王成:汽车装备产业“双碳目标”实现路径

发布时间:2021-06-24 11:00    来源:机经网

关键词:汽车装备 王成 第11届中国汽车论坛

摘要:2021年6月17日-19日,由中国汽车工业协会主办的第11届中国汽车论坛在上海嘉定举办。站在新五年起点上,本届论坛以“新起点新战略新格局——推动汽车产业高质量发展”为主题,设置“1场闭门峰会+1个大会论坛+2个中外论坛+12个主题论坛”,全面集聚政府主管领导、全球汽车企业领袖、汽车行业精英,共商汽车强国大计,落实国家提出的“碳达峰、碳中和”战略目标要求,助力构建“双循环”新发展格局。

  2021年6月17日-19日,由中国汽车工业协会主办的第11届中国汽车论坛在上海嘉定举办。站在新五年起点上,本届论坛以“新起点 新战略 新格局——推动汽车产业高质量发展”为主题,设置“1场闭门峰会+1个大会论坛+2个中外论坛+12个主题论坛”,全面集聚政府主管领导、全球汽车企业领袖、汽车行业精英,共商汽车强国大计,落实国家提出的“碳达峰、碳中和”战略目标要求,助力构建“双循环”新发展格局。其中,在6月19日下午举办的主题论坛“碳达峰、碳中和目标下的新能源汽车发展形势”上,思安新能源股份有限公司副总裁、CTO王成发表了主题演讲。以下内容为现场演讲实录:

  上来以后,要先表示两个感谢:

  (1)感谢汽车工业协会能给做能源服务的企业一个机会,能在汽车行业大会场做演讲。

  (2)感谢赵院长,我上来以后本来很纠结,作为十几年能源人,上汽车论坛该怎么介绍自己?为什么会在这个论坛上介绍自己?

  刚才赵院长一直在诠释能源行业和交通行业的协同,让我的开场白变得很短,同时我前面的背景介绍也可以加速结束。

  我的环节分三部分:

  1、“双碳”目标下综合能源业务发展。

  2、汽车装备产业碳减排解决方案及实现路径。

  3、思安新能源公司介绍及案例解析。

  刚才很多专家介绍了,我简单说一下,因为站在能源领域理解碳达峰、碳中和,更多还是考虑到能源的利用和能源的生产供应问题。

  目前一旦承诺要做相应的碳中和、碳达峰,从非化石能源的利用上将会大规模提升。

  同时我们可以看到,从供应侧的角度来说,现状还是70%左右,火力发电为主,风光加上核电,加上其他的能源利用能占到20-30%,但是可以看到纯风光类占到70%。

  现在供应侧整体的碳达峰、碳中和的路径,首先要解决能源结构调整问题,同时在大规模的可再生能源利用过程中,原有的火电厂逐渐变成灵活性的辅助可再生能源生产供应手段,来解决供应侧碳达峰的问题。

  从供应侧来看,刚才几位专家都提到,中国的能源结构和欧美的能源结构有些区别,中国的能源结构是工业类能源消耗将会占到60-70%,欧美刚好是反的,建筑类占到50%以上。

  中国作为发展中的国家,它的工业企业能源能耗水平,目前从总量来说,还没达到峰值的状态,还在持续发展的阶段。

  交通来说,一直处于10%左右,我要多提一下汽车装备交通类。从昨天到今天很多的会议过程中,都在提我们通过上新能源汽车来降低能源的排放,大多数都在强调交通板块中,我们如何能够降低能源的消耗和化石原料的使用。

  其实汽车装备制造业还有一个板块,那就是汽车装备制造业,无论从零部件的制造,以及整车的装配都有大量能源的消耗,同时大多数能源来自于市政,就是化石能源为主。

  刚才很多领导在提,汽车产业是长产业链,上游的钢铁,包括目前石油行业都提出提前碳达峰的诉求,这个数据的信息不一定是完全准确的,通过节能、新能源汽车的路径图得到这个信息,2035年排放总量较峰值下降20%以上。

  回过来看一下,汽车行业现在的发展情况。从总体来说,整个汽车装备制造业还是持续地产量增长,但是有一个信息希望大家都能看到,随着国内的汽车生产产量逐渐增大,国内国产品牌的日益增多,国内的汽车行业竞争环境日趋激烈,每台车的利润成本逐渐下降。

  我得到重卡、轻卡整车厂的信息,他自己的整车厂将单台重卡车、轻卡车卖给自己的销售部门,单台车的利润才很薄。

  虽然说对外大家都认为汽车利润很高,其实真正整车在内部来说,它的利润空间非常小。

  我们可以看到很多人说能源成本占到汽车装备单车成本的比例,大概在3-5%左右,但是如果说利润较薄,能源节约对于整个车厂的行业竞争力将会带来很大的提升。

  伴随着从前期大气污染防治开始的煤改气、煤改电,原油整车厂从外部能拿到市政的蒸汽、供热、电力成本都在逐渐上升。同时随着“双碳”目标的下达,伴随着以后碳控制的要求,原来靠煤、火电厂所提供的热力和蒸汽需求成本会大幅上升。

