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fb体育官网吴浴阳:双碳”目标对水务企业数字化的要求

2023-06-26
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2020年9月,习近平总书记在第七十五届联合国大会上郑重承诺,中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。自此,“双碳”正式成为我国新的宏伟目标。


fb体育官网副总经理吴浴阳指出:“客观来说,疫情让各级政府、各国人民都忙于抗疫,无暇他顾,于是,“双碳”对各行各业的影响并未显现。今年,进入后疫情时代,双碳一定会很快的进入各行业各业的视野,如果不迎接这个大的趋势,一定会错失未来。”

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副总经理 吴浴阳



为什么“双碳”一定会是持续的大战略


可能还会有不少人还心存观望,认为“双碳”可能成为一个阶段性的政策,国家不一定会这么有决心、恒心,用40年持续来执行。

然而,这种判断肯定是错的,因为:


01

“双碳”在全球都代表着政治正确

根据联合国气候学家的研究:

地球如果升温2℃,人类将面临生存的危机,全球海平面会上升7米,沿海城市将被淹没,生活在一些低海拔地区的人,将面临着举家搬迁,大量昆虫也开始迁移到新的地区,他们所到之处的生态平衡也会被严重破坏;

升温3℃,亚马逊雨林正在逐渐消失,厄尔尼诺现象将造成严重干旱和高温,数百万人将被热浪夺取生命,尤其是生活在热带地区的人,更会遭受酷热折磨。飓风将会出现得更频繁;

气温上升4℃,南北极所有冰川融化,极地动物将灭绝,2.8亿人的家园将被淹没,一些沿海小国家将会彻底被淹没,淡水资源成为紧缺货;

气温上升5℃,人类文明很快就会崩溃。此时气温是近5000万年来最高温度,大部分地区不宜居住,山上积雪和地下水将会消失,人类开始举家搬迁,前往南北半球圈内生活;

气温升高6℃,地球将彻底变成人间炼狱,沙漠在陆地上疯狂扩张自然灾害成为常客,热带地区已经没有了动植物,唯一还能生存的地区只有南极大陆,世界人口减少90%以上。大部分生物都会灭绝。

下图世界气象组织发布的1950-2020年地球气温趋势图,70年地球已升温了1.1℃,如果再不加以控制,不采取措施,在不久的未来,人类将会面临生存的危机。正是在这样的前提下,全球的有志之士共同行动,推动《巴黎协定》的签署。该协定是由全世界178个缔约方共同签署的气候变化协定,是对2020年后全球应对气候变化的行动作出的统一安排。《巴黎协定》的长期目标是将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2℃以内,并努力将温度上升幅度限制在1.5℃以内。

图1 世界气象组织发布的1950-2020年地球气温趋势图


02

中国文化基因支持

中国的文化根基最后的的思想源想之一就是“天人合一”的宇宙观,无论是道家、儒家还佛家都亦如是。


道家崇尚天人合一,修身养性,达到静谧无为的目的,领悟天地之道,最终回归自然。佛家强调“天人合一”思想,看清事物的本质。“出三界,而不入五行”,是古人追求自由,不受世俗束缚,获得真谛的美好愿望。儒家讲“天人合一、天人感应、天人合德“,重在天与人的和谐一致。因此,在这样的文化基因下,前有锦涛书记”科学发展观“中强调”统筹人与自然的和谐发展“,现有习主席”青山绿水就是金山银山“的精典语录,以及在2021年12月8日习近平在中央经济工作会议上的讲话提出:推进碳达峰碳中和是党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策,是我们对国际社会的庄严承诺,也是推动高质量发展的内在要求。


03

中国要做一个负责任大国的时代选择

中国当前是世界第二大经济体,也是世界第一大碳排放国。尽管由于中国是后发展起来的国家,是一个以制造业为主的国家,人口多,负担重,不同于欧美发达国家,已经走过了先污染后治理的周期。然而,一个不争的事实就是中国的碳排放总量遥遥领先。作为一个崛起中的大国,在当今的世界格局下,中国必须负责任。因为只有负责,才能引领发展,才能高举正义大旗,才能团结一切可以团结的力量,才能赢得良好的国际发展环境。

