物研之窗 | 江苏“工业互联网+双碳”发展新路径研究

发布时间: 2023-12-15

在全球新一轮科技革命和产业变革中,中国、美国、德国、日本纷纷出台智能制造战略,旨在推动新一代信息技术和制造业的深度融合,加快制造业数字化、网络化、平台化、智能化转型,即打造“工业互联网”。工业互联网、5G等数字技术在制造强国、数字强国建设中发挥着基础性、聚合性、融合性作用,推动产业升级与行业转型。在“碳达峰碳中和”背景下,工业互联网不仅是推动制造业高质量、高标准发展的必要引擎,也是推动碳达峰、碳中和的重要设施。根据全球电子可持续发展推进协会(GeSI)研究报告显示,未来十年,通过5G、工业互联网等新一代信息技术赋能产业绿色转型升级、打造智慧能源等,可以减少全球20%的碳排放。江苏是工业大省、碳排放、能源消耗大省,2021年制造业增加值占GDP比重35%左右,稳居全国第一,两化融合发展水平连续七年全国第一,积极探索“工业互联网+双碳”发展新路径,打造低碳发展全国标杆,助力国家实现双碳目标,有利于加快推进网络强省、制造强省建设。

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发达国家积极探索“工业互联网

+双碳”经验值得借鉴

由于政策红利及行业龙头企业创新突破,近年来全球工业互联网快速发展。数据显示,2020年美国、中国、日本、德国工业互联网规模占比超过50%,其中美国占据世界主要份额,达23.68%。发达国家高度重视工业工联网市场应用,坚持以工业互联网带动制造企业绿色化、数字化转型。

美国:以5G+工业互联网技术助推碳减排

美国在实现双碳目标方面走在世界前列,到2050年实现碳中和目标。美国数字技术研发和应用走在世界前列,高度重视通过数字技术融合应用推动实现“零碳排放”目标,并出台关于碳中和标准的数字化政策、为开发减碳模型提供资金支持等。5G作为工业互联网发展的关键使能技术已引起美国重视,2017年起美国联邦通信委员会通过设立5G基金等方式推进5G渗透应用,成立工业贸易组织“5G美洲”,先后发布《5G通信白皮书》《5G高可靠低时延通信支持的新业务和应用》等白皮书推进5G在工业领域中的应用。据美国无线通信和互联网协会(CTIA)研究表明,5G在实现碳排放承诺目标中发挥着重要作用,预计到2025年,5G+工业工联网技术将帮助美国实现20%的减碳目标。

日本:高度重视本国数字碳中和方案开发和推广

2020年,日本首次提出,到2050年实现“碳中和”目标,把“经济与环境的良性循环”作为经济增长的重大战略,并发布《2050碳中和绿色增长战略》,提出利用5G、工业互联网等新一代信息技术实现能源数字化、绿色化转型,打造能源互联网平台,助推脱碳进程。日本企业纷纷加大碳中和及数字领域的投资力度。日本碍子公司未来10年将投入3000亿日元用于新技术的研究开发,其中80%的资金将会投入到碳中和及数字化相关领域。日产汽车公司打造“日产智能工厂”,提高生产过程中能源和材料的使用效率,增加汽车无人驾驶数据写入量,打造集电驱化、智能化、更具互联为一体的新一代车型。

德国:注重“绿色经济+数字经济”协同发展

德国工业发展的关键是不断推进智能化和数字化转型发展。2020年,德国政府出台资金支持500亿欧元的“未来方案”政策,主要用于支持“绿色经济+数字经济”协同发展,重点支持电动汽车、量子计划和人工智能等技术发展。据德国信息技术协会等机构研究表明,德国通过使用工业互联网等数字技术,到2030年,可以减少2900万吨的二氧化碳排放,约占预测温室气体排放量的37%。德国出台的《国家工业战略2030》,强调德国数字化智能制造的未来,重点突破人工智能、工业互联网、5G等推进企业数字化转型的关键技术,提升企业尤其是中小企业“工业4.0能力”,建立全球工业4.0标准,应用数字化技术推动全社会绿色低碳发展。


