数字碳中和优秀企业实践案例集 工业篇（2024年）

数字碳中和优秀企业实践案例集工业篇 (2024年) 中国信息通信研究院泰尔终端实验室2024年1月 版权声明 本报告版权属于中国信息通信研究院，并受法律保护。 转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的，应注明“来源：中国信息通信研究院”。违反上述声明者，本院将追究其相关法律责任。 前言 由二氧化碳等温室气体排放引起的全球气候变暖已经成为本世纪人类面临的最大挑战之一，及早实现碳中和、保护地球家园已达成全球共识。数字技术对碳中和具有重要促进作用，中国信息通信研究院面向钢铁、建材、石化化工及其他行业公开征集数字技术赋能碳中和的案例，经过公开征集、初期筛选等环节，最终在多项案例中遴选出15个典型案例，形成《数字碳中和优秀企业实践案例集工业篇 （2024年）》案例集，为政府部门和企业推进工业脱碳提供有力借鉴和参考。 案例聚焦数字技术赋能钢铁、建材、石化化工及其他行业，遴选“减排效益好、示范效应强”的典型应用，从案例简介、技术应用、赋能效果等方面介绍应用案例，形成可复制可推广的路径模式，助推数字技术在工业领域的应用场景落地，助力我国新型工业化绿色低碳高质量发展。 一、背景概述1 二、流程制造业：钢铁2 （一）攀钢5G低碳智慧矿山方案2 （二）宝钢股份数字化碳管理平台5 （三）智能控制冶金感应加热技术及装备7 （四）冷轧产线智慧排程系统10 三、流程制造业：建材14 （五）冀东水泥智慧能源管理系统14 （六）华新水泥数字化管控中心18 四、流程制造业：石化化工20 （七）东明石化一体化能源管理与过程自动化20 （八）石科院氢气资源高效利用技术22 五、离散制造业26 （九）华为数字化低碳供应链管理26 （十）联想供应链科学减碳ESG数智平台28 （十一）三菱电机碳中和战略与实践32 （十二）施耐德电气端到端“灯塔工厂”36 （十三）万帮数字“星星充电”移动能源网38 六、数字产业41 （十四）广东电信韶关数据中心AI节能调优及间接蒸发冷却技术应用41 （十五）北京市气象局数据中心数字化节能减排49 图15G低碳智慧矿山3 图2一种用于大功率分时控制的逆变模组结构10 图3规则引擎应用12 图4多工序联动的一体化排程技术13 图5智慧能源管理系统17 图6华新水泥数字化管控中心19 图7石科院氢气资源高效利用技术路线24 图8以绿色低碳目标为牵引的供应链数字化26 图9纸件标签信息上云27 图10供应链ESG数智化平台功能框架29 图11智能化绿色制造理念33 图12生产管理与能源管理互联的智能化能源管理系统34 图13面向工厂等需求侧的电动汽车充放电及分布式能源的智能管理系统35 图14AI节能平台架构示意图42 图15液冷AI节能算法原理示意图44 图16AI节能算法拓扑示意图45 图17AI在线推理原理图45 图18推理步骤图46 图19推理决策的过程图46 图20干模式运行示意图47 图21湿模式运行示意图48 图22混合模式运行示意图48 图2345℃温水水冷技术50 一、背景概述 近年来，我国工业发展迅速，工业体系不断健全，总体规模不断扩大，工业领域节能提效工作取得积极进展，工业企业节能降耗成效显著。然而，工业依然是我国能源消费和碳排放的重点领域，其能源消费总量占全国能源消费总量超过60%。因此，工业绿色低碳转型成为我国实现碳达峰碳中和目标和新型工业化的必经之路。 当前，我国聚焦高端化、智能化、绿色化，深入推进数字化与绿色化融合创新，重点部署数字技术赋能全社会降碳。《信息通信行业绿色低碳发展行动计划（2022-2025）》将“赋能全社会降碳促达峰”作为重点任务之一，提出以各行业数字化、智能化、绿色化转型需求为导向，以产业绿色低碳转型、居民低碳环保生活和城乡绿色智慧发展等领域为重点，加快提升数字技术与垂直行业应用深度融合的服务供给能力，助力经济社会数字化绿色化转型。