アンコリー劉秋霞

要旨：自動車の炭素排出は交通分野の主要な炭素排出源であり、社会の炭素排出抑制の分野の一つであり、自動車生産段階の炭素排出量を下げることは自動車業界の炭素削減にとって非常に重要であり、低炭素工場の建設は生産段階の自動車の炭素排出量を下げる肝心な措置である。本文は自動車生産段階の炭素排出量の重要な影響要素を分析し、トップダウン設計、インフラ建設、資源エネルギー応用と生産運営管理の4つの方面から、低炭素工場建設の6つの主要な措置を提出し、自動車製造業の低炭素工場建設のために参考を提供した。

キーワード：自動車製造、低炭素工場実装パス

1.背景

2020年9月22日、第75回大会で中国が「2030年までに二酸化炭素排出量がピークに達することを目指し、2060年前に炭素中和を実現するよう努力する」と厳粛に宣言して以来、炭素ピーク、炭素中和を高度に重視し、炭素ピーク、炭素中和の各作業を着実に行うことを明確に要求し、そして2030年前の炭素排出量ピーク達成行動案の制定を急ぐ。その中で工業分野は産業構造の最適化・グレードアップを推進することを重要なノードとし、省エネ・炭素削減の各作業を展開し、工業分野の低炭素プロセス革新とデジタルモデルチェンジを推進し、サービス業の低炭素発展レベルを向上させる。

交通輸送は化石エネルギー消費及び温室効果ガス排出の重要な分野であり、近年、我が国の温室効果ガス排出増加が比較的速い分野の一つとなっている。「二重炭素」目標の背景の下で、交通運輸分野は厳しい排出削減圧力に直面し、交通分野の炭素排出達成ピークと深度排出削減の推進は全社会の炭素達成ピーク、炭素中和の実現に重要な意義がある。自動車の炭素排出は交通運輸分野の主要な炭素排出源であり、社会の炭素排出制御の分野の一つである。公開データによると、自動車の炭素排出は我が国の交通分野の炭素排出80%以上を占め、全社会の炭素排出7.5%前後を占め、自動車業界の低炭素発展は交通分野の「二重炭素」目標の実現に重要な影響を与えている。

国内外の関連研究及び基準規範によると、自動車の炭素排出は一般的にその年の自動車原材料取得段階の炭素排出、生産段階の炭素排出とその年の全社会保有自動車使用段階の炭素排出を指す。その中の原材料取得段階とは、資源の取得と材料の生産段階を指し、資源採掘、加工提案、生産製造などの過程の炭素排出量を含み、例えば自動車に用いられる鋼材生産過程の炭素排出量は原材料取得段階に計上すべきである、生産段階とは自動車製造工場内で完成車の製造過程を行う炭素排出量を指し、炭素排出量を減らすために生産プロセスを最適化する必要がある、自動車使用段階の炭素排出量は自動車の炭素排出量の約9割を占めており、クリーンエネルギー自動車を発展させることでこの段階の炭素排出量を効果的に低減することができる。自動車の炭素排出量計算方法の複雑性と自動車の炭素排出削減措置の多様性を考慮し、本文は主に生産段階の炭素排出量を検討する。

2.自動車生産段階における炭素排出量の影響要因

中汽が2021年に発表した「乗用車ライフサイクル炭素排出計算技術規範」は、自動車生産段階の炭素排出量計算方法について説明した。すなわち、生産段階の炭素排出量はエネルギーまたは燃料消費量の炭素排出量と溶接過程のCO 2逸散量の総和であり、具体的な計算式は以下の通りである：

CProduction=Σ（Er×CEFr+Er×NCVr×CEFr’）+Mco2（1）

式中：CProduction——完成車生産段階の炭素排出量、単位はkgCO 2 e（キログラム二酸化炭素当量）、

Er——エネルギー或いは燃料rの外注量、単位はkWh、m 3或いはkgなど、

CEFr——エネルギー或いは燃料r生産の炭素排出因子、単位はkgCO 2 e/kWh、kgCO 2 e/m 3或いはkgCO 2 e/kg、

CEFr’――エネルギー又は燃料rに使用される炭素排出因子、単位はtCO 2 e/GJ（二酸化炭素当量1吉焦）

NCVr−エネルギーまたは燃料rの平均低位発熱量。単位はGJ/t、GJ/104 m 3、

Mco 2——溶接過程で発生したCO 2逸散の量、単位はkgCO 2 e（キログラム二酸化炭素当量）で、計算式は一般的にデフォルト値を採用する。

以上の計算式を通じて、自動車生産段階の炭素排出量に影響を与える重要な要素は2つあり、すなわち生産過程におけるエネルギーまたは燃料の使用量とその炭素排出因子である。生産過程の炭素排出量を下げるためには、プロセス中のエネルギーと燃料の使用量をできるだけ減らし、炭素排出因子の小さいクリーンエネルギーを優先的に選択しなければならない。

