汽車制造業作為能源消耗和碳排放的重點行業，在國內、外碳政策的壓力下，必須積極探索創新，實現綠色低碳發展。智能網聯技術的發展為汽車制造工廠的碳減排提供了新的途徑。

2智能網聯汽車制造工廠與碳減排途徑

2.1智能網聯技術在汽車制造中的應用與特點

智能網聯技術是將物聯網、大數據、人工智能、云計算等新一代信息技術與汽車制造深度融合的產物。在汽車制造工廠中，這些技術的應用涵蓋了生產設備的智能化控制、生產流程的數字化管理、供應鏈的協同優化以及產品質量的實時監測等。利用物聯網技術，工廠內的各類設備可實現互聯互通，實時傳輸生產數據，為生產決策提供依據。大數據和人工智能技術則能夠對海量的生產數據進行分析和挖掘，預測設備故障，優化生產排程，提高生產效率。

智能網聯汽車制造工廠具有高度自動化、柔性化和數字化的特點。高度自動化的生產線減少了人工干預，提高了生產效率和產品質量的穩定性。柔性化生產系統能夠快速響應市場需求的變化，實現多車型、小批量的定制化生產。數字化技術則貫穿于整個生產過程，實現了設計、生產、銷售等環節的信息無縫對接，提高了企業的運營管理水平[9]

2.2 碳減排途徑

2.2.1 優化生產流程

精益生產理念強調消除生產過程中的浪費，包括過度生產、庫存積壓、等待時間等。通過實施精益生產，汽車制造工廠能夠減少不必要的能源和資源消耗，從而降低碳排放[0]。采用準時制生產方式，可根據客戶訂單精確安排生產計劃，從而減少庫存，降低用于存儲和管理庫存的能源消耗。

借助智能算法和傳感器技術，對生產設備進行實時監測和智能化調度。根據生產任務的優先級和設備的運行狀態合理分配設備資源，可避免設備的空轉和低效運行，提高能源利用效率，減少碳排放[]。

2.2.2 能源管理與優化

利用智能能源監測系統對能源消耗進行實時監測和數據采集。通過分析能源數據，確定能源消耗的高峰時段和高能耗環節，針對性地采取節能措施。如調整生產計劃，避開能源消耗高峰時段，或對高能耗設備進行節能改造。

在工廠屋頂、停車場等空間安裝太陽能光伏板、微風發電機，利用太陽能、風能等可再生能源發電。同時，儲存多余電能供夜間或能源供應不足時使用，減少對傳統化石能源的依賴，降低碳排放。

2.2.3 智能物流與供應鏈管理

利用智能物流系統，結合地理信息系統和實時交通數據，規劃最優的零部件運輸路徑，減少運輸距離和運輸次數，降低物流環節的能源消耗和碳排放。

制定碳減排目標和行動計劃。通過優化供應商的生產流程、選擇環保型原材料等方式，實現整個供應鏈的碳減排。

3智能網聯汽車制造工廠碳減排的成效 評估

3.1 指標體系建立

科學、全面的能耗指標和碳排放指標體系是評估智能網聯現代化汽車制造工廠碳減排成效的基礎。根據汽車制造工廠生產實際情況，設立工廠單位面積電力消耗量、單位面積天然氣消耗量、單位面積熱力消耗量、單位車輛電力消耗量、單位車輛天然氣消耗量、單位車輛熱力消耗量、工廠直接碳排放量、工廠間接碳排放量、工廠碳排放總量、工廠單位車輛生產碳排放量、工廠單位面積碳排放量等指標[2]。

3.1.1工廠碳排放總量

汽車工廠碳排放總量主要包括核算邊界內的化石燃料燃燒所產生的排放、使用電力和購入熱力環節產生的二氧化碳排放，計算如下：

E=E_c+E_c+E_r

式中： E 為工廠溫室氣體排放總量， E_c 為化石燃料燃燒產生的溫室氣體排放量， E_E 為使用電力產生的溫室氣體排放量， E_T 為購入熱力產生的溫室氣體排放量。

3.1.2工廠直接碳排放量

工廠直接排放量是指產生自工廠邊界范圍內

的相關溫室氣體排放源，主要為化石燃料燃燒排放，計算如下：

式中： FC_i 為第 i 種化石燃料的消耗量， NCV_i 為第 i 種化石燃料的低位發熱量， CC_i 為第 i 種化石燃料的單位熱值含碳量， OF_i 為第 i 種化石燃料的碳氧化率，44/12為二氧化碳與碳的相對分子質量之比。