《工业领域碳达峰实施方案》指出要推动数字赋能工业绿色低碳转型，强化企业需求和信息服务供给对接，加快数字化低碳解决方案应用推广。 随着数字技术的逐渐成熟，数字技术与能源、工业、交通、建筑、农业、城市等各行业的应用场景也日渐丰富，虚拟电厂、数字工厂、智慧出行、智慧医疗、智慧教育等应用场景层出不穷。在工业领域，通过数字技术优化生产工艺，模拟生产工序，自主完成最优物料配比、质量检测、入库出库等一系列工序，避免能源资源浪费，提高能源资源利用效率，达到环保设备效率最优化、生产制造效率最佳化的生产效果。 从本次征集的应用案例来看，主要聚焦数字技术赋能钢铁、建材、石化化工及其他行业中的优秀企业降碳，选取的案例其成果已落地并具备代表性，其中包含案例简介、技术应用、赋能效果等方面。形成的《数字碳中和优秀企业实践案例集工业篇（2024年）》，以期为政府部门和企业推进工业脱碳提供有力借鉴和参考，助力我国工业绿色低碳高质量发展。 二、流程制造业：钢铁 （一）攀钢5G低碳智慧矿山方案 1.案例简介 攀钢集团矿业有限公司，始建于上世纪60年代中期的三线建设时期。作为攀钢高炉冶炼的主要原料供应基地，公司拥有钒钛磁铁矿、白云石矿等矿山。2022年生产铁精矿1336.28万吨、钛精矿150.56万吨、冶金辅料矿83万吨，铁精矿产量位居全国前列，钛精矿产量持续保持全国第一。 在“双碳”的推动下，传统矿山如何在加快数智化转型步伐的同时，进一步体现“绿色”与“可持续发展”是当前矿山发展面临的重要问题。攀钢联合华为打造5G智慧矿山项目，在实现钻机、电铲、矿用卡车单点智能化作业基础上，打通穿、采、运全流程的智能化，聚焦智能化生产、无人化物流、数字化运维、AI质检、网络化协同及工业互联网平台建设等，提升安全生产效率，降低能源资源消耗，推进产业智能化、绿色化融合发展。 图15G低碳智慧矿山 来源：攀钢集团矿业有限公司 2.技术应用 在网络规划优化阶段，针对矿山办公网、控制网、视频网等多张矿山生产经营所需网络，对业务进行精准画像，按照整体架构进行网络规划，构建架构最优、传输资源利用率最高，机房空间资源最省、能源动力配套极简的ICT基础设施建设与网络演进方案。 网络优化与业务演进阶段，针对业务需求变化对矿山专网进行持 续调优，让矿山网络网随业动、精准高效。以多网合一为目标，最终打造出可实现无障碍覆盖的精准、极简、智能运作的目标网络。 ICT基础设施建设部分，将绿色锂电、自然风空调与云化资源等绿色技术运用到矿山边缘数据中心和网络基础设施建设中，推出了绿色低碳的网络与边缘基础设施，通过“源（绿色电力）、蓄（绿色蓄冷）、用（智能用冷）”三元组，年度电费得到下降。 5G+OICT融合实现矿山无障碍远程操控，支撑绿色矿山低碳、安全、智能、高效开采。华为通过利用5G技术大带宽、低延时和广连接优势，将为矿山生产各系统提供统一优质的通信网络，有效提高开采过程设备互联和人机交互能力，矿产资源开采实现高效智能化。通过矿山设备的智能化升级，用5G远控改造，将现场作业人工撤离生产现场，拉远到安全舒适的远程操控中心。 大数据+AI加持，做好能源大管家工作，助力矿山经营的“智能管控”与矿山能源的“精打细算”。矿山清洁能源，如风、光发电受气候条件和环境因素的影响较大，具有强随机性、间歇性和波动性，难免会有能源浪费。通过矿山端边网云协同的数字化集成，让矿石流、能源流、数据流三江共入绿海，通过运用人工智能技术，实现复杂因素影响下的能源长短期预测和动态调度。 3.赋能效果 在ICT基础设施建设方面，年度电费下降20%，实现边缘数据中心绿色能源的高效使用。不止为企业节约了成本，更响应国家号召在环境保护，绿色能源使用的可持续发展上做出表率。 在矿山无障碍远程操控方面，实现矿山生产的“本质安全”，同时由于设备实现智能作业，矿工只需在旁监控其流程运作顺畅，一人可同时操控5台矿车，大大提高人工效率以及设备使用率。