图2 2019年世界各国碳排放量比较


正是基于上述的认知,相信才会有习主席于2022年1月24日十九届中央政治局第三十六次集体学习时的讲话中指出:“实现“双碳”目标,不是别人让我们做,而是我们自己必须要做。我国已进入新发展阶段,推进“双碳”工作是破解资源环境约束突出问题、实现可持续发展的迫切需要,是顺应技术进步趋势、推动经济结构转型升级的迫切需要,是满足人民群众日益增长的优美生态环境需求、促进人与自然和谐共生的迫切需要,是主动担当大国责任、推动构建人类命运共同体的迫切需要。”


相信不久,中国政府将会全面出台各种双碳政策,以执行横跨半个世纪的伟大战略!我们每一个企业和个体都生在其中,必须全面应对。


毫不夸张的说:

到底是顺应趋势,率先布局

还是被动等待,手忙脚乱的等待

将会决定我们各个企业未来命运!





“欧盟”的领先实践看“双碳”治理变化的启示

从欧盟的实践来看,欧盟的碳治理经历了两个不同的阶段:


01

2021年以前,碳中和1.0

在这阶段,欧盟提出了明确的目标,通过对11000多家高耗能高排放企业进行排放监控和额度管理,推出“碳排放交易市场”,以源头控制为核心。同时,推出碳排放交易所,让碳排放成为一种商品资源,利用市场的手段调节和激励。取得了不错的效果,从减排效果上来看,截止2019年,欧盟碳排放量相对1990年减少23%。根据IEA数据,2020年欧盟地区碳排放量较 2019年下降10%,较1990年下降超过30%,超额完成2020年碳减排目标。


02

2021年以后,碳中和2.0

尽管第一阶段取得了不错的成绩,但欧盟经过分析发现,如果按现有的模式根本无法满足达标的需求,必须从严、从紧,从更系统的角度出发,来管控和推动,才有可能达成这么严峻的目标。因此,欧盟推出了一系列的政策:


图4 欧盟新政


总体看来,呈现以下特征:


加大过程控制。改变以前源头控制的想法,要求全方位控制;

加大监管办度,拓展到更多的行业;

推动循环经济,大力倡绿色生活、绿色工艺,大力发展新型绿色能源;

推动数字化建设,利用数字化工具为碳监管和碳减排赋能

特别在2023年2月9日,欧洲议会正式通过了关于建立碳边界调整机制(CBAM)草案的修正案。2023年10月1日CBAM将正式生效。2027年,欧盟将对碳排放限制相对宽松的国家和地区进口的水泥、铝、化肥、钢铁、有机化学品、塑料、氢和氨等产品征税。


为了能有效实施碳关税,欧盟进一步提出碳标签,需要对商品的碳轨迹进行溯源,拿电池来说,就是推行电池护照,从矿开采消耗的碳开始,到电池生产的全过程,再到电池的使用和回收的全生命周期,进行溯源。有了全面的碳轨迹,第一个产品都可以有碳标签,这样就可以制定每类产品的碳标准,如果不达标,不允许进入欧州市场;如果达标但达不到一定的标准,就得交碳税,这样整个碳强管理的体系就成立。


03

欧盟的经验启示


综上所述,欧盟的经验总结如下:

图5 欧盟碳治理的启示


(1)

以碳关税为抓手,全面推进碳治理

推进碳关税,以碳标签作为抓手,不断优化碳的治理,未来一定会加强碳标签的审计、增加碳标签的可信度,由此推动社会的碳治理。

(2)

体现从“源头控制”转向“过程控制”的治理思想

要让碳标签可信,则必须实现碳轨迹的溯源和全面的计量,而这需要及赖全面数字化技术。

(3)

全面推进“绿色工艺与技术”和“全面的数字化”

