“双碳”目标之下，数智化如何助力工业绿色低碳转型？

文章来源|e-works编辑部

作者|杨培

2020年9月，我国在联合国大会上明确表示，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2021年以来，陆续出台的“十四五”系列规划，则为当前和未来阶段实现“碳达峰、碳中和”双碳目标的具体任务和路径做出了明确部署。绿色低碳转型和发展，已然成为我国经济社会发展的主旋律。

目前，工业作为我国国民经济的主体，在我国国民经济中占有相当大的比重；同时，工业也是消耗资源和产生排放的主要领域，对全国整体实现碳达峰、碳中和具有决定性影响。因此，工业领域是节能减排，实现绿色低碳发展的主要阵地。推动工业绿色低碳发展，重要的着力点在于积极推进数字化、智能化转型，充分利用数字化、智能化技术，聚焦能源管理、设备运维、设备节能等典型场景，大力推广工业数智化节能与工业数智化运维解决方案。

事实上，在如今“双碳”与智能制造、绿色化与智能化交汇的时代节点，以工业互联网为代表的数字化、智能化技术，在节能降耗、提升能源资源利用率等方面，正发挥着巨大威力。

“双碳”之下

工业互联网为绿色发展注入“数智”动能

最近几年，作为工业数字化、智能化转型的重要路径，工业互联网正在以看得见的方式，推动着我国传统工业的生产方式和组织形态发生根本性变革，并孕育出“平台化设计、智能化生产、网络化协同、个性化定制、服务化延伸、数字化管理”等新模式、新业态，成为我国传统工业转型升级的重要推动力。

而随着“碳达峰、碳中和”双碳目标的提出，节能减排成为社会与行业共识，绿色低碳发展成为必由之路。工业互联网也成为制造业高质量、高标准发展的必要引擎，以及践行“双碳”目标，推动可持续发展的重要设施。

2022年8月1日，工信部、国家发改委、生态环境部印发了《工业领域碳达峰实施方案》。其中指出，主动推进工业领域数字化转型，包括推动新一代信息技术与制造业深度融合，建立数字化碳管理体系，以及推进“工业互联网+绿色低碳”，聚焦能源管理、节能降碳等典型场景，培育推广标准化的“工业互联网+绿色低碳”解决方案和工业APP。而在此前，由工业和信息化部、国家发展改革委、财政部、生态环境部、国务院国资委和市场监管总局于2022年6月底联合发布的《工业能效提升行动计划》中，也明确提出要“提高数字化节能提效技术水平”，提高“工业互联网+能效管理”创新能力。

在绿色低碳发展的目标之下，工业互联网之所以备受关注，主要是因为其所具备的特性与价值。作为新一代信息通信技术与工业经济深度融合的全新产业生态、关键技术支撑和新型基础设施，工业互联网通过将物联网、云计算、大数据、人工智能等数字化、智能化技术深度集成，打通云、网、边、端，加速通信技术、信息技术和智能控制技术聚合，并与行业特有的知识、经验、需求相结合，加速工业机理模型的汇聚沉淀，能够提高对全要素数据的采集、汇聚及分析能力，促进数据要素价值释放，实现要素资源在更大范围、更加高效、更加精准的优化配置，从而降本、提质、增效，并在生产力提升与环境友好之间找到平衡点，推动节能降碳工作迈上新台阶。

而且，数据显示，我国规上工业企业数量已超过40万家，工业市场公辅车间保有量超过200万个，工业用电超5万亿度，通用设备能耗占比超过40%。这表明，依托以工业互联网为核心的数智化技术进行节能与运维，具有广阔的应用需求与前景。

那么，“数智化”到底是如何助力节能降碳，推动绿色低碳发展的呢？从中央空调的数智化节能改造，我们就能略窥一二。

中央空调云智控

数智化助力绿色低碳的典型范本

中央空调广泛应用于民用及工业领域，包括办公楼宇、购物中心、交通枢纽、工业厂房等场景。而且，随着产业升级战略的不断推进，工业生产过程中对温度、湿度、洁净度等生产环境的要求越来越高，中央空调在工业领域的应用越来越广泛。然而，作为“能源消耗大户”，中央空调系统却普遍存在能源浪费现象。