此外，基于5G的精确实时定位技术、设备到设备（D2D）物联通信技术，可实现精准定向开采，从而提高矿产资源开采品质。 在大数据+AI加持方面，引导电力系统达到源–荷互济，用AI实现矿山能源的“精打细算”。 （二）宝钢股份数字化碳管理平台 1.案例简介 2017年12月全国碳排放权交易体系启动，2021年6月全国市场建成，2021年7月16日正式启动上线交易。首批纳入的为电力行业，宝钢股份目前尚未纳入全国统一碳市场，但已从2014年起陆续参与上海、湖北和广东三个地方碳市场。地方碳市场政策各不相同，碳排放核算规则不一致，碳配额价格不同，各市场之间无法通用，但各钢铁公司对于碳履约的财务处理方式相同。 宝钢股份数字化碳管理平台，基于工业互联网架构，构建于云边协同大数据中心上，集成各生产单元生产、质量、能源、环保排放、资源综合利用、运输、出厂、销售、检化验、财务等系统的海量实时数据，进行实时碳管理模型运算，动态跟踪公司各单元碳排放、实现基于数字化平台的在线双碳创新应用。 2.技术应用 平台依托宝钢股份大数据中心，采用云计算、大数据、人工智能 等技术，汇集碳相关数据，覆盖公司全流程、全工序、全品种，包含碳核算、碳足迹、碳资产三大核心模块。 （1）构建组织碳核算框架，实现碳核算 企业碳核算是按照相关标准，对企业范围内碳排放的相关参数进行收集、统计、记录，并将所有排放相关数据进行计算、累加，得到企业温室气体排放总量的一系列活动。 （2）构建“LCA产品碳足迹”管理功能 依据LCA方法论，采用矩阵运算法则，将LCA业务模型按照实际生产路径的顺序，代入LCA算法模型矩阵内部，进行多维度统一的LCA运算，生成LCI清单的元数据模型。使用物料平衡法对数据合法性进行校验，输出结果，全面评价产品对生态环境的影响，提供产品碳足迹。 产品碳足迹模块，实现了宝钢四基地厚板、薄板、硅钢、条材、钢管产品，明细到卷的产品碳足迹计算。基于海量的产品碳足迹结果数据及与之关联的生产过程活动数据，可进行丰富、灵活、多维度的碳足迹分析，支撑公司能源结构优化、产品降碳减排。 （3）构建“碳资产”管理功能 碳资产管理模块基于宝钢股份参与国内碳市场取得的经验，整合各级碳市场的碳排放交易系统、配额注册登记系统、CCER系统、碳排放报告系统以及企业内部的碳资产管理信息，面向11家控排单元构建股份公司统一的碳资产及交易数据管理功能，为钢铁行业进入全国碳交易市场做好充分准备，支撑各基地及单元的碳排放履约过程， 降低碳履约成本。模块提供公司配额管理、排放管理、交易管理、履约管理过程中的信息查询、履约报告生成、交易及履约分析等功能，为股份层面内部交易协调、督导提供数据依据，实现碳资产数据滚动更新，实时监测配额盈缺。 3.赋能效果 碳管理水平：宝钢股份数字化碳管理平台遵循国际ISO14064、ISO14067等系列标准，依据LCA方法论建模，并首次对相关范围排放进行了核算；包含了组织碳、产品碳，是一套全面的企业“双碳”应用数据平台以及公司全品种的碳排放和碳足迹计算平台，完善了股份公司碳管理体系工作。 经济效益：数字化碳管理平台投运后，配合创新能源管理和节能技术提升，宝山基地吨钢碳排放强度从2.16左右下降到1.98以下。 按宝山基地的产能规模推算，假设碳价为65元/吨，减少的碳成本约 为1.8亿元。 （三）智能控制冶金感应加热技术及装备 1.案例简介 目前钢铁生产过程中对连铸坯补热、热轧板热处理加热、冷轧连退过程加热、冷轧硅钢补热等基本采用燃气炉的形式进行加热。随着国家“双碳”政策的实施，钢铁行业作为能耗和排放大户，面临的碳排放压力越来越大，因此寻找更清洁的能源替代传统的燃气炉是减少碳排放的最有力途径。以绿电作为钢铁制造过程的主要能源，实现全产线的电气化应该成为适应能源结构转型的未来方向，其中，感应加 热代替传统燃气炉加热是全产线电气化转型的关键。 感应加热技术主要是通过交流电产生的交变磁场，交变磁场在被加热工件上形成了交变感应涡流，工件内的感应涡流形成焦耳热从而是加热工件。相对于传