一種碳排放特性分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種碳排放特性分析方法，屬于機(jī)械制造及其自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳排放是關(guān)于溫室氣體（Greenhouse Gas, GHG)排放的一個(gè)總稱或簡稱。聯(lián)合國 政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC)研究表明：工業(yè)革命后，人類社會(huì)工業(yè)化活動(dòng)導(dǎo)致的大 氣中碳儲量增加是所觀測到的氣候變化的主要驅(qū)動(dòng)力。而《哥本哈根協(xié)議》則預(yù)示：減少 碳排放、應(yīng)對全球氣候變化已成為世界各國工業(yè)化發(fā)展不得不面對的一項(xiàng)中長期戰(zhàn)略性挑 戰(zhàn)。2010年1月10日，中國工程院院長徐匡迪在"低碳經(jīng)濟(jì)與綠色制造（Low CarbonEconomy and Green Manufacturing)"寧波國際研討會(huì)上對我國碳排放數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析：2007年中 國二氧化碳的排放量為59. 6億噸，超過了美國的58. 2億噸，居世界第一；在過去8年的時(shí) 間里，全球碳排放量增長了三分之一，其中的三分之二來自中國；2006年我國單位GDP碳排 放強(qiáng)度是1.03kg/$l，美國是0. 45 kg/$l，日本為0. 33 kg/$l?？梢?，我國二氧化碳排放形 勢非常嚴(yán)峻。2007年國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)表明，制造業(yè)的能源消耗占我國能源消費(fèi)總量的60% 左右。同時(shí)，制造業(yè)又是米礦、電力等尚能耗工業(yè)廣出廣品（電能、材料等）的消費(fèi)者。因此 制造業(yè)的快速發(fā)展是造成我國整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的能源消耗與碳排放激增的主要源頭。我國在 2009年12月舉行的哥本哈根《聯(lián)合國氣候變化框架公約》締約方第15次會(huì)議上率先提出了 到2020年碳排放強(qiáng)度相對于2005年減少40~45%的承諾指標(biāo)。顯然，制造業(yè)將成為我國實(shí) 現(xiàn)2020年減排任務(wù)的主戰(zhàn)場之一。因此積極推進(jìn)制造業(yè)低碳化進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)低碳制造與產(chǎn)業(yè) 轉(zhuǎn)型是在應(yīng)對全球氣候變化新形勢下對我國制造業(yè)提出的新要求與新挑戰(zhàn)。面向綠色制造 的工藝問題，即產(chǎn)品加工過程中的廢物流及其影響問題是綠色制造中急需解決的關(guān)鍵技術(shù) 之一，在國際上受到了研究機(jī)構(gòu)、高校以及政府部門的高度重視。英國Brunei大學(xué)先進(jìn)制 造與工業(yè)工程系S. Tridech及K. Cheng教授對低碳制造進(jìn)行了定義，并認(rèn)為實(shí)現(xiàn)低碳制 造的途徑包括：減少加工機(jī)床和相關(guān)設(shè)備的能量損耗；提高工藝能量效率；減少制造過程 因空閑、等待和排隊(duì)而發(fā)生的碳排放浪費(fèi)；提高原材料利用效率并減少供應(yīng)鏈庫存等[8]。 美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST)正在進(jìn)行一項(xiàng)制造過程碳排放分析研究，旨在探索和開 發(fā)一項(xiàng)計(jì)算零部件及裝配體制造過程碳排放的新方法，該項(xiàng)研究采用了零部件工藝鏈的概 念并將其用于分析零部件制造過程的碳排放，將"公差"的概念引入用于描述碳排放數(shù)據(jù)的 統(tǒng)計(jì)值，并試圖將碳排放計(jì)算值集成到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，成為BOM表中的一項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，但該項(xiàng) 研究目前主要集中在切削加工，以電能消耗作為碳排放考慮的唯一要素，忽略了物料消耗 導(dǎo)致的間接碳排放以及工廠車間的其他設(shè)施的能耗，研究方法上側(cè)重具體工藝的能耗計(jì)算 方法研究，忽略了制造系統(tǒng)能耗及碳排放的系統(tǒng)特性。在全球氣候變化壓力以及各國紛紛 提出碳排放減排具體承諾指標(biāo)的背景下，低碳制造的研究已成為新的學(xué)術(shù)熱點(diǎn)并受到國內(nèi) 外學(xué)術(shù)界的關(guān)注，關(guān)于工藝過程的能效及碳排放的定量計(jì)算、碳排放減量化理論及技術(shù)的 研究尤為受到關(guān)注。