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实现“双碳”目标,制造业何为
 
2030年前实现二氧化碳排放达到峰值、2060年前实现碳中和——用历史上最短的时长实现从碳达峰到碳中和,这是中国向全世界许下的庄严承诺。

在中国工程院院士李培根看来,人类生活的所有活动都可能存在碳足迹,而生产活动的碳足迹显然占据了大多数。“从原材料采购、处理、产品制造、交付运输、使用,一直到产品消费、废弃物处理,全生命周期都存在碳足迹。”

在陕西延长石油榆林煤化有限公司,工作人员查看二氧化碳捕集装置。

工业领域长期以来是我国二氧化碳排放的第一大户。相关数据显示,我国二氧化碳的排放70%以上来自工业生产或生成性排放。

工业,特别是其中的制造业,成为我国减少碳排放的主战场、实现“双碳”目标的关键。

“制造业只有实现全流程、全场的精细化控制、精细化操作、精细化管理,才能减少碳排放。”中国工程院院士、中南大学教授桂卫华日前在第二十四届中国科协年会上呼吁。

“双碳”目标引领绿色发展,正是此次年会的主题之一。桂卫华所说的精细化手段,就是智能技术。

不可盲目过早“去工业化”

工业碳排放多,产业结构调整成为各国的共识。“西方走的就是这条路,产业结构从工业化向信息化转变。”桂卫华指出,我国目前也是这个趋势。

制造业是工业的主力。相关资料显示,近年来,我国制造业增加值占GDP比重呈现下降趋势,从2010年的31.5%下降到2020年的26.2%。而以制造业闻名全球的德国和日本,这一比重大致稳定在20%左右。

相比发达国家,我国工业化、城镇化等进程目前尚未结束,但比重却在下降,应引起警惕。“不能盲目跟西方一样,为了降碳而去工业化。”桂卫华提醒,实现“双碳”目标,要走符合我国国情的高质量发展道路。他以美国为例指出,美国从20世纪80年代开始去工业化,碳排放大幅减少,但造成的结果是虚拟经济与实体经济倒挂,引发经济危机。近年来,美国提出“再工业化”,以占据全球制造业新的制高点。尽管目前美国制造业增加值占GDP的比重为11%多一点,看似不高,但“这并非意味着美国不要工业了,而是转移了,向全球转移”。

在桂卫华看来,我国是世界上工业品种种类最齐全的国家,在实现“双碳”目标的过程中,我们仍要保持这个优势。“制造业不能再下降了,这牵涉到供应链安全问题。”

“十四五”规划和2035年远景目标纲要提出,“坚持自主可控、安全高效,推进产业基础高级化、产业链现代化,保持制造业比重基本稳定,增强制造业竞争优势,推动制造业高质量发展”。

减排不是减生产力,必须处理好发展和减排的关系。桂卫华坦言,要在保持制造业稳定的基础上减少碳排放,“我们的降碳任务比西方国家艰巨”。

不能过早地“去工业化”,那就只能提高工业的效率,即用最少的碳排放实现最高的生产力。

我国工业效率如何?且看一组数据:2019年,我国制造业增加值为26.92万亿元,但制造业能源消费量为27.59亿吨,占全国能源消费总量的56.77%;单位制造业增加值能耗为1.02吨标煤/万元,是美国2016年单位制造业增加值能耗2.7吨标煤/万美元的两倍多。

可见,可提升的空间很大。但,如何实现?

“大量用新技术,大量走创新之路。”桂卫华说。

这些技术创新,包括清洁能源的利用、生产工艺的改进、智能技术的融合应用,以及碳捕获收集、储存和再利用等。其中,智能技术以及由此实现的智能制造,在当下显得尤为重要。

业内人士认为,要减少碳排放,必须实时监测工业生产各个环节的二氧化碳来自哪儿、排放了多少、排放到哪里去,然后实现低碳运行及智能调控。在这个过程中,工业互联网、大数据、人工智能、5G、云计算等新一代信息技术可发挥重要作用。

“对于排放监测问题,急需加大数据集成,通过全生命周期的设计形成生态设计标准,构筑智能评估体系,实现全生命周期全产业链、全方位的污染控制。”中国工程院院士、中南大学教授柴立元提出。

中国工程院院士、生态环境部环境规划院院长王金南和环境规划院碳达峰碳中和研究中心执行主任蔡博峰近期在《求是》杂志撰文指出,智能制造在应对碳排放、防止气候变暖领域存在巨大潜能。“在加强新一代信息技术与制造业融合方面,着力推动数字孪生、物联网等智能技术的工业应用,推进生产过程智能化,全面提升企业研发、生产、管理和服务智能化水平,以提质增效带动节能降耗。”

周济院士也认为,智能制造是先进制造技术与新一代信息技术的深度融合,它贯穿于产品、生产、服务等制造全生命周期的各个环节及相应系统的优化集成,可以不断提升企业的产品质量、效益、服务水平,推动制造业创新、绿色、协调、开放、共享发展。