完成車の生産プレス、溶接、塗装、総組立の4つのプロセスを分析し、主に消費するエネルギーの種類は以下を含む：電気エネルギー、ガス、圧縮ガス、蒸気、水、その中の圧縮ガスと蒸気の消費量はまた空圧機の消費電力量、電気ボイラーの消費電力量あるいはガスボイラーの消費量を通じて統計分析することができて、そのため生産プロセスの炭素排出量を下げることは電気エネルギーとガスの使用量を減らして、使用水量を減らして、緑電気の割合を高めるなどの方面から着手しなければならない。

3.低炭素工場の実施経路

工場は自動車製造が展開する空間と担体であり、低炭素工場の建設は生産段階における自動車の炭素排出量を低減する重要な措置である。工場の設計、建設と運営の全過程を総合的に考慮し、主にトップダウン設計、インフラ建設、資源エネルギーの応用と生産運営管理などの4つの方面から低炭素工場の建設を展開する。

トップダウン設計は主に自動車工場の全体設計理念と炭素排出量削減の目標設置を指し、低炭素理念を通じて工場全体の建設と運営を行う、インフラ建設には自動車工場の建物、構築物、関連設備などのハードウェア施設とソフトウェア施設の建設が含まれ、低炭素インフラは低炭素工場の具体的な支持を実現することである、資源エネルギーの応用とは生産製造過程において具体的に応用された水、電気、ガスなどの各種資源とエネルギーを指し、限度を通じてクリーンエネルギーの割合を高めて炭素排出量を低減する目標を実現する、生産運営管理には管理戦略の制定と管理システムの構築が含まれ、低炭素工場は知恵化された管理方式を借りて、生産効率と運営レベルを高める必要がある。具体的な実施経路は以下の通りである：

3.1現状の炭素検査及び低炭素目標の確定

炭素排出量の計算境界を確定し、実際のモニタリングデータ（新設工場は同類工場の測定データを参考）に基づいて、炭素排出量の審査報告を形成し、工場の現状炭素排出状況を把握する。業界基準、同類工場データ及び自身の排出削減要求を比較し、低炭素工場目標を確定し、一般的に単位製品当たりの炭素排出量を目標とする。炭素排出量予測モデルを確立し、予測周期と予測情景を確定し、炭素排出量のシミュレーションと予測を行う。

図1自動車生産段階における炭素排出計算境界

3.2グリーン工業建築建設の展開

我が国の『グリーン工業建築評価基準』GB/T 50878、『グリーン工場評価通則』などの関連基準規範の要求に基づき、関連技術措置を実行し、グリーン低炭素工場を建設する。工場建物は計画設計、建設、運営の全過程でBIM技術を採用し、完全な建築基礎データ情報モデルを形成した。

図2グリーン工業建築計画設計要求

3.3低炭素を用いた設備施設

生産プロセスを最適化し、生産設備のエネルギー効率レベルを向上させ、生産過程における汚染物質排出量を減少させる。補助生産設備施設のエネルギー効率レベルを向上させ、連合動力ステーションの計画設計を最適化し、空調設備、動力設備、空圧機、照明施設などはすべて省エネ製品を採用し、具体的な措置は以下を含む：各公共設備のエネルギー効率比は2級以上の等級に達し、包囲構造設計は省エネ要求を満たし、省エネ照明器具を採用し、合理的な照明制御を行い、暖房空調システムの形式、パラメータ、区画設計は合理的で、省エネ、空調システム、プロセスシステムの余熱廃熱を回収利用するなど。同時に、関連設備施設の省エネ運転調整をしっかりと行い、設備の状態を保証し、所定のエネルギー効率比を達成する。

