綠電在汽車換熱器制造業(yè)的應(yīng)用前景

摘 要：隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)，綠電作為一種清潔低碳的能源形式，在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用前景備受關(guān)注。汽車換熱器作為汽車熱管理系統(tǒng)的重要組成部分，其制造過(guò)程中的能源使用直接關(guān)系到整個(gè)汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，研究綠電在汽車換熱器制造業(yè)的應(yīng)用前景具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文采用實(shí)例分析的方法，深入探討了綠電在汽車換熱器制造業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀、潛在優(yōu)勢(shì)及面臨的挑戰(zhàn)。研究結(jié)果表明，綠電的應(yīng)用不僅能夠顯著降低碳排放、降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，還能為企業(yè)帶來(lái)長(zhǎng)期的經(jīng)濟(jì)效益。然而，當(dāng)前綠電在汽車換熱器在制造業(yè)中的應(yīng)用還處于初步階段。基于此，本文提出了在汽車換熱器制造業(yè)，應(yīng)盡早布局綠電使用占比和零碳智慧園區(qū)建設(shè)等建議，以其推動(dòng)綠電在汽車換熱器制造業(yè)的廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：綠電 汽車換熱器 制造業(yè) 零碳園區(qū) 碳排放

1 緒論

1.1 背景與意義

為實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰·碳中和”的戰(zhàn)略目標(biāo)，中國(guó)正大力建設(shè)新型電力系統(tǒng)，新能源發(fā)電裝機(jī)比例逐年提升。據(jù)國(guó)家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，截至2022 年5 月底，中國(guó)新能源發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到1.1 TW。預(yù)計(jì)到2030 年，風(fēng)力、光伏發(fā)電總裝機(jī)容量將超過(guò)1.2 TW，裝機(jī)容量占比突破50%［1］。據(jù)2023 年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)數(shù)據(jù)，我國(guó)能源消費(fèi)總量57.2×108t 標(biāo)準(zhǔn)煤，同比增長(zhǎng)5.7%，其中煤炭消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的55.3%，同比下降0.7%，天然氣、水電、核電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等清潔能源消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的26.4%，同比上升0.4%，以煤炭、石油為主的傳統(tǒng)能源短期內(nèi)難以發(fā)生根本的變化。［2］因此，控制傳統(tǒng)能源的發(fā)電量，提高綠電在各個(gè)行業(yè)的使用比例，對(duì)于碳排放減少具有現(xiàn)實(shí)意義。

本文研究的目的是探究綠電在汽車換熱器制造業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀、優(yōu)勢(shì)及挑戰(zhàn)，并基于實(shí)證分析結(jié)果提出針對(duì)性的建議。通過(guò)本研究，我們期望能夠?yàn)槠嚀Q熱器制造業(yè)相關(guān)企業(yè)提供參考，為其決策者提供科學(xué)依據(jù)，共同推動(dòng)綠電在該行和的廣泛應(yīng)用，并最終實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

1.2 具體研究?jī)?nèi)容

1.2.1 綠電政策研究

本節(jié)通過(guò)對(duì)國(guó)家綠電發(fā)展的優(yōu)惠政策研究，提出了汽車換熱器制造行業(yè)，應(yīng)盡快實(shí)現(xiàn)綠電供應(yīng)并獲取綠證，降低成本，具體政策內(nèi)容如下：

2023年8月3日，國(guó)家發(fā)展改革委等部門發(fā)布了《關(guān)于做好可再生能源綠色電力證書全覆蓋工作促進(jìn)可再生能源電力消費(fèi)的通知》，全面升級(jí)了中國(guó)的可再生能源綠色電力證書（綠證）制度。該文件廢止了2017年發(fā)布的《關(guān)于試行可再生能源綠色電力證書核發(fā)及自愿認(rèn)購(gòu)交易制度的通知》，并綜合了此前各文件完善綠證市場(chǎng)的要點(diǎn)，是未來(lái)中國(guó)綠證發(fā)展的綱領(lǐng)性文件。另外，綠證作為可再生能源電力消費(fèi)憑證，用于可再生能源電力消費(fèi)量核算、可再生能源電力消費(fèi)認(rèn)證等，綠證的價(jià)值由可再生能源消納指標(biāo)到環(huán)境屬性。企業(yè)在自愿購(gòu)買綠電的同時(shí)，還有抵扣能耗總量的需求。