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我国“工业互联网+双碳"

实践探索

基本情况

一是相关政策体系持续完善。2017年国务院出台了《关于深化“工业互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》,形成了顶层设计。2019年起工信部先后发布了 《“5G+工业互联网”512工程推进方案》《工业互联网创新发展行动计划(2021—2023年)》等政策文件,明确了工业互联网发展目标和发展路径。《“十四五”工业绿色发展规划》重点强调,聚焦钢铁、石油化工、建材等重点行业,研究编制“工业互联网+双碳”实施方案,深入推进生产制造过程数字化转型,赋能绿色智能制造。全国各地聚焦现有基础优势进行差异化布局,纷纷出台相关政策支持“工业互联网+双碳”新发展路径。广东发布的《粤港澳大湾区工业互联网碳中和白皮书》指出,粤港澳大湾区标准创新联盟提出了工业互联网碳中和的标准创新,为产业等全面绿色转型提供标准技术支撑。重庆出台的《重庆市化工行业高质量发展行动计划(2021—2025年)》提出,重庆移动以宗申集团工厂数字化、智能化转型需求为出发点,依托标识解析等数字技术,加快落地工业互联网在产业链供应链协同、“双碳”管理等方面的应用场景。


二是工业互联网平台建设初显成效。我国工业互联网平台建设已从概念走向落地。我国已完成100余个平台建设,基本形成"综合型+特色型+专业型”的平台体系,形成了海尔、东方国信、用友等综合型工业互联网平台和近100家具有行业特色或区域特色的工业互联网平台。工业互联网平台的发展加速了“工业互联网+双碳”应用。北京搭建了锅炉云服务平台、炼铁大数据平台等多个工业互联网应用子平台,并开发了大量实用App,助力应用企业实现节能降耗,提高生产效率,其中锅炉云平台可实现单炉能耗降低15%。浙江通过上线“双碳智治平台”数字化平台,助力实现政府治碳、企业减碳、个人低碳的目标。浙江明旺乳业有限公司通过采纳平台为其量身定制的一系列节能降碳措施建议,每年实现清洁能源使用占比提高至30%,节约用能成本约400余万元。江苏无锡依托工业互联网,通过局部消纳和互联,提高能源利用效率,实现节能减排,建设供能充足、用能清洁、资源配置灵活的分布式多能互补综合能源体系。仅在星洲工业园区域能源综合服务中心,就实现运营成本降低21%、营运效率提升41%,年节约能耗9.73%。上海浦东打造集能源监测、评估、预测于一体的,面向政府、企业、客户的智慧能源双碳平台,通过整合政府、企业、社会等多方能源碳排放量、清洁能源减碳排放、交通电能替代碳减排量等数据,实现能源碳的监测、评估及预测功能。

重点行业“工业互联网+双碳”实践经验

01

钢铁行业

目前,钢铁行业利用工业互联网平台,推动上下游信息共享、设备上云、业务协同与产能优化,带动产业链中小企业应用集聚,节能减排、工艺优化、质量检测、设备运维是当前落地应用的重点场景。


案例一:宝钢股份武钢打造 “5G+铁钢界面智慧管控平台”

2021年,武钢委托中冶赛迪打造“5G+AI铁钢界面智慧管控系统”,铁钢界面智慧管控平台以全流程智能跟踪、全流程状态管理为基础,将智能模型和算法与铁水运输生产工艺深度结合,建立智慧铁水调度系统,实现铁水自动分配、路径自动规划、微机联锁自动控制、道口自动开闭、作业实绩自动生成等核心功能,为铁钢界面构建“AI大脑”。通过数字化管控,铁钢界面岗位工作人员的效率提升1/5,铁水运输效能提升1/10,铁水温度降低10℃左右。预计通过数字化转型,在运输环节可给公司带来4000多万元的直接收益,有效地推动武钢转型升级,实现双碳目标。