  对他们来说,成本控制也成为极大的挑战。

  拿整车装备制造的整车厂的情况进行一个能源利用分享,这是重卡型的汽车厂,从外部市政的来源,以电力、燃气、水、集中供热为主,目前的传统燃油类汽车整个工艺以冲压、焊接、涂装、总装为主,未来会在这四个工艺之上加入电控工艺,成为目前电动汽车的整车厂情况。

  每个车厂能源消耗的品类是多种多样,我们就拿涂装工艺能源的利用情况来看,可以看得很清楚,从它的前处理到电用、烘干、后期中途面漆的烘干,对能源需求的量和品质都是有很多的差异性。

  现在可以看到传统的能源供给形势来看,都是以单一能源的方式来解决单一的能源需求,为什么?原有传统的工艺上来说,目前的方式持续了十几年,十几年内为了保证自己的工艺生产可靠性,不愿意改变原有的传统工艺生产供应方式,甚至不愿意改良现有的工艺用能方式,导致经过十几年的发展以后,能源消耗情况和供给情况还存在着大量的能源浪费问题。

  回来看看整体的碳足迹,刚才很多人提到了,交通装备制造业里,对能源消耗的碳足迹里,60-70%都是因为电力消耗。

  刚才很多人说汽车装备制造业的耗能大多属于清洁能源,但是随着“双碳”目标的落地,现在整个市政用电里60-70%是以火力发电为主,未来做碳核算,这部分要从供应侧将碳排放转移到用能侧。

  从普通轿车,到高级轿车,到中重型的货车来说,单车生产的二氧化碳排放量相对处在居高不下的水平。

  谈谈目前整车厂能源系统的运行管理和控制存在的一些问题。整车厂我也提到很多,这种车厂大多数从2000-2010逐渐投产的车厂。经过十几年,很多设施设备存在老旧,同时原有的管理方式,无论是锅炉、空压、冷水机组、换热器都属于独立设施设备管理方式,同时设施设备每个装机规模都是远大于实际的使用功能,就是大马拉小车的问题。

  电系统、热系统、供冷系统、空压系统、给排水系统,在整个管理体系和运行模式下都是绝对独立的,各自管各自的,甚至于整个控制管理模式和控制平台都是电有一套、热有一套、气有一套、压缩空气有一套。

  整个数字化水平来说,70-80%相关的老企业、国企、央企制造企业,目前数字采集还是以人工抄表为主,平台做辅助,形成能源的排障,做统筹的监控。整车数字化的水平和管理水平都有很大的提升空间。

  我们现在看整车厂的能源系统,从综合来看,存在着很多的协同优化可能和空间。

  1、能源协同。整个车厂里,冷热的品类多种多样,包括水、热、压缩空气以外是综合管理系统,其实有很多现有技术能实现多能源之间的转换和提效的空间。在这里面,能够为整个车厂带来很大的节能和协同收益。

  2、车厂有相应的生产环节、应用环节、储能环节等。

  各个环节的割裂式管理,通过协同优化整合以后,也能够降低供需不匹配存在的能源浪费和需求能耗的问题。

  3、利用大数据和数字化平台手段,能够将能源技术和平台数字化技术有机结合在一起,能够为整个车厂通过数字化手段提高管理水平,降低能源的浪费。

  3、目前作为工业来说,汽车厂有相关的汽车设计院,设计院把设计图纸做完以后,让车厂自己公开招投标,做相应的工程建设,然后自己招一个团队做运营。

  业务割裂的状态,通过一体化从前期的咨询设计到工程建设、到运营管理,能形成全生命周期的闭环,用我们自己的话是所见即所得,来保证未来整个车厂无论是新建,还是改建,带来整体管理效果的提升。

  能源系统来说,现在很多环节,常规来说都是只有能源的生产供应,有相应的能源输配,也有相应的能源应用设施。

  我们经过大量汽车厂的研究和相应方案落地之后,我们找到了很多可以利用储能来进行协调优化的空间。

  举个例子来说,整个涂装工艺从40多度的热水,到120度的低温蒸汽,在整个涂装工艺里有不同品质的热需求和热排放。

  利用一些高性能的储能技术,通过储能调节数量和品质,保证终端用能大量能够利用余能和废能保证工艺的需求。

  现在很多人说车厂要做碳达峰、碳中和,肯定要上相应的光伏系统在屋顶,或者上大量车棚屋光伏系统,或者是小型微风发电。但是由于汽车工业里能源消耗的波动性和光伏发电曲线的不匹配,会导致大量的电量和余电上网。