最新政策也鼓勵(lì)了主體綠色電力消費(fèi)，其中強(qiáng)化了高耗能企業(yè)綠電消費(fèi)得責(zé)任。鑒于汽車換熱器制造業(yè)屬于高耗電能行業(yè)，在綠電政策的不斷推行下，該行業(yè)實(shí)現(xiàn)綠電綜合技術(shù)的使用前景可觀，下一節(jié)中將對(duì)零碳園區(qū)概念方案在汽車換熱器制造業(yè)中的應(yīng)用開(kāi)展研究；

1.2.2 零碳園區(qū)概念方案促進(jìn)綠電在汽車換熱器制造業(yè)中的應(yīng)用

當(dāng)前，零碳園區(qū)綠電的產(chǎn)生主要方式是風(fēng)力發(fā)電和屋頂光伏發(fā)電，但由于風(fēng)機(jī)的建設(shè)占地面積較大，容易對(duì)生態(tài)環(huán)境造成影響。因此，零碳工業(yè)園區(qū)搭建新型電力系統(tǒng)最主要的途徑是屋頂光伏發(fā)電+ 配套儲(chǔ)能。目前園區(qū)建設(shè)更多關(guān)注的是最大比例使用綠色電力，以幫助園區(qū)最終實(shí)現(xiàn)零碳排放。其實(shí)，產(chǎn)生綠電的光伏設(shè)備的運(yùn)行效率、配套儲(chǔ)能的峰谷優(yōu)化能力，都會(huì)通過(guò)提升新能源消納能力、降低園區(qū)運(yùn)營(yíng)成本、為園區(qū)參與綠電交易提供保障等途徑助力園區(qū)的零碳建設(shè)。［3］

汽車換熱器制造工業(yè)園區(qū)是汽車行業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和升級(jí)的重要載體，但傳統(tǒng)換熱器工業(yè)園區(qū)最顯著的特點(diǎn)就是電力資源消耗大，平均每周需要用電47萬(wàn)千瓦時(shí)，如果沒(méi)有綠電參與，必將間接造成國(guó)家電力系統(tǒng)碳排放量大等問(wèn)題。近年來(lái)，零碳園區(qū)的數(shù)量不斷增加，因此研究零碳園區(qū)技術(shù)在汽車換熱器制造業(yè)園區(qū)的應(yīng)用，能夠推進(jìn)其大規(guī)模使用綠電。

在汽車換熱器生產(chǎn)園區(qū)配備（如圖1）光伏，風(fēng)電，儲(chǔ)能，發(fā)電機(jī)組之后，如何能夠合理的使用相應(yīng)的耗能配比，就必須有強(qiáng)大的智能用電控制系統(tǒng)：智能電網(wǎng)SG（ Smart Grid）。SG 是電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，其核心要義便是“智能”，但目前智能水平還很低。而人工智能AI（ Artificial Intelligence） 技術(shù)取得了突破性進(jìn)展，為SG 的發(fā)展提供了重大機(jī)遇和強(qiáng)大支撐。[4]

目前，零碳園區(qū)已經(jīng)開(kāi)始向數(shù)字化方向邁進(jìn)。江蘇蘇州高新區(qū)MOBO協(xié)同創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目是集高端先進(jìn)裝備制造與電子信息商務(wù)于一體的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)園（圖2），西門子與西蘭花數(shù)字科技（蘇州）有限公司共同合作，致力于打造新一輪智能制造與信息商務(wù)產(chǎn)業(yè)集聚的投資高地，園區(qū)包括綜合辦公樓、一體化廠房、人才公寓及生活配套等設(shè)施。