3.4緑色低炭素を用いたエネルギーによる構内環境の保障要求

自動車工場の多くは年間を通じて連続して運行し、北方のある自動車生産企業に対する調査研究によると、その工場の建物は年平均250日以上運行し、毎日24時間連続で運行し、そのうち暖房システムの運行日数は110日前後、空調システムの運行日数は80日前後で、工場内の熱、湿気、光環境を維持するためにそのエネルギー消費による炭素排出量を維持している。そのため、クリーンエネルギー、再生可能エネルギーの応用比率を高め、グリーン電力を導入し、工場のエネルギー構造を系統的に最適化する必要がある。工場建物の屋根資源を優先的に利用し、太陽光発電、太陽熱温水などの再生可能エネルギー施設を設置する。非伝統的な水源、循環用水の使用割合を高め、水道水の使用量を限度に減らす。エアコンの末端には熱回収システムを利用し、余熱と廃熱という「グリーンエネルギー」を有効に利用することで、エアコンの暖房エネルギーを効果的に低減し、炭素排出量を削減することができる。

3.5生産プロセスの最適化

生産プロセスの最適化を通じて、低炭素生産材料の応用に条件を提供するとともに、生産過程における各種材料の消耗を低減し、各種生産廃棄物の回収利用率を高めることは、自動車工場の炭素排出量を低減する重要な措置である。研究によると、原材料の製造過程において、アルミニウムの生産過程及び使用状況が地球温暖化ポテンシャルに与える影響は大きく、二次アルミニウムの使用割合を増大させ、そしてプロセスの最適化を通じて、金属板材のカットオフ率を低下させることはいずれも炭素排出レベルを大幅に低下させることができる。

3.6インテリジェント低炭素運行管理プラットフォームの構築

項目に対して電気を使用して、例えば：エアコンシステム、照明システム、技術、通風除塵、その他の電気を使用する、プロジェクトの非電気エネルギーには、生産生活給水、中水、暖房温水、冷水、圧縮空気入口などが含まれており、計量データを統一的な低炭素管理システムに組み入れている。設備施設は周波数変換、群制御などの措置を採用し、負荷変化に基づいてオープン台数や設備の周波数を制御し、スマートな運行を実現し、設備のエネルギー消費を減らす。低炭素省エネ診断とスマートコントロールを展開し、低炭素工場の稼働状態を保証する。

3.7グリーン電気の購入または炭素取引の展開

「第13次5カ年計画」期間の統計データによると、自動車生産過程における炭素排出量の90%は電力による排出であり、上述の措置で削減できない炭素排出量を通じて、グリーン電気を購入したり、炭素取引を展開したりすることで、工場の炭素排出量をさらに相殺することができる。グリーン電気または取引を通じて、クリーンエネルギーを生産する需要を満たし、経済、社会、環境効果の高度な統一を実現する。

4.Acrel-IOTエネルギーIoTクラウドプラットフォーム

4.1概要

Acrel-IoTエネルギーIoTオープンプラットフォームはIoTデータ中台に基づいて、統一的な上下データ基準を構築し、インターネットユーザーにエネルギーIoTデータサービスを提供するプラットフォームである。ユーザーは安科瑞物ネットワークセンサーを購入し、ゲートウェイを選択し、自分で設置してコードをスキャンするだけで、携帯電話とパソコンを使って必要な業界データサービスを得ることができる。

このプラットフォームはデータコックピット、電気安全モニタリング、電力品質分析、電力使用管理、プリペイド管理、充電杭管理、スマート照明管理、異常事象警報と記録、運行維持管理などの機能を提供し、マルチプラットフォーム、多言語、多端末データアクセスをサポートする。

4.2応用場所

本プラットフォームはマンション賃貸業者、チェーンスーパー、小型工場、ビル管理システムインテグレータ、小型物業、スマートシティ、変配電所、建築ビル、通信基地局、工業エネルギー消費、スマート灯台、電力運行維持などの分野に適用される。

4.3プラットフォーム構造

4.4プラットフォーム機能

（1）電力収集

電力集抄モジュールは配電室の環境に優しいように、各種モニタリングデータの検索、分析、早期警報及び総合展示を実現することができる。インテリジェント化の面で配電監視システムの遠隔測定'、遠隔制御、遠隔制御制御を実現し、システムを総合的に検出し、統一的に管理する、データ資源管理の面では、配電室内の各設備の運行（履歴とリアルタイムのパラメータを含み、実際の状況に基づいて日報、月報と年報の検索と印刷を行い、作業効率を高め、人的資源を節約することができる。