未來碳排放特性及排放狀況將可能成為產(chǎn)品及制造系統(tǒng)的一項(xiàng)重要決 策指標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供一種碳排放特性分析方法，以解決工藝碳排放忽略了物料消耗導(dǎo)致的 間接碳排放以及工廠車間的其他設(shè)施的能耗的問題，從而系統(tǒng)準(zhǔn)確地確定機(jī)械制造工藝中 的碳排放情況，對于碳排放分析、低碳工藝改進(jìn)及節(jié)能減排都有著至關(guān)重要的作用，有利于 減少工業(yè)生產(chǎn)中溫室氣體的排放，改善環(huán)境。 為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種碳排放特性分析方法將機(jī)械制 造工藝中的碳排放分為過程碳排放、物料碳排放和能源碳排放三方面進(jìn)行分析，建立碳排
式中，Clt為區(qū)域i在時(shí)間t的工業(yè)二氧化碳排放量，Z ljt為區(qū)域i工業(yè)第j種終端能源 消費(fèi)在時(shí)間t的碳排放量，Dlt、R lt分別為區(qū)域i工業(yè)能源終端消費(fèi)中的電力和熱力消費(fèi) 在時(shí)間t的碳排放量，ZE1 jt、δ Z1 jt、n Zljt分別為區(qū)域i工業(yè)在時(shí)間t第j種終端能源消費(fèi) 量、終端能源的標(biāo)準(zhǔn)量轉(zhuǎn)換系數(shù)、碳排放系數(shù)，DE lt、δ Dlt、Tl Dlt分別為區(qū)域i工業(yè)能源終端 消費(fèi)中電力在時(shí)間t的消費(fèi)量、標(biāo)準(zhǔn)量轉(zhuǎn)換系數(shù)、碳排放系數(shù)，R Elt、δ R it、n Rit分別 為區(qū)域i工業(yè)能源終端消費(fèi)中熱力在時(shí)間t的消費(fèi)量、標(biāo)準(zhǔn)量轉(zhuǎn)換系數(shù)、碳排放系數(shù)；其數(shù) 值根據(jù)具體工藝而定；運(yùn)用上述碳排放廣義特性函數(shù)，通過過程碳排放、物料碳排放和能源 碳排放三方面相結(jié)合來確定機(jī)械制造工藝中每個(gè)單工序的碳排放量，從而確定機(jī)械制造工 藝整體的碳排放量。
[0004] 所述過程碳排放是指生產(chǎn)過程中直接產(chǎn)生的碳排放，包括生產(chǎn)過程中燃料燃燒產(chǎn) 生的碳排放和生產(chǎn)中采用的輔助材料相互作用后產(chǎn)生的碳排放。
[0005] 所述物料碳排放是指與生產(chǎn)沒有直接關(guān)系的物料生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的碳排放，包括 工件原材料生產(chǎn)過程產(chǎn)生的碳排放和輔助材料生產(chǎn)過程產(chǎn)生的碳排放。
[0006] 所述能源碳排放是指在工藝生產(chǎn)中所消耗的各種能源在自身的制造過程中產(chǎn)生 的碳排放，包括一次能源和二次能源。
[0007] 本發(fā)明涉及的這種碳排放特性分析方法，主要優(yōu)點(diǎn)是將機(jī)械制造工藝中的碳排放 分為過程碳排放、物料碳排放和能源碳排放三方面進(jìn)行分析，通過碳排放廣義特性函數(shù)系 統(tǒng)并精確地確定機(jī)械制造工藝中的碳排放情況，是機(jī)械制造工藝碳排放分析和低碳工藝改 進(jìn)的基礎(chǔ)，對節(jié)約能源和減少工業(yè)生產(chǎn)中溫室氣體的排放都有著重要的意義。
【具體實(shí)施方式】
[0008] -種碳排放特性分析方法將機(jī)械制造工藝中的碳排放分為過程碳 排放、物料碳排放和能源碳排放三方面進(jìn)行分析，建立碳排放廣義特性函數(shù)：
式中，Clt為區(qū)域i在時(shí)間t的工業(yè)二氧化碳排放量，Z ljt為區(qū)域i工業(yè)第j種終端能源 消費(fèi)在時(shí)間t的碳排放量，Dlt、R lt分別為區(qū)域i工業(yè)能源終端消費(fèi)中的電力和熱力消費(fèi) 在時(shí)間t的碳排放量，ZE1 jt、δ Z1 jt、n Zljt分別為區(qū)域i工業(yè)在時(shí)間t第j種終端能源消費(fèi) 量、終端能源的標(biāo)準(zhǔn)量轉(zhuǎn)換系數(shù)、碳排放系數(shù)，DE lt、δ Dlt、Tl Dlt分別為區(qū)域i工業(yè)能源終端 消費(fèi)中電力在時(shí)間t的消費(fèi)量、標(biāo)準(zhǔn)量轉(zhuǎn)換系數(shù)、碳排放系數(shù)，R Elt、δ R it、n Rit分別 為區(qū)域i工業(yè)能源終端消費(fèi)中熱力在時(shí)間t的消費(fèi)量、標(biāo)準(zhǔn)量轉(zhuǎn)換系數(shù)、碳排放系數(shù)；其數(shù) 值根據(jù)具體工藝而定；運(yùn)用上述碳排放廣義特性函數(shù)，通過過程碳排放、物料碳排放和能源 碳排放三方面相結(jié)合來確定機(jī)械制造工藝中每個(gè)單工序的碳排放量，從而確定機(jī)械制造工 藝整體的碳排放量。
[0009] 所述過程碳排放是指生產(chǎn)過程中直接產(chǎn)生的碳排放，包括生產(chǎn)過程中燃料燃燒產(chǎn) 生的碳排放和生產(chǎn)中采用的輔助材料相互作用后產(chǎn)生的碳排放。
