[发明专利]一种制造车间碳排放综合评估方法

说明书

本发明提供一种制造车间碳排放综合评估方法，该方法首先通过建立制造车间加工过程图式描述，将制造车间自下而上分解为设备层、零件层和车间层三个层次，基于全生命周期评估方法，构建了设备层、零件层及车间层的能耗足迹、碳足迹计算方法；然后依据设备‐工序‐零件‐车间的层次结构，将制造车间中的碳排放活动进行粒度分解和演化，并基于环境效率的概念，建立了不同评价粒度下的多个碳效率评价指标，包括碳排放利用率、生产碳效率和经济碳效率等；最后，建立了制造车间不同评价粒度下碳排放综合评估的多属性妥协方法，该方法既可以帮助企业寻找节能减排的薄弱环节，也能为企业的生产决策提供数据支撑。

技术领域

本发明涉及一种制造车间碳排放综合评估方法。

背景技术

众所周知，中国是一个制造大国，制造业是国民经济的重要组成部分，2010年中国制造业占GDP比例为40.1％左右，但与此同时，制造业消耗了大量的能源和资源，也带来了严重的环境问题。我国制造业能源消耗占用了全国一次能耗的63％，单位产品的能耗高出国际水平20％至30％，同时，国家“十二五”规划要求，“十二五”期间单位国内生产总值能源消耗降低16％，单位国内生产总值二氧化碳排放降低17％；到2015年，全国万元国内生产总值能耗下降到0.869吨标准煤(按2005年价格计算)，比2010年的1.034吨标准煤下降16％，比2005年的1.276吨标准煤下降32％；“十二五”期间，实现节约能源6.7亿吨标准煤。为此，节能减排是制造业在可持续发展战略下的必然趋势，而加紧研究和开发能量节约型的可持续制造技术刻不容缓。

为了实现制造过程的节能减排，国内外学术界和工业界的专家学者进行了广泛的研究，并提出了许多解决方法，主要包括以下几个方面的内容：

1)由于制造车间的碳排放主要来自于加工能耗，因此许多研究将重点集中在了提高加工能效的理论和技术方面，并分别从机床设备层面、零件层面以及加工订单层面分析了能耗的来源以及节能措施。但这些研究往往针对某一类加工过程的能耗研究，不具有普遍适用性，同时制造车间还有许多产生碳排放的因素，能耗只是其中一个方面；

2)在制造过程碳排放的计算和评估方面，目前学者们往往侧重于机床加工过程的研究，而忽略了制造车间其他生产过程对碳排放的影响，例如车间物流、辅助照明、温控、能耗工质消耗等方面；

3)在评估及优化制造过程碳排放方面，研究人员大多以车间碳排放及生产加工成本等位优化的目标，却往往忽略了加工过程的能源利用率、生产效率以及经济效益等方面，毕竟企业的主要目的还是经济收益，所以以往研究目标过于片面，在实际运行中往往无法使用；

从上述分析可知，目前的研究还存在一些漏洞和问题，而实现制造过程节能减排的前提条件是对制造车间的碳排放进行评估，生产企业需要对制造车间各评价粒度下的碳排放、能源利用率、生产效率以及企业收益等进行综合评估，从而解决目前制造车间节能减排的基础问题，为实现制造车间的节能减排指明方向，也为生产企业的生产决策提供数据支撑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制造车间碳排放综合评估方法，可实现对单台设备、单个零件及整个车间的能耗、碳排放及生产情况进行较为全面的评估。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)通过分析制造车间的特点，将制造车间自下而上进行分解形成设备层、零件层和车间层三个层次，并基于全生命周期评估方法，计算单台设备、单个零件及整个制造车间的能耗足迹和碳足迹；

2)基于能耗足迹和碳足迹，并依据评价粒度将制造车间中的制造活动进行粒度分解和演化，其中的每一个过程都代表了一个独立的碳排放活动，碳排放活动指制造车间中产生直接碳排放和间接碳排放的生产活动的集合，包括加工过程、运输、车间维护、工质消耗等，然后基于环境效率的概念建立不同评价粒度下的多个碳效率评价指标，碳效率评价指标包括碳排放利用率、加工以及生产碳效率和经济碳效率等，以实现对制造车间生产效率、环境影响以及经济收益等多个生产属性的评估。