进击的“零碳工厂”
来源:物联网智库发布时间:2023-03-101289浏览
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作者：Ada
物联网智库 原创
导读
随着AI、数字孪生等技术脱虚向实，进而与5G、智能制造、智慧工厂深度融合，加之“双碳目标”所引领的绿色革命也已经席卷制造业，工业碳管理、虚拟电厂等创新应用得以实现落地。
刚刚结束的2022年，可以说是工业转型的关键一年。一方面，我国工业互联网产业规模破万亿，并且诞生了多项行业标准，在平台、网络、系统架构等方面进行了统一，为行业深化发展肃清部分障碍；另一方面，随着AI、数字孪生等技术脱虚向实，进而与5G、智能制造、智慧工厂深度融合，加之“双碳目标”所引领的绿色革命也已经席卷制造业，工业碳管理、虚拟电厂等创新应用得以实现落地。数字科技助力工业碳管理
在一众率先响应绿色革命的传统行业中，工业制造作为能源资源消耗和碳排放的重点领域，是我国实现“双碳目标”的重要突破口。据统计，工业能耗占全社会总能耗的70%左右。在我国工业从高速发展转向高质量发展之际，低碳化也成为工业数字化转型的主旋律。
“双碳目标”确立以后，工业领域内的一众高能耗产业也在积极响应。包括钢铁、石油化工、建筑材料在内的几个重点工业领域均发布了具体的降碳目标与计划，而且不约而同地将碳达峰时间定在2025年，比国家目标提前了5年。这对于一贯的排碳大户而言，无疑将在总量供给、能源结构方面带来新的挑战。
在这样背景下，越来越多的工厂开始了绿色化改造。随着国家光伏产业的发展逐步由集中式电站专项BIPV、BAPV的应用方式，园区的建筑集群特性注定了其在低碳化升级方面可以有更多“技巧”，合理利用光伏发电等清洁能源，发展屋顶光伏、分散式风电、多元储能等应用，其本身就可已成为能源生产的重要平台。此外，工厂生产、制造环节，也就是用能侧，对能耗占比较大的暖通设备、生产设备进行绿色替代，也是在硬件侧实现低碳的关键。
不过，相比一般的住宅和商业综合体，工厂园区场景复杂，系统壁垒高，许多工厂甚至建设运营超过数十年，生产工艺早已定型，这也是工厂能源消耗难以汇总、量化的主要症结所在。亟待建立建筑集群的智慧管理运营体系，实时监测园区内的能耗变化，协同管理生产能耗、建筑基础能耗、办公能耗，并及时调整高能耗应用。
其次，减碳如瘦身，科学合理的目标与路径同样重要，过于激进的目标容易扰乱生产节奏，得不偿失，而过于保守的目标又很难实现碳中和目标，同时，制造企业往往缺乏能源管理、规划的相关经验。
所以，在工业企业实现零碳的过程中，数字科技至关重要。一方面，数字科技可以实现能效可视化，实时监控工厂运行状况便于及时调整，对整个工厂、整个企业的能源结构有一个清晰的认知。另一方面也能够在长期的数据积累中找到更加贴合企业实际情况的减碳路径，而这往往需要企业基于对自身业务的深刻理解来进行，可视化分析可谓是事半功倍的好工具。当然，还有通过物联网、5G技术的智慧运营，甚至碳汇交易。
在今年2月23日举办的“数智楼宇·TRUE手可及”第二届楼宇科技TRUE大会上，美的集团副总裁兼楼宇科技事业部总裁管金伟重磅发布“GREEN FOR ONE”双碳战略，提供建筑全链路绿色低碳产品服务，积极投身全场景低碳行业解决方案，以iBUILDING全面数字化底层能力支撑，助力各界应对低碳产业转型挑战。
在“硬件设备+数字科技”的“软硬”组合拳下，越来越多的工厂，打破了“碳中和”的最后一公里。以美的楼宇科技打造的“零碳工厂”荆州工厂为例，就采用了“新能源+数字化平台+绿色暖通”的组合型解决方案。在最初的能源结构认知阶段，iBUILDING零碳咨询服务，从工厂顶层进行零碳路径规划，覆盖规划设计、施工、运营、改造四个阶段，提出零碳解决方案的设备提效（LED照明、变频技术应用）、系统提效（高效机房、高效空压机房、工艺循环冷却水、生产流线优化、智能照明、智慧运营IOC）、能源提效（太阳能光伏发电、高效储能）三大举措。
