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台达:躬行实践助力双碳 实现绿色智能制造
近年来,台达集团已逐步从关键元器件制造商迈入整体节能解决方案提供者,深耕“电源及元器件”“自动化”与“基础设施”三大业务范畴。
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点开台达集团的网站,“节能环保爱地球”这句话尽入眼帘。

从1971年台达集团创立至今,面对日益严重的气候变化,其长期关注环境议题,“环保节能爱地球”早已不是简单的一句口号,而是渗入台达人血液中的经营使命。其持续开发创新节能产品及解决方案、不断戮力提升产品的能源转换效率,以减轻全球暖化对人类生存的冲击。近年来,台达集团已逐步从关键元器件制造商迈入整体节能解决方案提供者,深耕“电源及元器件”“自动化”与“基础设施”三大业务范畴。

2020年9月22日,我国在75届联合国大会上提出二氧化碳排放力争在2030年前达到峰值,努力争取在2060年前实现碳中和。实现碳达峰、碳中和,是中国向世界的庄严承诺,也是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。“双碳”目标成为指引经济社会发展的重要指示牌。这恰与台达的理念不谋而合。台达-中达电通机电事业部总经理陈敏仁表示,伴随着全球工业的发展,企业对能源的消耗越来越大,为避免到2050年出现显著的气候变化,我国政府制定了“30·60”双碳目标,目的是减少二氧化碳排放,鼓励企业使用绿色能源。

为绿色低碳提供解决方案

据统计,近十年来,中国二氧化碳排放量始终居于全球首位,2020年,中国排放二氧化碳近99亿吨,占全球排放比重高达30.66%,到2030年中国碳排放总量预计将进一步上升至104~110亿吨之间的峰值水平。从碳排放结构来看,中国电力与热力部门和工业部门的碳排放占比远超全球整体水平。减小排放绝对量和调整用能结构是中国实现“双碳”目标所面临的一项重大挑战。

陈敏仁谈道:“能源需求越来越大,但是碳排放又不能增加,这就要求未来的工厂和楼宇建筑需要变得更智能,系统之间信息可以更好的共享,实现跨系统的控制;能源使用效率更高效,减少碳排放,节省运营成本。这将带来更多涉及节能改造、厂务监控智能化、光伏发电及储能、能源管理平台建置和能源数据分析等方面的市场需求。”

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陈敏仁具体介绍了台达在绿色低碳领域的产品和解决方案:

台达依托自有的能源管理平台、厂务监控平台、高能效电机,以及PLC控制器、温度控制器、智能电表、变频器等全系列工控产品,开发相应的节能应用解决方案;主要应用在工厂的公用系统,如空调、空压、排气、供水、照明及环境监控等环节;从2010到2020年,台达高效产品与解决方案已协助全球客户节省约335亿度电,相当于同时减少1,780万吨以上的二氧化碳排放。

依托台达工业能源管理系统DIAEnergie,与多功能智能电表、以太网交换机以及各种控制设备,构建能源监控解决方案,对用电系统各环节特别是高能耗设备进行数据采集、对数据作系统性分析、发现异常能耗及节能空间。通过持续优化设备运转效率、改善生产流程及制定能源管理策略,达到提高能源使用效率的目的。能源管理软件以系统化的方法,为企业对能源消耗结构的分析提供依据,最终提高能源管理效率和利用率。

工厂另外可节能的部分是各种运行设备,其中最重要的是各种电机,通过提升电机效率,即可达到节能的目的。低转速时,永磁式同步电机效率远高于传统感应式电机,为此,台达开发具备高效率、轻量化及高功率密度特性的永磁同步磁阻电机MSI系列,电机效率全部优于IE4标准,部分型号甚至高达IE5标准,综合节能达到5%~10%,不同额定负载下效率差低至0.1%;尺寸更小,节省安装空间;噪音相对感应马达噪音降低5~10dB。

台达厂务监控平台则可对厂务系统及安全系统进行集中监控,实时了解系统运行状况,排除设备隐患;监视设备的运转状态、根据生产环境要求智能调整系统参数,以确保生产正常;智能提醒,依设备故障的状况提供解决方法。从而节约人力,提升厂务人员工作效率;进行故障统计及异常分析减少设备停机时间;对无尘环境进行精准控制,确保产品良率等效益。