  大家都知道工业电价和余电上网的电价中间有很大的差异,为了保证效果,储能的环节在里面,结合着用能需求也有着相应的储能利用空间。

  储气就是压缩空气系统。大家知道汽车装备过程中,无论是人工操作,还是自动化操作的车间,大量分散式、零散式的压缩空气利用,是分布在整车厂制造各个环节,包括零部件的安装、流水线上的设施,都需要大量的压缩空气利用。

  但是由于分散式、离散式的利用,以及分布的不均衡性,压缩空气的浪费也是极大,很多车厂会上大量的空压机,如何利用空压机的储气和运行,也能带来很多的节能和效果。

  从我们的感受来说,可以利用储能作为优化调节的环节,来解决生产利用的全价值链问题。

  经过很多项目上的历练以后,我们也是对整个车厂的很多用能方式做了相应的分析和解读。

  从外部的能源供应,不单是市政能源的供给,也会利用当地的环境势能和可再生能源,作为主要的能源供给来源。

  进入到内部生产转供环节,除了对于现有的单点直供做改造,我们会上大量的多能联供和多能联产和储能配合的系统,保证冷热天气的多种匹配。

  对于终端用能设施设备企业余能的排放和利用,我们也通过相应的储能和余能回收装置充分最大化使用,最终保证整体能源的需求,很多项目上都能达到15-20%的节能空间,实现整体车厂能源费用的降低。

  现在整体的能源物联和能源管理平台,当时我们也提到了,常规来说,现在国内最先进的能源管理平台大多数配电系统搭建出来,从地下设施设备到管理平台,整体的物联日趋成熟,目前各系统之间的管理相对独立,同时对天然气、热力都属于粗放式的管理模式。

  我们从底层设施设备的各种传感计量、换热计量,到整体的管理管控,再到单一能源系统和源网储整体的调控和优化,再到厂区的管理,我们会搭建完整的平台物联及自动化管理体系。

  在这之上,集团层会有整体的管理赋能平台,保证整个企业的能源管理一体化和统筹。

  有了这样一套体系之后,我们可以看到单一设施设备的调整、调控,会变成多源配电、多源空压系统、单一系统的调整,同时在之上会形成多能源系统的用工配储整体协同优化,保证整个系统实现真正对外能源需求最大化的降低,同时也能将所有可再生能源最大化消纳,实现整体节能空间最大化的实现。

  有了这些东西以后,我们现在也有了一套完整的体系理论,希望搭建一个以储能为支撑,以能源管理平台为轴线,通过对能源生产、能源输配、能源应用的多能源流、信息流、物质流整体动态的平衡和优化,来实现整个车厂所有能源利用、生产供应的集成化最优,保证汽车制造相关能源消耗的最大化降低。

  回来说一下,通过什么样的方式,我们能够有途径、有路径地实现汽车装备制造业的减碳过程。

  首先从源头脱碳,目前大多数的方式以发展清洁电力替代,除了引入相应的绿色电力,上可再生能源、上地源热能,再上一些对系统统筹的能源利用,并且对相应设备设施电气化改造,来实现源头能源的脱碳。

  第二个是过程,我们对整体设备和系统工况调优,通过热转冷、热转电等相关技术的应用,实现整体能源消耗的降低。

  通过多能源协同,再通过柔性储能调节和中枢作用,通过经济杠杆和施控优化的方式,整体降低厂区内的能源费用,最后以需求侧为主导的供应侧能源应用优化,解决系统的整体利用效率。

  第三个是终端,相关的企业和研发机构建立合作,一方面贴近工艺,以工艺实际真正用能的需求作为导向,解决能源供给问题。

  我之前去过几个车厂和发动机厂,他只是需要四五十度的热水做发动机杠杆的清洗,但是从外部市政拿到120、150度的蒸汽,把蒸汽统到热气里做直接换热,把热水供给终端用户,整体能源的费用足足提高了400-500%。

  我们当时跟他一块合作的一家厂,整体的能源费用可以打20%的保底,我来帮你做总体的托管和节能,它的经济回收性能达到4年可以收回来,终端来说能源浪费很严重。

  这个事情是整车厂对于现有的工艺生产上最大的问题,为了保证工厂生产的可靠性,对于先进的新工艺技术应用,他们都存在保守的态度。

  从涂装工艺过程中,热风烘干的工艺和漆的工艺有大量的节能空间,甚至研发出了一种油漆,上了漆之后,热烘干只需要用常温烘干,已经把电加热的烘干系统的大量费热和用热需求全部归零。