数字化平台在整个园区实现零碳的过程中居功至伟，它不仅实现了工厂能耗可视化，推动产业链上下游共同协作、高效整合，同时整合园区安防、物流等多个系统，实现了工厂数字化升级。
以碳管理为例，在目标制定阶段，iBUILDING碳管理系统，通过数字孪生技术，实现工厂碳盘查和碳核查“边、源、算、报、查”全过程管理，支持可量化各类的碳排源管理，溯源高碳排放原因，助力运营方准确落实碳减排工作；分析特定场景重要碳排放指标，精细掌握碳排放分布、趋势和异常，还可以输出详细碳盘查报告。
此外，基于iBUILDING智慧能源管理系统，该工厂实现了能源实时监控、动态分析、优化控制，通过能源优化控制，可降低运维成本30%，节省车间耗电量5-20%。
虚拟电厂开启工业数字化新畅想
可以说，在碳中和时代，利用各种感应设备、数字孪生、云平台、5G通讯和软件平台，让制造业的零碳发展呈现出了更多的条件，当然，在数字经济时代，也为工业企业领域创造了更多可能。
当数字科技赋能碳管理，更多的商业模式也因此诞生。以电力工业为例，电网在新型电力系统中，需要广泛聚合与调控需求侧多元资源，虚拟电厂因此诞生。
2022年8月底，特斯拉发布了“虚拟电厂”项目，召集了加州数千个安装了公司旗下家用储能电池Powerwall的用户，共同组成分布式虚拟发电厂。当加州电网因为某天天气特别炎热而需要额外的电力供应时，这些用户可以通过将储存的电量返回电网，获得每千瓦时2美元的报酬，有用户近3个小时就赚到了75美元（约合人民币510元左右）。
也是在当年8月，深圳供电局成立了国内首个虚拟电厂管理中心，建成国内首家网地一体虚拟电厂运营管理云平台，在某种程度上，这也标志着我国虚拟电厂建设的探索进入了全新阶段。
然而，尽管有产业需求与利好政策的双重驱动力牵引，我国虚拟电厂建设仍然存在着诸多挑战，例如目前的市场化电力交易机制尚不健全，虚拟电厂的盈利颇受限制；地方的配电网建设尚不健全，导致我国试点的虚拟电厂多为负荷类虚拟电厂，分散式电源的上网严重不足；技术方面，虚拟电厂由大量设备互联构成，存在消纳电量核算难度大、效率低等问题。
也正因此，数字化平台在虚拟电厂中的应用，更好的联通了负荷侧和发电侧，为电力交易提供柔性支撑。
以深圳虚拟电厂管理中心的碳管理平台为例，依托iBUILDING设备管理及柔性负荷云平台，发挥美的楼宇科技在暖通设备上的技术优势，扩大负荷侧可调节资源接入规模，实现负荷侧需求响应、现货市场、辅助服务市场的商业模式和产业化应用，带动源网荷友好互动。而这种模式也正在被并以深圳为试点，复制到广东、广西、云南、贵州和海南五省虚拟电厂的落地应用。
可以说，虚拟电厂本质也是通过数字化手段聚合并协调分布式能源参与电力市场运作的软件平台。而通过先进信息通信技术和软件系统，实现分布式电源、储能系统、可控负荷、微网、电动汽车等分布式能源的聚合和协同优化，将为电力工业带来更多的想象。
写在最后
综上所述，目前，我国正处于从制造大国迈向制造强国的重要阶段，数字科技无疑是重要的牵引力，物联网、AI、5G、数字孪生等新一代信息技术与工业环节的深度融合催生出了一批切中行业痛点的创新应用，而以美的楼宇科技为代表的企业，以低碳为切入点，将自身积累的数字化转型经验注入工业领域，深耕零碳工厂、虚拟电厂、工业园区等细分场景，助力“智造”升级！
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