创新咨询报告一丨南昌高新区工业企业数字化、绿色化融合发展路径规划

发布时间: 2022-12-12

“合抱之木,生于毫末;九层之台,起于累土;千里之行,始于足下”。在数字化、绿色化融合发展的理念指引下,聚焦三个发展目标,我们从数字化技术赋能、业务与技术拓展、绿色价值链条及发展理念传递等方面,设计了九项切实有效的行动,通过点滴努力,汇聚成高新区工业企业数字化、绿色化融合发展的新动能。

一、工业互联网赋能碳监测

工业互联网作为全新工业生态、关键基础设施和新型应用模式,通过人、机、物的全面互联,实现全要素、全产业链、全价值链的全面连接,正在全球范围内不断颠覆传统制造模式、生产组织方式和产业形态,推动传统产业加快转型升级、新兴产业加速发展壮大。工业互联网通过与工业、能源、交通、农业等实体经济各领域的融合,为实体经济提供物理感知、网络连接和计算处理平台等新型通用基础设施支撑。促进各类资源要素优化和产业链协同,帮助各实体行业创新研发模式、优化生产流程。推动传动工业制造体系和服务体系再造,带动共享经济、平台经济、大数据分析应用等以更快速度、在更大范围、更深层次拓展,加速实体经济数字化转型进程。

工业互联网包含了网络、平台、安全三大体系。通过网络、平台、安全三大功能体系构建,工业互联网全面打通设 备资产、生产系统、管理系统和供应链条,基于数据整合与分析实现 IT OT 的融合和三大体系的贯通。网络是基础,工业互联网网络体系包括网络互联、数据互通和标识解析三部分。平台是中枢,工业互联网平台体系包括边缘层、PaaS 和应用层三个层级,相当于工业互联网的“操作系统”。安全是保障,工业互联网安全体系涉及可靠性、保密性、完整性、可用性和隐私和数据保护。

高新区以工业互联网技术为支撑,部署和应用各类智能传感器,联合思创数码、先锋软件、贝谷科技、泰豪软件、软云科技、蓝锐软件等一批从事软件开发的知名软件企业开发联通区内工业企业碳监测功能的统一平台,帮助企业和园区管理部门获取生产运营过程中的碳足迹信息、碳排放数据,实时开展在线监测,辅助节能减排决策及实施。联合华勤、龙旗等数字产品制造企业打造碳能感知设备。感知设备主要由安装在企业气源排口的CO2连续在线监测设备、厂区内的CO2监测设备、企业内网格化报警设备、气体流量监测设备、碳排放数据采集传输设备、动态管控监测设备等组成。工业企业可通过移动端识读标识或扫描标识二维码或输入标识编码查询能源消耗及排放物检测仪表的基本信息和全生命周期动态信息及能源测量、碳排放数据信息。根据企业工作过程、减排方法和需求,可预测未来的碳排放量,帮助企业更加准确的制定、调整和实现碳排放目标。

二、大数据赋能碳核算

大数据技术体系可以归纳总结为基础技术、数据管理技术、数据分析应用技术、数据安全流通技术四大方向,每个方向大数据技术的产生都有其独特的背景。基础技术包括流计算、图计算、分布式协调系统、集群管理及调度系统、工作流管理等;数据管理类技术包括元数据管理、数据集成、数据建模等;数据分析应用技术包括数据可视化、深度学习、数据挖掘平台等;数据安全流通技术包括隐私计算、数据脱敏、身份认证等。

大数据完整生命周期技术覆盖从采集、传输到应用、治理的全过程。大数据的采集处于第一个环节,常见的数据采集方式包括系统日志采集、网络数据采集、设备数据采集。采集的数据通过数据通道被传输存储,数据传输包含消息队列、数据同步、数据订阅、序列化等技术。数据组织集成包括数据存储、数据计算、数据仓库、数据挖掘等关键技术。数据治理包括元数据管理、主数据管理、数据安全等技术等。在大数据战略从顶层设计到底层实现的“落地”过程中,治理是基础,技术是承载,分析是手段,应用是目的。