数字化首先能解决的是监测和计划,其次是基于数据分析哪些地方是碳排放的重灾区,再者,基于科学的大数据可以优化产业链的运作,使得碳排放能在一定程度上优化;而绿色工艺与技术能优化每个环节的碳排放,两者的有效结合,才能使得碳中和真正实现。中国也一定会采用这样的技术路线:“绿色工艺与技术+全面数字化”同频共振,实现碳中和,是未来中国双碳战略的核心技术路线。




“双碳”目标对水务企业数字化的要求


01

高频、高并发、全面准确的碳排放计量

对于水务行业来说(参考图6),从源头到龙头,从龙头再到河湖,不但涉及到原水调度、制水全流程(电、药等)、管网的全面监测和输水的全面调度、用户的收费和服务,以及污水厂和排水管网的管理等,要想将全面的碳排放精确计量,就必须对原水泵站、水厂加种设备及消耗、出水泵站、管网的压力、流量、水质监测设备、出水泵站、中途泵站、二供加压设备、用户抄表服务、污水厂、供排水管网、水务企业运营都进行全面的监测,管网涉及全城,用户遍布全区域,对于规模城市来说,仅二供设备就数万套,每套设备测点200多个,大量的数据实时传辅和处理就变成必须。因此,面对大量的设备,复杂的生产过程,还需要众多的原材料和辅料,因此,要想全面计量碳排放数据,必须基于企业生产流程对人、机、料、法、环进行全面的数据采集,必然需要高并发、长周期、海量数据的清洗、存储与高效计算。

图6 制水水务公司碳排放边界


02

全面、不断升级要求,开放、灵活的

数据接入和对外数据服务


为了全面计量碳排放,而企业本身是一个开放的系统,必须接收上游原材料(源水)、辅料(各类药剂等)的碳排放数据作为输入,对内全量计量产品每一个制造和运营环节的碳排放数据,根据合理的规则,生成水的碳标签。水不但是最终消耗品(作为居民用水),也是必要的基础生产资料、作为最广泛中间产品的存在,必须给各类企业提供数据,因此,未来一定需要给各类行业、各类企业提供接口。


并且,双碳作为一个长达40年的大战略,不同行业的发展阶段不一样,政府政策的侧重点也不一样,不可能所有行业同步建设的,因此,对于企业来说,这样要求会不断的接入数据和提供新的接口对外输出,并且当前对于双碳的治理要求一定会随着大家对此的深入研究不断发生变化,因此,这就要求企业的信息系统必须具备开放性、灵活性,能够方便的不断升级,按需接入或对外服务。这必然要求要拥有完全开放共享、且可持续迭代升级的数据服务平台,至少需要具备以下特点:





各类外部产品与服务的“产品碳足迹”碳排放数据高效接入




对行业与各级政府单位的实时数据共享




支撑企业“从摇篮到坟墓-规划建设、运行维护、重置与拆出”全生命周期的碳排放计量


03

基于行业理解的数据分析、结合绿色工艺与

行业硬件技术发展、不断优化高能耗环节

全面的数据监测只能提供全面的计量,并不能优化碳排放。要想优化碳排放,必须从以下方面入手:


在全面核算和管理的基础上不断发现重灾区;

结合行业现有绿色工艺和技术,对高能耗、高排放的工艺段进行优先改造.

下图给水行业碳优化思考框架图:

图7 供水行业碳优化思考框架


以二供为例,国内很多的城市一刀切采用变频设备,浪费了管网的余压,如果能结合水力模型,根据各个地方的情况进行合理评估,能用无负压的用无负压,应该用变频的用变频,将可以节能10%以上。因此,我们在进行旧城改造的时候,应该将碳排放纳入考量指标,合理选用设备类型。


04

科学化、fb体育化手段,持续运行优化服务的

减排方案

这里包括两个方面:


(1)对单设备的运行状况进行全面监测,基于控制算法优化设备的运行,确保处于高效区间,降低碳排放;