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02

化工行业

利用石化工业互联网平台,推动新一代信息技术与石化工艺技术深度融合,实现本质安全、本质环保、提质增效的发展需求,推动行业的数字化转型与智能化发展,是我国石化工业高质量发展的关键。

案例一:中国石化打造基于工业互联网的石油化工企业整体解决方案

中国石化将深入落实发展工业互联网、推进智能制造等国家战略部署要求,建设中国石化智慧大脑工业互联网平台,构建“石化智云”工业互联网系统,提升组织、流程、技术、管理能力,实现集团绿色化、数字化、网络化、智能化转型。中石化打造一套工业互联网的石油化工企业整体解决方案,在工艺优化、物料管理、生产调度、环境监测、环保风险分析、蒸汽动力优化、车间用电等多场景实现节电减排、节约能源等,预计到2030年,可以节省燃料消耗5%。


03

建材行业

案例一:海螺水泥打造5G+智慧厂区

海螺集团在全球首次商用“超级上行”网络技术,通过5G网络实现水泥矿山开采、运输水泥等高效运作,打造了高清视频监控、AR远程运维支持、无人机爆破AI警戒辅助及地貌更新分析、生产区域视频AI检测、码头装船远程操控等场景,实现了智能工厂1.0向智能工厂2.0的升级。海螺水泥通过打造“5G+工业互联网”平台,提升了现有系统的智能化水平,提高能耗优化能力,帮助海螺水泥节约电力4亿千瓦时、CO₂减排74.77万吨、污染物减排3万吨、SCR脱硝效率达90%,同时员工劳动强度降低21%。

江苏“工业互联网+碳”

发展路径几点意见

近几年,伴随着国家和地方工业互联网政策的落实及工业互联网创新发展工程的政策利好,江苏工业互联网平台发展取得显著进展,多层次系统化平台体系基本形成,平台服务覆盖主要环节,平台应用水平得到明显提升。但是在融合应用方面,江苏尚缺少省级工业互联网公共服务平台、省级工业互联网创新中心等,在金融服务工业互联网方面相对也比较薄弱。江苏作为能源消耗和碳排放大省,是全国碳减排的重点区域和潜力地区。江苏省为制造业强省,行业发展也伴随着高碳排放。在大力倡导低碳发展的背景下,面对国际国内碳排放碳达峰目标的双重压力,实现江苏省碳排放碳达峰目标,制造业的转型发展成为关键。工业互联网在“双碳”领域的应用新模式还有待进一步探索,工业互联网与各行业高能耗环节的深度融合应用程度还存在不足,特别是需要进一步提升广大中小企业应用工业互联网的积极性,促进数字化绿色化转型、发展新模式新业态。对于江苏而言,推动“工业互联网+双碳”融合创新,对于制造业高质量发展具有至关重要的作用。

强化顶层设计,加强“互联网+双碳"政策支持

依托省工业互联网产业链专班,持续推动平台体系化升级、数据汇聚赋能、新型模式培育、关键技术攻关、人才队伍建设等方面工作。根据《江苏"十四五"工业绿色发展规划》,聚焦钢铁、石化化工、建材等工业领域重点行业,研究编制《江苏"工业互联网+双碳"实施方案》,提升重点行业应用工业互联网、大数据、5G等数字技术的应用水平,进一步提升企业能源、资源、环境管理能力,深化数字化转型,赋能绿色制造。用好财政资金,大力支持通过工业互联网促进绿色低碳转型、碳达峰碳中和等相关重点项目建设。充分利用工业互联网、单项冠军、首台(套)重大技术装备、技术改造、智能制造等现有政策,支持“工业互联网+双碳”创新应用和发展。依托江苏省工业互联网发展联盟等组织,充分发挥江苏物联网研究发展中心、常州高新区工业互联网创新中心等既有平台优势,依托龙头企业,持续完善工业互联网平台标准体系,开展关键标准研制及应用推广,引导各地政府、龙头企业和平台服务商协同推进平台建设与应用。