高新区工业企业要实现数字化、绿色化的融合发展,数字化赋能低碳减排工作是主要途径之一,而数字化赋能工业双碳的每个关键过程都离不开数据的作用。高新区利用大数据技术全面、多维度地量化能耗、碳排放全过程,通过全面连接数据驱动和全局优化,打通区内工业企业与统一管理云端平台的数据共享渠道,研发设计更低能耗的技术产品,优化生产制造工艺流程,提升双碳实时决策水平。在以保障产品质量,生产效率等要求下,在工艺过程碳排放仿真与优化环节中引入碳约束,并在新的工艺研发时实现碳排放仿真,指导新工艺设计,实现产品碳排放量的最优。通过有效打通库存、制造、物流、质检、人员等各个生产环节产生的数据、分析及使用,提高信息传递效率和精准度,精准管控生产效率,及时通过数据、模型发现能耗碳排的各类异常,解决可能存在的缺陷,有效降低由于不确定性因素导致的各种风险。

工业大数据平台最大化收集、分析、利用数据,可以与高新区内工业企业的生产管理平台互联互通,例如园区内生物医药产业研发的吉美瑞生再生医学集团转化医学研究院平台,是医药生产平台和细胞库平台,并为国内外细胞制药领域的公司、科研机构提供研发外包服务,对该平台嵌入碳能监测与管理功能,并与工业大数据平台数据共享,监测与上报园区内生物医药制造过程中的碳排放与碳减排贡献等数据,并下达指令使其调整生产经营活动以降低碳排放。同时工业大数据平台能够通过能源数据计入和统计分析,推动设备能源台账管理、设备异常状态报警、设备状态在线监测、设备能效分析等,实现能源监测从经验判定向智能监测升级,减少设备运转过程中的跑冒滴漏、降低空载率、节约设备能源消耗。但需要将工业企业的所有用能设备接入数字化平台,实现绿色化管理,可先从园区内电子信息先进企业作为试点,再逐步扩散到生物医药及新材料制造等企业。

三、区块链赋能碳交易

区块链本质上是一个去中心化的分布式账本数据库,其本身是一串使用密码学相关联所产生的数据块,各个数据块内部都会将多项业务有效确认的信息通过时间序列进行排列,并形成链式结构。根据工业和信息化部发布的《中国区块链技术和应用发展白皮书(2016)》,区块链技术是利用块链式数据结构来验证和存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。去中心化、安全性和可靠性是区块链技术的典型特征。

区块链技术信息完整透明的特征,能公开有效监督碳信息及数据的真实性,并有助于解决年度为工业企业额度分配和清缴难以监督的问题,合规高效实现CCER(国家核证自愿减排量)与碳排放权的抵消,提高市场活跃度。利用区块链智能合约技术建立碳排放核算模型,能够有效解决工业企业数量大、排放核算成本高等问题。区块链集体维护数据且匿名交易、隐私安全,可实现工业园区内企业间碳排放权的可信交易,盘活区域内各企业碳资产,促进园区碳资产价值的高效流动。区块链具有分布式、自信任、公开透明、不可篡改、集体维护以及隐私保护等特点,通过分布式数据存储、共识机制以及智能合约等多种技术,保证碳交易过程中交易数据的安全存储与交互,规范碳交易市场参与者行为,促进碳交易市场公平安全高效运行。建议推动建立碳交易区块链网络,构建基于区块链的“确权—交易—维权—处罚”全流程碳交易管理与保护机制。

园区内部署区块链技术可以服务于双碳场景下的工业企业生产过程,改造管理模式创新、供应链和产业链多环节优化,促进区内不同行业参与主体之间的可信协作,特别是以下三方面。

一是区块链可以构建及时、可信的碳监管环境。20211月,生态环境部发布《全国碳排放权交易管理办法(试行)》,明确了全国碳市场国家--市三级管理体系,并明确各级主管部门责任。按照管理办法,高新区应履行市级碳排放权交易管理体系规定和责任,在对全区碳排放权登记、交易、结算、碳排放报告与核查等方面的管理和监管应用中需要增强信息透明度、时效性,降低信息管理和监督成本,构建各环节、全流程可追溯的交易监管环镜,提升园区碳排放监管和服务的现代化水平。

二是区块链赋能工业产业转型升级,优化生产流程,促进碳减排,提升能源效率。目前高新区碳排放主要集中在航空制造、生物医药、新材料等工业企业,借助区块链技术可有效增加企业产品供应链环节中的透明度,构建信任、多方协作的去中心化基础设施,有助于打破行业中的数据孤岛,通过智能合约等技术构建新型协作生产体系和产能共享平台,提高多方协作效率,推动降低社会总体的能耗水平和碳排放水平。