一般而言，制冷空调设备耗电量占全社会用电量的比例可达到20%以上，大中城市空调用电负荷约占夏季高峰负荷的60%。而根据美国采暖、制冷与空调工程师学会（ASHRAE）的调研数据，中央空调系统由于运维管理和控制水平低，造成30-50%的能源浪费，且90%的中央空调系统都是带“病”运行。

传统的中央空调节能降耗方案，往往仅从自动化控制的角度出发，如采用楼宇自动控制系统进行集中控制、应用变频器等进行节能改造、部署能源管理系统进行节能管理等，来解决能源浪费问题。这是因为，由于能源消费与企业节能降耗的考核指标强关联，客户也往往更关心能源浪费问题。因此，传统的自动化节能方案也往往“投其所好”。但是，这些自动化节能方案的核心问题在于，它们忽视了系统的带“病”运行。

具体而言，中央空调系统是由一些机电设备所组成的系统，这些设备运行时间久了之后，就会出现不同程度的性能衰减；而且，传统的自动化节能解决方案通常需要安装众多硬件——传感器，这些硬件随着使用时间变长，也会不可避免出现损坏或异常，如出现精度下降和漂移等问题，同时还有传感器的损坏、脱落。这就需要根据现场工况和设备实际性能变化，升级控制逻辑和算法；同时，使中央空调系统具备自动识别异常或自我诊断的功能。但是，这是传统自动化节能方案所不具备的。由此所带来的后果是，自动化系统运行1-3年后，节能效果都会大打折扣，75%的客户基本上放弃使用自动化系统控制设备，使得自动化节能方案成为“一锤子买卖”。

而在蘑菇物联技术（深圳）有限公司（以下简称“蘑菇物联”）看来，“准确的数据是节能的前提，健康的设备是节能的基础”，“故障可预测，健康才节能”。而且，中央空调系统隐性故障、带“病”运行，孤立的自动化控制逻辑，传感器故障，这三大原因共同制约了控制节能的效果。因此，蘑菇物联中央空调云智控专注于3年以上中央空调节能改造，并从预测性维护和智能化控制两大方面来解决运维管理和控制水平低的问题，从而实现30%-50%的能耗节省。这也是蘑菇物联中央空调云智控的核心价值与优势所在。

在8月28日举办的主题为“贵以专”的蘑菇物联工业数智化菁英伙伴大会上，蘑菇物联高级产品经理刘星如重磅发布和介绍了中央空调云智控这一解决方案。

蘑菇物联高级产品经理

刘星如介绍中央空调云智控

据介绍，云智控采集冷却塔、冷却泵、冷机、冷冻泵、阀门、末端实时数据，结合先验知识、机理模型与AI算法，智能分析识别中央空调系统、设备及传感器等三个层面的隐性故障。在采集精准且全面的数据基础上，实现预测性维护，找出中央空调系统的隐性问题，解决供冷不稳定和系统长期带病运行两大痼疾，实现节能10-20%。

而且，除此以外，云智控通过AI智控技术能提高控制水平，还可再多节能20-30%。具体来说，首先，云智控通过预测性维护技术，让中央空调系统处于健康状态，这是控制节能的前提和基础。在此基础上，云智控帮助客户预测系统未来15天的逐时冷负荷变化，结合机理模型与AI算法，计算每台设备的性能变化模型，进而确认不同工况下各类设备的最佳开关机时间点与运行组合，生成最佳控制模型；并将室外气象、建筑特征、供冷场景、设备性能、末端形式、室内温湿度要求看成一个整体，实时动态全局寻优，实时优化各类设备及末端的各项参数，通过提高设备启停控制与参数调节两项控制水平，实现节能20-30%。