  还有电泳池的加热,现在有陶瓷的技术,也可以大幅降低电泳池无论是供能保温,还是供热保温相关的能源消耗。这些东西能够将终端的能源消耗和浪费,从根本上进行减少。

  最后一个是管碳,以客户终端实际的用能需求为导向,调整优化所有的生产供给方式,减少整体的能源消耗和能源需求。

  目前在很多项目上做完应用,能够给客户提供的价值主张在几方面,提供整体的能源智慧化水平,同时保障供能的安全性、可靠性。

  同时使所有整车装备车厂的能源消耗量降低5-15%,能源费用降低10-25%,对于整体能源系统运维人员的数量,通过运行优化成本降低30-50%,实现整个厂区碳排放量降低15-30%。

  汽车装备制造业的碳中和、碳达峰路径上,我们也做了相应的预测和判断,经过调研以后,我们发现如何能够实现汽车装备制造企业的碳达峰、碳中和?只要通过可再生能源大幅利用,并且贴近工艺做相应的技术改造和优化,并且做相应能源的管理,能够实现整车装备制造厂的碳达峰。

  就像刚才几位专家说到的,从碳中和到碳达峰的过程比较困难,怎么说装备厂还是需要能源的消耗和能源需求,我们也做了相应的思考。

  第一个,通过置换的管理实现多能协同和按需优化和工艺,能够实现从碳达峰的峰值上进行能源拐点的下移。

  第二个,改变整车装备制造业相关的工艺用途方式和工艺生产方式,这块能够实现碳排放15%的降低。

  最后,借助相关的碳交易、碳汇实现等量的碳中和,现在我们和碳交易公司做了合作。虽然汽车装备制造企业在近五年内不会逐渐开放碳汇开放的交易机会,但是伴随着临近碳达峰,汽车装备制造企业肯定要参与到相关的碳汇交易过程中。

  如果将来一旦出现了碳配额,每一个厂子产哪一辆车,有明确的碳汇指标之后,如果不能有效地控制能源消耗和浪费,它的碳中和基本上不可能实现。

  简单给各位介绍公司现在的情况,我们公司是在西安的一家能源服务企业,也在其他的省市地区有相应的分支机构,主要就是以用户为中心,为工业企业提供综合能源解决方案的服务。

  现在手里有一些核心的技术产品也跟各位介绍一下:

  1、储存技术和产品。

  现在已经获得材料上的研发和创新之后,形成了储能技术上的核心技术,整体储能成本是现有锂电池的十分之一。

  第二个采用以储能为核心的产品输出之后,从高密度储能和高稳定储能材料,现在形成了一套完整的,从材料到单元、到优化集成的产品体系,为相应的企业提供相应的服务。

  2、自主开发了汽车制造工业管理平台。

  我们搭建了私人云系统,从底层的传感到中间的物联平台,到云,有相应的技术架构和解决方案,为园区从物联建设到后续的运营管理优化提供了相应的技术和功能支撑。

  从解决方案来说,目前我们的解决方案对汽车行业是以用能需求和痛点为导向,以电气、冷压缩空气等系统为对象,以智慧能源管理平台为引领,以整体能源托管为支撑,以综合能源节能减排为抓手,提供汽车装备企业三位一体的智慧综合能源系统服务。

  同时我们会从前期的咨询规划到工程设计、建设,到后期的实施运营提升全生命周期的服务,保证前期的设计方案和预期效果能够为客户的承诺达成。

  去年完成法士特的项目,将智慧平台做了部署以后,逐步深挖客户的节能痛点,并且对他的整体运营管理形成多能源集成化管控,保证整体管理的提效和节能空间的提升。

  对于陕重汽项目,它是完整的解决方案形态,经过一年多的整体沉淀,通过搭建智慧能源管理平台,加上多点的节能提效,再加上整个园区内所有能源系统的整体托管运营,保证生产、用能、安全可靠的供应下,全方位实现厂区高效、节能、降本的需求。

  同时通过构建整体的托管运营团队,实现园区内原有运营人员人效的提升,从原来将近200人的运营团队大幅降低到110人,就能解决所有的能源运营问题。

  通过统一规划整体园区的规划设施,对维保体系做统一的管理,杜绝过检修带来的人员浪费和员工,也杜绝了欠检修,避免了相应的故障和非计划停机问题,全方位提升高设备设施的寿命和设备的利用效率。

  第三,借助相应的大数据分析,对园区内的空压、供热、供电、可再生能源利用,做了大幅度的节能提效,实现整体15-20%的能源利用效率提升。

  整个系统落实之后,又能够对整个厂区内客户每年的能源费用降低1000万元,节能率达到22%。

  总体来说,这就是我们的方案,我们也希望通过服务能够为整个汽车行业和汽车装备添砖加瓦,助力汽车行业的碳达峰、碳中和,谢谢!

  (注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)

(责编:lxh)
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