另智能電網(wǎng)可以通過(guò)了解電力系統(tǒng)的資源使用情況和用戶需求，動(dòng)態(tài)調(diào)整虛擬化資源的分配和映射，從而實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)利用，在解決電力系統(tǒng)資源調(diào)度問(wèn)題上，該方法有很大的研究?jī)r(jià)值。[5]另外，雖然在國(guó)家層面已經(jīng)著手研究智慧智能電網(wǎng)調(diào)度的先進(jìn)技術(shù)，但是對(duì)于具體使用層面的汽車換熱器制造業(yè)園區(qū)，也必須擁有局域電網(wǎng)智能控制系統(tǒng)。因此，為了系統(tǒng)考慮汽車換熱器制造企業(yè)中的各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)排放的影響，本文也考慮在員工通勤的交通工具中使用綠電，在園區(qū)里建立充電設(shè)備，并在下一節(jié)中開(kāi)展研究。

1.2.3 園區(qū)內(nèi)建立新能源汽車充電設(shè)備

根據(jù)《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于進(jìn)一步構(gòu)建高質(zhì)量充電基礎(chǔ)設(shè)施體系的指導(dǎo)意見(jiàn)》國(guó)辦發(fā)〔2023〕19號(hào)文件中提出，各省、自治區(qū)、直轄市人民政府，國(guó)務(wù)院各部委、各直屬機(jī)構(gòu)：充電基礎(chǔ)設(shè)施為電動(dòng)汽車提供充換電服務(wù)，是重要的交通能源融合類基礎(chǔ)設(shè)施。

根據(jù)碳排放的計(jì)算公式：CO2排放量（kg）=油耗消耗數(shù)（L）×2.7kg／L；目前家用燃油轎車，約平均每百公里為7.5L油耗，即每公里為0.075L，按50km/天/人通勤來(lái)計(jì)算CO2排放量約為10.125kg， 燃油費(fèi)約為30.75元（表1）。

那么，按一家汽車換熱器制造業(yè)中小企業(yè)估算，每天至少有500人通勤。 如果企業(yè)能夠提供充電服務(wù)，就可以每年減少因燃油產(chǎn)生的CO2排放量約1336500kg，同時(shí)可以每年使企業(yè)員工總體節(jié)省約通勤費(fèi)313890元；但是，如何有效地在汽車換熱器制造業(yè)整體用電系統(tǒng)上，減少CO2的排放，就必須在其園區(qū)內(nèi)系統(tǒng)考慮綠電的使用占比，達(dá)到智能優(yōu)化的配比；另外，雖然，綠電在未來(lái)的汽車換熱器制造生產(chǎn)型企業(yè)中，有不可忽視的潛力，但是綠電使用所帶來(lái)的安全性問(wèn)題，也是客觀存在的；在下一節(jié)中，我們將針對(duì)綠電安全使用開(kāi)展研究。

1.2.4 綠電在汽車換熱器制造業(yè)中安全使用

隨著綠色環(huán)保理念貫徹，綠電作為清潔能源將是大勢(shì)所趨。但是，綠電在使用過(guò)程中的安全問(wèn)題同樣不容忽視。為了滿足綠電使用安全，其設(shè)備得各方面安全因素需要充分論證和考慮，如防火阻燃性能、人身保護(hù)機(jī)制、過(guò)載保護(hù)功能、防電涌防雷擊、浸水無(wú)觸電技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)與報(bào)警、節(jié)能降耗效果以及安全認(rèn)證與標(biāo)準(zhǔn)等方面。

防火阻燃性能綠電設(shè)備，在設(shè)計(jì)時(shí)采用阻燃材料外殼，以減少火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，設(shè)備的內(nèi)部電路也進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，防止短路和過(guò)載引發(fā)火災(zāi)。設(shè)備在檢測(cè)到電流異常時(shí)，會(huì)自動(dòng)切斷電源，避免用戶觸電事故的發(fā)生。部分綠電設(shè)備已采用了浸水無(wú)觸電技術(shù)，即使設(shè)備在潮濕或浸水環(huán)境下也能保持安全使用，這一技術(shù)大大提高了綠電設(shè)備在惡劣環(huán)境下的可靠性。