在中国科协年会上,李培根分享了一个案例:很多企业建有数据中心,这种超大号的机房十分耗电。某企业在其数据中心安装上千个传感器,用来收集温度、电量、耗电率等各种数据,然后训练深度神经网络,由此建立人工智能程序,智能调控用电,最终将电力利用效率提升了15%。

百度也在年会上分享了他们在“算碳”“管碳”方面的方案。比如,将深度学习平台与工业互联网平台相融合,实时预测企业的用水量,再通过智能化算法动态调控泵站的压力、流量等,每天可以省大量的电耗,实现按需供水。

“减碳,没有数字技术、智能技术的支撑,是不可想象的。”李培根强调,传统产业要加快智能化。

华中科技大学教授沈卫明认为,智能制造的目的是提升各个环节的效率,只要智能技术能在某一个节点上提高效率、保证质量、降低成本、保护环境,那就是智能制造。“也许没有给企业盈利带来很多收获,但是从‘双碳’角度来说,可以降低能耗、减少碳排放,带来的是社会效益。”

现实的困境是,并非所有企业都能掌握智能技术。沈卫明接触过一些企业,发现它们倾向于从盈利角度考虑问题,不愿投资智能技术和智能制造。

王金南和蔡博峰建议,围绕能源、电力、工业、交通、建筑以及生态碳汇等领域的技术发展需要,加强科技落地和难点问题攻关,采用产学研相结合模式推进技术创新成果转化应用。

“科技界一定要下现场,不下现场怎么知道企业的痛点难点?不知道痛点难点怎么有针对性地解决问题?”桂卫华呼吁科技界与产业界多交流,在交流过程中与企业实现精准对接、一体技术攻关。

作为科技工作者的团体,中国科协近三年来组织全国学会组建“科创中国”科技服务团,引导广大科技工作者走访企业,深入挖掘地方产业和企业的技术需求,有针对性地开展特色科技服务。目前,已组建“新一代信息技术科技服务团”“智能产业科技服务团”等400多个(次),动员万余名院士专家为试点城市近4000家企业解难题、促升级,其中就包括“双碳”问题。

“科技服务团将建立长效的服务机制,把科技人才和资源导入到地方。”中国科协学会服务中心主任刘亚东说。

这意味着,在科技界与产业界的联合下,将有更多企业借助技术升级实现更低的碳排放。当然,除了“双碳”,这种合作机制还将带给我们更大的想象和发挥空间。
 
 
2030年前实现二氧化碳排放达到峰值、2060年前实现碳中和——用历史上最短的时长实现从碳达峰到碳中和,这是中国向全世界许下的庄严承诺。

在中国工程院院士李培根看来,人类生活的所有活动都可能存在碳足迹,而生产活动的碳足迹显然占据了大多数。“从原材料采购、处理、产品制造、交付运输、使用,一直到产品消费、废弃物处理,全生命周期都存在碳足迹。”

在陕西延长石油榆林煤化有限公司,工作人员查看二氧化碳捕集装置。

工业领域长期以来是我国二氧化碳排放的第一大户。相关数据显示,我国二氧化碳的排放70%以上来自工业生产或生成性排放。

工业,特别是其中的制造业,成为我国减少碳排放的主战场、实现“双碳”目标的关键。

“制造业只有实现全流程、全场的精细化控制、精细化操作、精细化管理,才能减少碳排放。”中国工程院院士、中南大学教授桂卫华日前在第二十四届中国科协年会上呼吁。

“双碳”目标引领绿色发展,正是此次年会的主题之一。桂卫华所说的精细化手段,就是智能技术。

不可盲目过早“去工业化”

工业碳排放多,产业结构调整成为各国的共识。“西方走的就是这条路,产业结构从工业化向信息化转变。”桂卫华指出,我国目前也是这个趋势。

制造业是工业的主力。相关资料显示,近年来,我国制造业增加值占GDP比重呈现下降趋势,从2010年的31.5%下降到2020年的26.2%。而以制造业闻名全球的德国和日本,这一比重大致稳定在20%左右。

相比发达国家,我国工业化、城镇化等进程目前尚未结束,但比重却在下降,应引起警惕。“不能盲目跟西方一样,为了降碳而去工业化。”桂卫华提醒,实现“双碳”目标,要走符合我国国情的高质量发展道路。他以美国为例指出,美国从20世纪80年代开始去工业化,碳排放大幅减少,但造成的结果是虚拟经济与实体经济倒挂,引发经济危机。近年来,美国提出“再工业化”,以占据全球制造业新的制高点。尽管目前美国制造业增加值占GDP的比重为11%多一点,看似不高,但“这并非意味着美国不要工业了,而是转移了,向全球转移”。

在桂卫华看来,我国是世界上工业品种种类最齐全的国家,在实现“双碳”目标的过程中,我们仍要保持这个优势。“制造业不能再下降了,这牵涉到供应链安全问题。”