还以水务行业的二供为例:对于一个城市的供水来说,二供泵房众多,能耗占比高,通过研究发现,大部分的泵房的水泵长期处于低效运行区域,很不经济。如果合理搭配小泵,并配以合适的控制算法逻辑,将能大幅改造能耗。


通过实测项目的统计,没有配小泵时,平均运行流量下,主泵的平均效率为21.53%,当配了小泵后,小泵的平均效率为46.98%,在小流量情况下,其节能率能够大大提升,节能率的提升为20%以上。

图9 大小泵运行效率研究


(2)基于全面的数字监测,融合行业理解,从系统运行的角度,优化碳排放。


至少包括以下两个方面:



基于数据与模型,实现预测、预警和动态调控

以供水为例,对于一个城市来说,如果能合理预测不同时间段的供水需求,将可以根据城市的供水能力、管网的结构合理以及各泵站/泵房水池、水箱的储水情况,合理设定出厂水压力、各泵站压力,可以在确保安全供水的情况下,优化能耗,实现减排。



工况实时模拟,持续优化策略,能效方案择优

以供水为例,当局部区域出现异常情况,如爆管,如何进行快速合理的调度,也是降低水耗和能耗的有力措施。


综上所述,从双碳看企业数字化建设的基本要求:

大量物联网设备的灵活接入

高频、高并发、海量数据处理、开放、灵活的数据接入和对外服务能力

强大的数据模型能力和基于行业理解的解决方案



基于“双碳”目标的fb体育化建设的关键点

当今天的任何一个水务企业(除新设外),其信息化建设都不可能处于空白阶段,因此,对于所有的水司来说,要想有合理的投入产出,就必须兼顾现状和未来,一方面既要充分利用现有的信息资产,一方面又要规避以前建设的孤岛系统给当下造成的困境,在新的信息化建设的同时不至于走老路,给未来留下同样的隐患。过去是因为认知不到位、技术不成熟导致的不得以而为之,当下技术环境、人才环境已经发生了重大的变化,完成可以做到合理规划和前瞻性的布局下,实现既满足当下需求,又确保未来不需要不断规模重构。因此,结合“双碳”目标,对fb体育化建设的关键点至少有以下几点:


01

系统规划、分步实施

如图10所示

水务公司首先要站在未来发展的角度,结合水务的全流程运营和全方位的经营,系统审视和规划如何才能做到碳排放的最优;


其次,要找到碳排放的重灾区或重点工艺段,结合水务行业现有的绿色工艺与技术,综合考虑成本和效果满足国家的政策和企业的战略;


第三,在选择重点区域优先建设或改造的时候,一定要结合软件、硬件和物联网,并通过软硬件物联网的深度融合的更智能方案实现更佳的效果。因为,只有更智能的方案才有可实现未来的不断进化,而这对于一个长达40年的“双碳”大战略来说至关重要。

图10 系统规划分步实施策略

综上所述,如果以上三点,在系统认知的基础上,根据实现的难度、投入产出和企业的资源安排,对企业碳排放优化方案进行有节奏的实施。


02

尊重差异,分类建设

双碳是一个长周期的事,不可能一簇而就,因此构建双碳的管理体系,基于管理体系持续优化就尤为重要。与此同时,针对不同的水务企业,因为他的经营范围、规模、工艺、管理能力等都不太一样,因此都需要务实的规划和推进。


总体说来,对于新建工程和存量工程应采取不同的方案。




新建工程:高标准,总体规划分步实施,从规划建设到运行维护系统性高标准规划

新建工程应该站在更高的视野,高标准的全新规划,将双碳的管理体系植入到工程的规划之中,做好前瞻性的规划,据实根据资金的情况,行业对双碳的要求、公司的战略定位与规划,以及行业绿色工艺与技术、数字化技术等的成熟度的情况,遵守系统规划、分步实施的理念,本着不乱建、不重建、有序迭代的方式高效推进。