三是区块链可以联合区内同行业企业构建可信、高效的碳交易平台和市场,联合区内同行业企业区块链技术应用于碳交易市场,可实现对工业企业的碳资产和碳排放权进行实时、透明、不可篡改的碳资产管理,明确区内核心企业的用户身份“专属DNA”,用户在碳交易区块链网络中根据自身节点类型,提交碳配额等信息进行注册,增强碳交易市场的活跃性;交易节点将配额数量和交易报价提交到碳交易区块链网络中,利用区块链技术将碳交易规则编译成智能合约,交易信息匹配的智能合约将自动执行,并将交易记录更新到区块链中;而碳交易中存在交易方未合理履约的风险,区块链可以实现交易溯源、数据存证以及信用评级等,帮助用户及监管司法部门进行维权。区块链促进统一碳价的市场化机制打造碳交易主体、交易机构、政府等多方共建、灵活互动的碳资产交易模式,实现从碳排放权获取、交易、流通,到交易核消、统计的全流程数据上链存储与可信共享应用,让碳排放配额在“有目共睹”的情况下进行交易,实现流转过程透明化和全生命周期的追踪溯源。

四、5G通讯赋能数字化生产 

5G 指第五代移动通信技术。从 20 世纪 80 年代的 1G 开始,移动通信技术基本保持了 10 年一代的发展规律,逐步演进到现在的 5G5G 带来万物互联的智能时代。目前,中国已建成全球规模最大的 5G 网络。根据《2021 年通信业统计公报》,截至 2021 年底,我国累计建成并开通 5G 基站万个,5G 用户 3.55 亿户,实现覆盖全国所有地级市城区、超过 98% 的县城城区和 80% 的乡镇镇区。

5G 移动通信网络主要包括无线接入网、核心网和承载网三部分。无线接入网负责将终端接入通信网络,对应于终端和基站部分,基站作为提供无线覆盖,连接无线终端和核心网的关键设备,是 5G 网络的核心设备。核心网主要起运营支撑作用,负责处理终端用户的移动管理、会话管理以及服务管理等,位于基站和因特网之间。承载网主要负责数据传输,介于无线接入网和核心网之间,是为无线接入网和核心网提供网络连接的基础网络。无线接入网、核心网和承载网分工协作,共同构成了移动通信的管道。

依托 5G+ 工业互联网的技术帮助,高新区内集航空产业产品研发与制造、国际业务转包、通用航空运营与服务、航空教育、博览、旅游、文化、运动娱乐为一体的航空产业新城能实现产业集群通信、进电能数据回传、设备监测、远程控制、智慧巡检、无人机巡检等建设,提升数据传输效率及设备运行状态,支持航空产业集群的大规模建设。5G 技术可助力降低不同集群间的信息壁垒和技术阻碍。通过搭建 5G 专网,推广 5G 电力通信终端、打造 5G 智能数字共享应用,满足航空制造行业各个环节的安全性、可靠性和灵活性需求,实现其在产业聚集度、规模结构、研发能力等方面的数字化赋能,助力园区数字化工业企业发展。

在材料制造领域,利用 5G 技术实现传感感知、实时检测、无人操控等功能,促进新材料工业设备和设施的数字化;利用 5G实现精准控制、互联互通、智能调度,助力高耗能设备的智能化。5G 技术助力铜资源深加工企业开展安全绿色园区建设,提升产业协同效能和整体效率,减少非集聚条件下物流和能源的碳消耗。实现精准控制、互联互通、智能调度,助力高耗能设备的智能化。5G 技术助力铜资源深加工企业开展安全绿色园区建设,提升产业协同效能和整体效率,减少非集聚条件下物流和能源的碳消耗。

高新区可依托 5G 网络,基于“碳排放”数据上云的方式打造全生命周期的碳排放量化、审计和交易体系。联通工业大数据平台,打通航空制造、新材料制造等行业之间的碳排放数据上传通道,通过各类物联网前端感知手段和网络技术,实现企业能耗数据上云和碳排放数据采集,并在此基础上建立包括碳排放数据的量化统一、审计、模型分析以及碳汇交易体系和审计体系。

资料来源:“科创中国”智慧能源产业科技服务团