“十四五”规划和2035年远景目标纲要提出,“坚持自主可控、安全高效,推进产业基础高级化、产业链现代化,保持制造业比重基本稳定,增强制造业竞争优势,推动制造业高质量发展”。

减排不是减生产力,必须处理好发展和减排的关系。桂卫华坦言,要在保持制造业稳定的基础上减少碳排放,“我们的降碳任务比西方国家艰巨”。

不能过早地“去工业化”,那就只能提高工业的效率,即用最少的碳排放实现最高的生产力。

我国工业效率如何?且看一组数据:2019年,我国制造业增加值为26.92万亿元,但制造业能源消费量为27.59亿吨,占全国能源消费总量的56.77%;单位制造业增加值能耗为1.02吨标煤/万元,是美国2016年单位制造业增加值能耗2.7吨标煤/万美元的两倍多。

可见,可提升的空间很大。但,如何实现?

“大量用新技术,大量走创新之路。”桂卫华说。

这些技术创新,包括清洁能源的利用、生产工艺的改进、智能技术的融合应用,以及碳捕获收集、储存和再利用等。其中,智能技术以及由此实现的智能制造,在当下显得尤为重要。

业内人士认为,要减少碳排放,必须实时监测工业生产各个环节的二氧化碳来自哪儿、排放了多少、排放到哪里去,然后实现低碳运行及智能调控。在这个过程中,工业互联网、大数据、人工智能、5G、云计算等新一代信息技术可发挥重要作用。

“对于排放监测问题,急需加大数据集成,通过全生命周期的设计形成生态设计标准,构筑智能评估体系,实现全生命周期全产业链、全方位的污染控制。”中国工程院院士、中南大学教授柴立元提出。

中国工程院院士、生态环境部环境规划院院长王金南和环境规划院碳达峰碳中和研究中心执行主任蔡博峰近期在《求是》杂志撰文指出,智能制造在应对碳排放、防止气候变暖领域存在巨大潜能。“在加强新一代信息技术与制造业融合方面,着力推动数字孪生、物联网等智能技术的工业应用,推进生产过程智能化,全面提升企业研发、生产、管理和服务智能化水平,以提质增效带动节能降耗。”

周济院士也认为,智能制造是先进制造技术与新一代信息技术的深度融合,它贯穿于产品、生产、服务等制造全生命周期的各个环节及相应系统的优化集成,可以不断提升企业的产品质量、效益、服务水平,推动制造业创新、绿色、协调、开放、共享发展。

在中国科协年会上,李培根分享了一个案例:很多企业建有数据中心,这种超大号的机房十分耗电。某企业在其数据中心安装上千个传感器,用来收集温度、电量、耗电率等各种数据,然后训练深度神经网络,由此建立人工智能程序,智能调控用电,最终将电力利用效率提升了15%。

百度也在年会上分享了他们在“算碳”“管碳”方面的方案。比如,将深度学习平台与工业互联网平台相融合,实时预测企业的用水量,再通过智能化算法动态调控泵站的压力、流量等,每天可以省大量的电耗,实现按需供水。

“减碳,没有数字技术、智能技术的支撑,是不可想象的。”李培根强调,传统产业要加快智能化。

华中科技大学教授沈卫明认为,智能制造的目的是提升各个环节的效率,只要智能技术能在某一个节点上提高效率、保证质量、降低成本、保护环境,那就是智能制造。“也许没有给企业盈利带来很多收获,但是从‘双碳’角度来说,可以降低能耗、减少碳排放,带来的是社会效益。”

现实的困境是,并非所有企业都能掌握智能技术。沈卫明接触过一些企业,发现它们倾向于从盈利角度考虑问题,不愿投资智能技术和智能制造。

王金南和蔡博峰建议,围绕能源、电力、工业、交通、建筑以及生态碳汇等领域的技术发展需要,加强科技落地和难点问题攻关,采用产学研相结合模式推进技术创新成果转化应用。

“科技界一定要下现场,不下现场怎么知道企业的痛点难点?不知道痛点难点怎么有针对性地解决问题?”桂卫华呼吁科技界与产业界多交流,在交流过程中与企业实现精准对接、一体技术攻关。

作为科技工作者的团体,中国科协近三年来组织全国学会组建“科创中国”科技服务团,引导广大科技工作者走访企业,深入挖掘地方产业和企业的技术需求,有针对性地开展特色科技服务。目前,已组建“新一代信息技术科技服务团”“智能产业科技服务团”等400多个(次),动员万余名院士专家为试点城市近4000家企业解难题、促升级,其中就包括“双碳”问题。

“科技服务团将建立长效的服务机制,把科技人才和资源导入到地方。”中国科协学会服务中心主任刘亚东说。

这意味着,在科技界与产业界的联合下,将有更多企业借助技术升级实现更低的碳排放。当然,除了“双碳”,这种合作机制还将带给我们更大的想象和发挥空间。
 
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