3.1.3工廠間接碳排放量

工廠間接排放量是指能源使用產生的間接排放，產生自工廠生產活動使用的電力、熱力，例如辦公區、生產區、生活區的空調系統、照明系統、供暖系統等用電、用熱產生的碳排放量，計算如下：

E_E=AD_E×EF_E

E_T=AD_T×EF_T

式中 ：AD_E 為使用電量， EF_E 為電力碳排放因子， AD_T 為購人熱量， EF_T 為熱力排放因子。

3.1.4工廠單位車輛生產碳排放量

工廠單位車輛生產碳排放量是指一個完整年度內工廠碳排放總量與生產車輛數量的比值，計算如下：

E_pc=E/AD_c

式中： E_PC 為工廠邊界范圍內每生產一輛車產生的碳排放量， AD_c 為工廠一個完整年度內生產車輛數量。

3.1.5工廠單位面積碳排放量

工廠單位面積碳排放量是指一個完整年度內工廠碳排放總量與工廠占地面積的比值，計算如下：

E_pA=E/AD_A

式中： E_PA 為工廠邊界范圍內單位面積的碳排放量， AD_A 為工廠占地面積。

3.1.6工廠單位面積能耗

工廠單位面積能耗是指一個完整年度內工廠電力、熱力和天然氣消耗量與工廠占地面積的比值，計算如下：

E_pag=E_c/AD_A

式中： E_PAE 為工廠邊界范圍內單位面積的電力消耗量， E_E 為工廠電力消耗總量， E_pAT 為工廠邊界范圍內單位面積的蒸汽消耗量， E_T 為工廠蒸汽消耗總量， E_PAG 為工廠邊界范圍內單位面積的天然氣消耗量， E_G 為工廠蒸汽消耗總量。

3.1.7工廠單位車輛生產能耗

工廠單位車輛生產能耗是指一個完整年度內工廠電力、熱力和天然氣消耗量與工廠生產車輛數量的比值，計算如下：

式中： E_PCE 為工廠邊界范圍內每生產一輛汽車的電力消耗量， E_PCT 為工廠邊界范圍內每生產一輛汽車的蒸汽消耗量， E_PCG 為工廠邊界范圍內每生產一輛汽車的天然氣消耗量。

3.2 減排成效分析

本研究通過調研常規汽車制造工廠和智能網聯汽車制造工廠設計、建設、能源系統等現狀，收集了生產過程各環節能耗數據，運用機械設備制造行業碳排放核算等方法核算了工廠邊界范圍內碳排放量，從碳排放總量和碳排放強度指標對智能網聯工廠減排成效進行量化。

3.2.1 常規工廠能耗與碳指標

表1為常規工廠活動數據和排放因子，根據現場調研和數據收集，常規工廠直接排放計算天然氣消耗產生碳排放，間接排放計算電力消耗和熱力消耗產生的碳排放，數據均來源于在線監測計量表。常規工廠年產量為250000輛，占地面積為 。常規工廠的能耗指標和碳排放指標如表2、表3所示。

3.2.2 智能網聯工廠能耗與碳指標

表4為智能網聯工廠活動數據和排放因子，根據現場調研和數據收集。智能網聯工廠用能類型與常規工廠相同，直接排放計算天然氣消耗產生碳排放，間接排放計算電力消耗和熱力消耗產生的碳排放，數據均來源于在線監測計量表。常規工廣年產量為200000輛，占地面積為 831330m² 。智能網聯工廠的能耗指標與碳排的指標如表5、表6所示。

3.2.3 節能減排貢獻分析

由表7可知，智能網聯汽車制造工廠相比常規汽車制造工廠單位面積能耗大幅降低，其中，單位車輛制造電力消耗基本持平，其他指標均降幅明顯。

由表8可知，智能網聯汽車制造工廠相比常規汽車制造工廠在碳排放總量和碳排放強度上均大幅降低。

4結束語

智能網聯現代化汽車制造工廠在碳減排方面具有巨大的潛力，是節能減排有效途徑之一。通過優化生產流程、能源管理、材料選用和物流供應鏈等環節，智能網聯汽車制造工廠實現了碳排放總量控制和碳排放強度控制，大幅降低了碳排放，是實現汽車制造碳減排、綠色可持續發展的有效措施，但在推進智能網聯技術應用和碳減排的過程中，仍面臨著技術、成本、法規等多方面的問題。

隨著技術的不斷進步、成本的逐漸降低以及法規政策的日益完善，智能網聯現代化汽車制造工廠將在碳減排領域發揮更大作用。同時，汽車制造業的碳減排經驗也將為其他工業領域提供有益的借鑒。

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