トランスモニタ配電図

（2）エネルギー消費分析

エネルギー消費分析モジュールは自動化、情報化技術を採用し、エネルギーデータ収集、過程監視、エネルギー媒体消費分析、エネルギー消費管理などの全過程の自動化、科学化管理を実現し、エネルギー管理、エネルギー生産及び使用の全過程を有機的に結合させ、*のデータ処理と分析技術を運用し、オフライン生産分析と管理を行い、全工場のエネルギーシステムの統一的なスケジューリングを実現し、エネルギー媒体のバランスを最適化し、エネルギーを有効利用し、エネルギー品質を高め、エネルギー消費を下げ、省エネ・消費削減と全体のエネルギー管理レベルを高める目的を達成する。

消費電力の概要

（3）プリペイド管理

ログイン管理：オペレータアカウント及び権限割り当てを管理し、システムログなどの機能を表示する、

システム構成：建築、通信管理機、計器及びデフォルトパラメータを配置する、

ユーザー管理：店舗のユーザーに対して口座開設、販売者、遠隔シャットダウン、一括操作及び記録照会などの操作を実行する、

売電管理：口座開設済みの表に対して遠隔売電、退電、訂正及び記録照会などの操作を行う、

売水管理：口座開設済みの表に対して遠隔売水、退水、記録照会などの操作を行う、

報告書：売電、売水財務報告書、エネルギー使用報告書、警報報告書などの照会を提供し、本システムのすべての報告書と記録照会は、excelフォーマットの導出をサポートする。

プリペイドカンバン

（4）充電杭の管理

モノのインターネット技術を通じて、アクセスシステムの充電杭サイトと各充電杭に対して無停止でデータ収集と監視を行い、同時に充電器の過熱保護、充電器の入出力過電圧、不足電圧、絶縁検出故障などの各種故障に対して警報を行う。クラウドプラットフォームには、充電料金と充電杭運営のすべての機能が含まれており、都市レベルの大画面、取引管理、財務管理、変圧器監視、運営分析、基礎データ管理などの機能が含まれている。

（5）インテリジェント照明

インテリジェント照明はモノのインターネット技術を通じて都市の各地域に設置された室内照明、都市街灯などの照明回路の電力使用状態を絶えずデータモニタリングし、タイミングスイッチ戦略配置及びバックグラウンド遠隔管理と移動管理などを実現することができ、街灯施設のメンテナンス難易度とコストを下げ、管理レベルを高め、そして一定の省エネ・停止の効果を達成することができる。

モニタページ

（6）安全用電気

安全用電気は自主開発した余剰電流相互誘導器、温度センサ、電気火災検出器を用いて、電気火災を引き起こす主要な要素（導線温度、電流と余剰電流）に対して途切れないデータ追跡と統計分析を行い、そして発見した各種の潜在的な危険情報を適時に企業管理者に送り、企業に時間の調査と管理を実現するよう指導し、潜在的な電気火災の安全上の危険を取り除き、「未然に防止する」目的を実現する。

スマート消防はクラウドプラットフォームを通じてデータ分析、掘削、傾向分析を行い、科学的な火災警報、メッシュ化管理、多元的な責任監督管理の実行などの目標の実現を支援する。当初は「九小場所」と危険品生産企業が効果的に監視できなかった空白に対して、すべての公共建設と民間建設に適応し、無人化がスマート消防に当ることを実現し、スマート消防の「自動化」、「スマート化」、「システム化」、電力管理の「精密化」の実際の需要を実現した。

5.展望

我が国の「二重炭素」目標の実施進展に伴い、自動車業界の炭素削減要求は絶えず高まり、自動車製造業の低炭素工場建設は必然的な要求となる。上述の重要な措置のほか、低炭素工場の建設は以下の内容に注目すべきである：

（1）デジタル化学工場と結合し、完全な自動車製造工場の炭素排出予測モデルを構築し、モデル予測を通じて、炭素排出制御の重要な一環を、より大きな炭素削減潜在力を掘り起こす。

（2）低炭素工場のシステム化建設を強化し、エネルギー構造とエネルギー配置をさらに最適化し、エネルギーシステムの利用効率を高め、低炭素工場の近ゼロ炭素工場、ゼロ炭素工場への発展を推進する。

（3）グリーン運行維持を重視し、完備した自動車製造工場のグリーン運行維持メカニズムを形成し、工場運行の標準化、低炭素化を推進する。

（4）グリーン金融などのより多くの低炭素市場ツールを利用して、工場の炭素削減ルートを広げる。

参考文献

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［5］アンコールエンタープライズマイクログリッド設計と応用マニュアル2022.5版