[0010] 所述物料碳排放是指與生產(chǎn)沒有直接關(guān)系的物料生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的碳排放，包括 工件原材料生產(chǎn)過程產(chǎn)生的碳排放和輔助材料生產(chǎn)過程產(chǎn)生的碳排放。
[0011] 所述能源碳排放是指在工藝生產(chǎn)中所消耗的各種能源在自身的制造過程中產(chǎn)生 的碳排放，包括一次能源和二次能源。
[0012] 本發(fā)明涉及的這種碳排放特性分析方法，主要優(yōu)點(diǎn)是將機(jī)械制造工藝中的碳排放 分為過程碳排放、物料碳排放和能源碳排放三方面進(jìn)行分析，通過碳排放廣義特性函數(shù)系 統(tǒng)并精確地確定機(jī)械制造工藝中的碳排放情況，是機(jī)械制造工藝碳排放分析和低碳工藝改 進(jìn)的基礎(chǔ)，對節(jié)約能源和減少工業(yè)生產(chǎn)中溫室氣體的排放都有著重要的意義。
[0013] 本發(fā)明所述的【具體實(shí)施方式】并不構(gòu)成對本申請范圍的限制，凡是在本發(fā)明構(gòu)思的 精神和原則之內(nèi)，本領(lǐng)域的專業(yè)人員能夠作出的任何修改、等同替換和改進(jìn)等均應(yīng)包含在 本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種碳排放特性分析方法，其特征在于，將機(jī)械制造工藝中的碳排放分為過 程碳排放、物料碳排放和能源碳排放三方面進(jìn)行分析，建立碳排放廣義特性函數(shù)：式中，Clt為區(qū)域i在時(shí)間t的工業(yè)二氧化碳排放量，Zljt為區(qū)域i工業(yè)第j種終端能源 消費(fèi)在時(shí)間t的碳排放量，Dlt、Rlt分別為區(qū)域i工業(yè)能源終端消費(fèi)中的電力和熱力消費(fèi) 在時(shí)間t的碳排放量，ZE1jt、sZ1jt、nZljt分別為區(qū)域i工業(yè)在時(shí)間t第j種終端能源消費(fèi) 量、終端能源的標(biāo)準(zhǔn)量轉(zhuǎn)換系數(shù)、碳排放系數(shù)，DElt、SDlt、nDlt分別為區(qū)域i工業(yè)能源終端 消費(fèi)中電力在時(shí)間t的消費(fèi)量、標(biāo)準(zhǔn)量轉(zhuǎn)換系數(shù)、碳排放系數(shù)，RElt、SRit、nRit分別 為區(qū)域i工業(yè)能源終端消費(fèi)中熱力在時(shí)間t的消費(fèi)量、標(biāo)準(zhǔn)量轉(zhuǎn)換系數(shù)、碳排放系數(shù)；其數(shù) 值根據(jù)具體工藝而定；運(yùn)用上述碳排放廣義特性函數(shù)，通過過程碳排放、物料碳排放和能源 碳排放三方面相結(jié)合來確定機(jī)械制造工藝中每個(gè)單工序的碳排放量，從而確定機(jī)械制造工 藝整體的碳排放量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種碳排放特性分析方法，其特征在于：所述過程碳排放是指 生產(chǎn)過程中直接產(chǎn)生的碳排放，包括生產(chǎn)過程中燃料燃燒產(chǎn)生的碳排放和生產(chǎn)中采用的輔 助材料相互作用后產(chǎn)生的碳排放。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種碳排放特性分析方法，其特征在于：所述物料碳排放是指 與生產(chǎn)沒有直接關(guān)系的物料生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的碳排放，包括工件原材料生產(chǎn)過程產(chǎn)生的碳 排放和輔助材料生產(chǎn)過程產(chǎn)生的碳排放。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種碳排放特性分析方法，其特征在于：所述能源碳排放是指 在工藝生產(chǎn)中所消耗的各種能源在自身的制造過程中產(chǎn)生的碳排放，包括一次能源和二次 能源。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種碳排放特性分析方法，將機(jī)械制造工藝中的碳排放分為過程碳排放、物料碳排放和能源碳排放三方面進(jìn)行分析，建立碳排放廣義特性函數(shù)；其數(shù)值根據(jù)具體工藝而定，運(yùn)用上述碳排放廣義特性函數(shù)，通過過程碳排放、物料碳排放和能源碳排放三方面相結(jié)合來確定機(jī)械制造工藝中每個(gè)單工序的碳排放量，從而確定機(jī)械制造工藝整體的碳排放量。本發(fā)明提供的這種碳排放特性分析方法，對于碳排放分析、低碳工藝改進(jìn)及節(jié)能減排都有著至關(guān)重要的作用，有利于減少工業(yè)生產(chǎn)中溫室氣體的排放，改善環(huán)境。
【IPC分類】G06F19/00
【公開號】CN105046053
【申請?zhí)枴緾N201510352191
【發(fā)明人】黃曉霜
【申請人】黃曉霜
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月24日