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强化融合应用,深化“工业互联网+双碳”产业赋能

支持建设省级工业互联网大数据中心,支持各地市搭建工业互联网大数据分中心,建设全面支撑地方工业互联网创新发展的重要研究和数据中心,推动工业及行业数据信息整合共享和开放利用,赋能制造企业智能化、数字化创新发展,加快制造业高质量发展。面向钢铁、石化化工、建材等重点行业领域,建设一批综合性服务平台和具有行业特色的专业性平台。加大数字技术在“专精特新”“小巨人”等中小企业的融合应用,鼓励企业积极参与工业减碳行动和绿色制造工程,进一步提升企业智改数转能力,降低企业零碳发展成本。鼓励各地市推进推动建设“工业互联网+绿色低碳”公共服务平台,统筹配置资金、人才、政策、数据等要素资源,深化从研发设计、生产制造、回收利用等环节的数字化应用,打造绿色制造体系和服务体系。推动“工业互联网+绿色低碳”行动面向钢铁、石化、建材、纺织等重点行业领域培育一批典型应用场景,推广标准化的“工业互联网+绿色制造”解决方案。

强化前瞻布局,加快“工业互联网平台+双碳技术”融合创新发展

加快制定工业互联网平台技术产业图谱,围绕互联网平台建设关键技术集中攻关突破,超前布局数字孪生、云化仿真设计与运营管理软件等,提升安全可靠发展能力。优先选择新型电力装备、工程机械装备、纺织服装、高技术船舶、电子信息、新材料、钢铁、石化等领域,发挥行业龙头企业和协会组织带头作用,带动多方加强协作,挖掘和梳理重点行业的应用需求,积极开放行业应用场景,推动形成行业应用基础解决方案和应用规范,编制行业应用指南。

完善生态体系,加速打通金融链人才链

引导省内南京大学、东南大学、南京理工大学、南京邮电大学等一批高等院校,联合工业互联网平台和服务企业以及绿色低碳相关产业的骨干企业,培养一批“工业互联网+双碳”复合型、技术型人才,为江苏实现双碳目标打下良好的人才基础。畅通“工业互联网+双碳”领域专业技术人才评价渠道。构建全过程、专业化、一站式“工业互联网+双碳”人才服务体系,增强对高水平人才的吸引力。鼓励通过市场化手段设立江苏省“工业互联网+双碳”基金,引导社会资本向“工业互联网+双碳”领域投资。有序推进“工业互联网+双碳”金融产品和金融服务开发,创新绿色金融产品和服务模式,引导银行等金融机构及风险投资机构加大支持“工业互联网+双碳”重点项目,组织实施金融服务“工业互联网+双碳”示范工程。

筑牢基础保障,拓展“工业互联网+双碳”数据应用

依托国家工业互联网大数据中心体系,面向钢铁、石化、建材等重点高耗能行业,搭建江苏工业互联网大数据中心双碳分中心,统筹行业发展和排碳基础数据,实现数据收集、处理、互利共享、应用,赋能重点高碳行业实现碳达峰。基于大数据平台的应用,构建江苏重点产品碳足迹数据库,引导能源密集行业进行产品碳足迹认证。推进工业低碳工艺革新、数字化转型和绿色制造体系建设,加快重点领域对照标杆水平实施节能降碳技术改造,鼓励国有企业、龙头企业打造示范性工程。同时,要加强数据安全保障,适时联合具备第三方权威资质认证的信息技术企业开展工业数据价值分析、挖掘及提升,激活数据价值。组织运营商、企业、各地市工信局等在全省范围内筛选优秀解决方案,编制《江苏省“工业互联网+双碳”融合应用优秀案例》 并定期发布,宣传推广成功案例和解决方案,凝聚各方共识,营造良好应用氛围,切实推动“工业互联网+双碳”落地应用。

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来源:秀江南(物联网号)、物联网标识号