存量工程:布局、早行动,主动作为、积极应对

对于现有的存量工程来说,必须遵重事实,尽早在建立碳排放管理体系的基础上,摸清家底,一方面夯实管理基础,一方面夯实评估能力,建立全面的数字化评价体系,再针对高能耗的区域/工艺段,结合绿色工艺与技术进行改造,不断优化碳排放管理水平。


综上所述,无论哪一类工程,都可以遵循图11的方式进行推进:

首先,夯实基础,包括两个方面:

(1)碳排放管理基础,企业必须将碳排放作为常规的管理目标,建立相应的管理体系;


(2)夯实数字化基础,只有有数字化基础,数字化是碳计量的基础,只有有计划才能对碳排放进行不断分析评估,才有可能不断优化。这就是好比打靶必须有靶一样。

其次,识别高碳重灾区,对于重点工艺段采用绿色低碳工艺及产品/对于高能耗的环节优先进行改造(工艺、智能化),实现降碳,并且这类区域容易有投入产出比,企业能在降碳和投入方面容易取得平衡。

再者,企业需要根据自身的禀赋,尽可能的采用清洁能源,优化能源结构,进一步降碳;

最后,通过不断的数据分析,一方面不断识别能进一步降碳的地方,一方面通过数据分析、算法优化、调度优化实现更高效率的运行,在不改变现有物理资源的情况下,实现设备、人、资源的更有效利用,达到降碳增效的效果。

图11 水务企业碳治理的分类策略


03

依托平台化,实现可持续发展

由于需要对全产业链、全生态、全资源的有效监控,这就产生了海量的数据,并且还需要基于这样的海量数据进行深度分析和利用,更为关键的是,这些重大要素都不是静态的,而是动态变化的。因此,这就对企业的IT系统提出高并发、高可靠、高可拓展、高鲁棒性等一系列的要求,要想达到这样的要求,必须依托平台化的建设,正所谓“无平台,不fb体育”。如果不采用平台化建设思想与技术,根据无法满足这样复杂、多变的需求。


在这样的趋势下,

水务企业对平台必须具备哪些最基本的呢?

对于水务企业来说,他们面对管理对象包括“人、机、料、法、环”,因此,他们需要的平台不是简单的互联网平台,而是工业互联网平台,概括来说,至少包括以下三点:




物联网管理平台 

覆盖水务行业全场景主流产品型号的广泛接入能力

可自定义规范开放协议的标准化接入

高可靠高性能海量设备的稳定连接、接入数据秒级查询

统一的物联网设备运维监控与精准报警预警能力



行业大数据平台

水务全场景的行业数据标准体系

基于行业经验沉淀的数据质检与清洗工具

开放、灵活的外部数据接入能力

标准规范,开放与受控的对外服务能力

多源异构数据、长时间维度海量数据的高效存储、计算与服务能力



模型构建平台

沉淀行业从宏观到微观多层级的业务分析、评价、决策模型

业务模型参数支持灵活配置调整

基于AI技术的智能模型构建与优化能力

上述总体指导思想不仅适用于水务企业/集团,也适用单一的自来水公司和水厂,也适用于行业行业主管部门。总之,为了人与自然的和谐共生,为了构建人类共同的命运体,“双碳”成为你我所有人与组织单元都产生影响,共同作用的实际命题。在这样一个史无前例的全球人类共同行动的历史趋势之中,水作为人类生存的基本条件,水务公司作为民生保障的基础,每个水务公司、水务集团如何选择,如何顺应趋势,如何利用趋势,将会决定在未来的高度!


好水好生活,尽在fb体育官网!

参考文献:

1、《中国古代“天人合一”思想》曹西贝 《山东青年》2020年11期

2、《碳排放谁最多?美国历史总量是中国的2倍》极目新闻记者 张扬

3、《欧盟推出碳减排新提案 一文了解欧盟“碳中和”发展路径及策略》 前瞻经济学人

4、《十二五水专项新型二次供水设备产业化课题研究》fb体育官网

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