除了电机产品本身的高能效特点外,台达也充分利用自身在变频领域的优势,专研高能效永磁同步磁阻电机和控制方式,并把二者整合成为“高能效传动系统”,其具有的现实意义是通过“整合”以降低系统能耗。即言之,同步磁阻电机与台达变频器M300系列、C2000Plus系列结合,驱动系统的能效提升效果更为显著,对空压机、水泵、风机等、挤出机等有能效需求的场合中,有非常强大的节能效果。

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解决客户痛点问题

“十四五”期间,我国产业结构和能源结构调整优化取得明显进展,重点行业能源利用效率大幅提升,煤炭消费增长得到严格控制,新型电力系统加快构建,绿色低碳技术研发和推广应用取得新进展,绿色生产生活方式得到普遍推行,有利于绿色低碳循环发展的政策体系进一步完善。预计到2025年,非化石能源消费比重达到20%左右,单位国内生产总值能源消耗比2020年下降13.5%,单位国内生产总值二氧化碳排放比2020年下降18%,为实现碳达峰奠定坚实基础。

在此过程中,中国工业用户在实现“双碳”目标方面仍然存在诸多问题。“当前,很多国内工业企业缺乏完善的能源信息分析工具,难以有效监测和评估主要能耗设备的使用效率;缺少决策支持数据库,对于节能评估无法提供参考依据;缺乏有效的企业能效评估指标体系,导致节能管理措施难以落地,从而使企业的能源成本变得不可控。”陈敏仁说道,“除此之外,传统工厂在OT与IT系统结合上出现断层,能源数据无法可视化,导致决策者就算想要优化能源效率也无从判断。例如工厂的管理者一般只能看到一个生产车间的整体用电量,而无法掌握单一设备的用电数据,故采用的节能措施也往往效果有限。”

台达可针对不同企业的行业应用特点,提供不同的诊断对象和评价标准,并通过诊断模型将企业的问题进行精细化分析,找出关键能耗系统及问题点,结合台达在能源管理及厂务节能可视化方面的经验,为客户量身定做解决方案,做到对症下药,快速解决客户痛点。

正如陈敏仁所言,工业企业实现“双碳”目标不只是采用能源管理,它与绿色制造和智能工厂更是密不可分。针对绿色智能工厂的需求,台达拥有丰富且完整的工业自动化产品,更有可以满足设备智能化、设备联网、设备物联网智能管理、生产制造可视化管理、智能厂务监控、能源管理等需求的各种产品、系统、平台等解决方案。他举例说明:对工厂内的生产设备、产线的能源使用情况台达能进行监控,让能源使用可视化,发现节能机会点;采用智能电表直观体现出设备的能源消耗状况;将台达的PLC及智能传感器应用于空调送风机的控制,可以做到实时运算,再通过变频器对室内正压稳定控制,实现系统层的节能;使用台达设备联网平台,则可统一制造现场的各种通讯标准,无缝串联OT与IT两大系统;使用台达工业组态软件VTScada,可有效监控工厂内各种水、气等能源消耗;制造可视化管理系统DIAMMP则按照不同的需求,让设备的运作数据以不同的内容方式呈现。

面对经济社会百年未有之变局和新时代的机遇与挑战,推动低碳和零碳能源技术与数智技术不断实现双重突破并进一步紧密结合成为实现“双碳”目标的关键点,台达正在依托实践和创新使得数字化技术在各个领域成为碳达峰、碳中和的助推器。其为此提供了OT层+IT层的完整解决方案,并透过AI数据分析与优化,实现能源的智能化管理,通过控制算法以及雲平台DIACloud云数据分析实现系统节能优化。

践行“双碳”实现绿色智能制造

近年来,大数据、人工智能等新一代信息技术与实体经济加速融合,正驱动生产方式和生活方式发生深刻改变,在推进经济社会向低碳化、绿色化方向转型中的作用也日益凸显。数字化技术和人工智能与传