因此，如果綠電在汽車換熱器制造業(yè)想要進(jìn)一步落地，那么所面臨的安全問(wèn)題以及相應(yīng)的措施就需要得到解決。同時(shí)，相應(yīng)的前期規(guī)劃和實(shí)施就必須有專業(yè)的團(tuán)隊(duì)評(píng)估并完成。

2 實(shí)例分析

綠電使用計(jì)算的理論方法，包括數(shù)據(jù)收集與處理、綠電來(lái)源識(shí)別、能耗分析與計(jì)量、排放因子確定、碳足跡計(jì)算、結(jié)果校驗(yàn)與調(diào)整以及優(yōu)化策略與建議等。由于目前汽車換熱器制造業(yè)，整個(gè)生產(chǎn)工藝包括零部件生產(chǎn)，組裝，釬焊，檢漏，包裝，物流運(yùn)輸?shù)龋噪娏δ芎臑橹?；所以，本文采用?shù)據(jù)收集與處理、綠電來(lái)源識(shí)別等方法來(lái)對(duì)比綠電使用的經(jīng)濟(jì)效果。

以下是某工廠2024年第20周產(chǎn)品能耗的統(tǒng)計(jì)分析，在不考慮其他因素的情況下橫向?qū)Ρ?，可以得出結(jié)論：如果使用綠電參與生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，預(yù)計(jì)全年可以節(jié)省12456400元（表2），具有客觀的經(jīng)濟(jì)效果；鑒于目前，該園區(qū)暫時(shí)還未完成儲(chǔ)能和風(fēng)電的建設(shè)，暫不對(duì)其相關(guān)數(shù)據(jù)展開(kāi)研究。

3 結(jié)論及建議

本文通過(guò)綠電在汽車換熱器制造業(yè)應(yīng)用前景的分析，可以得出以下結(jié)論：

第一，綠電在未來(lái)汽車換熱器制造業(yè)，將會(huì)有非常大的潛力。綠電的使用，能夠?yàn)槠嚀Q熱器制造業(yè)公司，在未來(lái)的碳排放減排和運(yùn)營(yíng)成本的降低起到不可忽略的效果，能夠提高企業(yè)在未來(lái)國(guó)際化競(jìng)爭(zhēng)中的競(jìng)爭(zhēng)力；

第二，綠電在未來(lái)汽車換熱器制造業(yè)，應(yīng)建立新能源汽車充電設(shè)備，為通勤人員的汽車充電提供方便，從而降低企業(yè)的總體碳排放；

第三，綠電作為新型能源，在未來(lái)汽車換熱器制造業(yè)園區(qū)中，零碳園區(qū)的模式方向，將是必然發(fā)展的趨勢(shì)；

第四，綠電作為新型能源在汽車換熱器制造業(yè)中的應(yīng)用，智能園區(qū)電網(wǎng)的控制系統(tǒng)的完善是必要的條件；

第五，綠電使用在未來(lái)?yè)Q熱器制造業(yè)園區(qū)中，雖然有很高的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但是，對(duì)于目前的很多安全問(wèn)題，仍然需要逐步完善；

由于綠電作為國(guó)家方向性政策，將來(lái)在所有工業(yè)領(lǐng)域中的占比要求將逐步加大，因此，建議汽車換熱器制造業(yè)企業(yè)，應(yīng)盡早布局綠電使用占比和零碳智慧園區(qū)建設(shè)，為國(guó)家雙碳戰(zhàn)略助力。

參考文獻(xiàn)

[1]危怡涵，范帥，許少倫，等.基于新能源消納邊際貢獻(xiàn)的用戶綠電份額評(píng)估方法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2023，47（10）：14-25.

[2]吳凌鶴.能源轉(zhuǎn)型背景下煉化企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)策略研究[J].中外能源，2024.

[3]王潔.零碳工業(yè)園區(qū)綠色電力建設(shè)方案研究[J].電器工業(yè)2024（03）：67-71.

[4]鞠平，周孝信，陳維江，等.“智能電網(wǎng)+”研究綜述[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2018，38（5）：2-11.

[5]余競(jìng)航，趙一辰，宋滸.基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的邊緣計(jì)算智能電網(wǎng)資源調(diào)度算法[J].電信科學(xué)，2024，40（1）：115-122.