目前，中央空调云智控已成功应用于某全球知名电子代工厂，帮助其解决中央空调数据不能追溯、手动管理制冷站、解决问题不及时三大痛点问题。具体而言，该代工厂的中央空调系统在运行过程中，由于人工巡检和检测具有间歇性，存在无法实时数据查询，也更无法翻查追溯数据的问题；而且，制冷站周期性调参，温湿度、冷冻水出水温度无法实时响应末端需求变化，造成能耗浪费；此外，由于设备数量多，存在工频机、变频机、磁悬浮等不同技术、不同年代的中央空调设备，车间也分散，人工巡检作业量极大，发现问题和解决问题都具有滞后性。通过采用蘑菇物联的中央空调云智控方案，在保障末端温湿度的前提下，以实现整体能效最优为目标，采用AI算法进行动态全局寻优，不仅使得其冷冻水出水温度上升1℃，水泵频率下降10Hz，耗电量也下降17%。而且，随着双方合作的深入，节能降耗及设备运维水平还有更大的提升空间。

智能化与绿色化时代

共拓工业数智化节能与运维市场

蘑菇物联创始人&CEO沈国辉指出，当前，我们所处的时代，是智能化与绿色化相互交织的时代。未来的工业和工厂，工人会越来越少，设备会越来越多，设备要健康运行，必须要耗能和维保，以前这两件事都是工程师在做，现在蘑菇物联要交给工业软件、AI算法去做。蘑菇物联的目标是做通用工业设备的数智化节能和数智化运维，带来降本增效和无人值守的价值，将数百万计的设备工程师从环境恶劣的空压站、制冷站、水泵房、锅炉房中解放出来。

蘑菇物联创始人&CEO沈国辉

蘑菇物联成立于2016年，6年来一直专注于通用工业设备领域，用工业互联网技术帮助通用工业设备产业链上三大主体——设备制造企业（F）、设备代理/服务企业（S）、设备使用企业（U），实现通用工业设备的数智化节能与运维，以及由这些通用工业设备组成的公辅车间的数智化。目前已经形成了完善的产品与解决方案，除了最新发布的中央空调云智控新品之外，也包括F端客户使用的IEM、S端客户使用的IOM、U端客户使用的云智控（已覆盖空压站、中央空调、循环水、能源管理等场景）。

蘑菇物联集结了一群“专业”的人，包括懂工业4.0的人，懂压缩空气、制冷行业的人，懂AI的人，懂自动化的人，懂产品的人等。不断更新迭代AI预测性运维与AI控制能力，实现AI算法在通用工业设备场景的创新应用。

但蘑菇物联也认为，工业数智化节能与运维是一项开拓性事业，是一条开创性的赛道，也是一件难而正确的事。因此，蘑菇物联也希望联合伙伴客户一起专心专意、专人专营，共同开拓工业数智化节能与运维市场，持续赋能和推动绿色智能转型。

而随着蘑菇物联工业数智化菁英伙伴大会于8月28日成功在广州召开，来自全国工业设备、工业自动化/信息化、能源双碳等领域的超200家伙伴代表出席大会，这也意味着蘑菇物联全国伙伴合作体系日渐成熟。

蘑菇物联工业数智化菁英伙伴大会现场

在此次大会上，蘑菇物联U端事业部总经理谢波正式发布了“蘑菇物联合作伙伴专营计划”和“联营公司计划”，从市场、产品、人员培训等方面，为合作伙伴提供全方位的支持，并授权联营公司使用蘑菇物联商标商誉，共同开拓工业数智化节能与运维市场。

蘑菇物联工业数智化联营伙伴签约仪式

谢波表示，当今正处于绿色与智能的时代，正处于双碳与工业互联网的交汇点，这是促成蘑菇物联与工业设备、工业自动化/信息化、能源双碳等领域的伙伴客户走到了一起的时代趋势。蘑菇物联将与伙伴一起，专注于新的工业数智化节能与运维事业，为工业设备产业链创造可测量的价值，为持续推动工业绿色化、智能化转型和发展贡献力量。