统产业结合,产生智慧能源、智慧农业、智能制造、智慧交通、智慧医疗、智慧城市等新的产业业态,在创造新价值的同时有效整合各种要素资源,实现要素精准投入、生产过程精准控制、供需高效匹配,在节能降耗、提升效率和循环利用等方面都起到关键作用。数字化技术与传统产业的深度融合为实现“双碳”目标探索新的道路。以创新引领的清洁能源革命、信息技术与数字经济将在未来10年到20年共同推动下一轮经济繁荣,这将成为各国发展战略的重心,也是中国迈向第二个百年目标的重要驱动力。

台达自创立以来,始终积极践行节能减碳目标,设定能源绩效目标,成立能源管理小组。与此同时,其整合自身能力与产品方案,推行用数字化技术赋能制造业能通过提高质量、降低原材料损耗等方式降低生产成本,由智能产品为“点”出发投入智能产线发展,通过多条“线”的堆迭形成智能工厂的“面”,帮助工业企业构建完整的绿色智能制造战略中心,减少碳排放,实现绿色智能制造的愿景。

“在‘碳达峰、碳中和’目标的大背景下,工业发展亟需从智能制造升级为绿色智能制造,‘绿色+智能’制造将是提升制造企业未来竞争力的关键着力点。”陈敏仁笃定地说。

据记者了解,台达在自有工厂和建筑物中践行“绿色低碳”的设计理念及节能方案的导入,并透过自有工厂的方案验证,积累行业Know-how,持续优化台达绿色低碳解决方案。自2014年达成主要厂区用电密集度下降50%目标后,其2020年用电密集度再度减少30%,2011年~2020年累计施行2,270项次节能方案,节电2.8亿度,约减少21.7万吨碳排放。此外,台达在绿建筑领域也积极探索,至2020年,台达已在全球范围内自建及捐建了28栋绿色建筑,以及2座绿色数据中心,并取得LEED黄金级,白金级认证。

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陈敏仁补充道:“在践行‘双碳’目标方面,台达已经宣布加入全球再生能源倡议组织RE100,承诺全球所有据点,于2030年达成100%使用再生电力及碳中和的总目标。台达营运据点遍布全球五大洲,将会以自主节能、运用太阳能自发自用以及自行投资再生电力电厂等能力为主,同时评估当地绿电市场的交易成熟度,搭配绿色购电协议(Power Purchase Agreement,简称PPA)或再生能源凭证(Renewable Energy Certificates,简称RECs),致力达到承诺目标。”

台达不仅躬行实践,还透过加入RE100倡议将进一步带动供应链发展绿能,提供客户核心节能减碳技术经验,并且为整体产业实现百分百使用再生电力及碳中和做好准备。

近日,为帮助广大企业用户快速了解实现绿色智能制造的新技术、新方案,以“偕行双碳智造未来”为主题的2022台达减碳之旅全国巡展展车于8月15日正式起航。巡展从东北启程,为期8个月,辐射华东、华南、华西、华中、华北、东北等区域,先后在全国40多个重点城市举办,整体规划行程超过30,000公里。展示内容包括智能制造管理、数字可视化监控等管理节能解决方案;高效电机及调速变频技术等设备节能解决方案;精密加工、机器人工作站、智能上下料、3C设备检测、智能仓储等系统节能解决方案;工厂、城区公共设施的供配电方案以及建筑节能、照明节能、空调节能等智能楼宇节能方案。相信这会是台达又一次响应“双碳”目标的极佳实践。

数字化及智能化技术,作为可以在企业生产端到端过程中和资产全生命周期管理中广泛应用的新兴技术,能够帮助企业快速提高生产制造和能源使用效率,减少二氧化碳排放,最终实现“绿色+智能”制造,这是当下企业破局“碳双控”的最佳武器。“面对全球气候变暖危机、能源消耗和碳排放的成倍增长,台达将持续投入产品研发与技术创新,提供高效率且可靠的节能整合方案与服务,为人类永续生存发展尽一份力量。”陈敏仁的一席话让我们对台达助力制造业实现“双碳”目标和绿色智能制造充满期待与信心。

摘自《自动化博览》2022年9月刊

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