[發明專利]一種機械制造工藝碳排放特性分析方法

在審

• 申請號: 201310407916.4
• 申請日: 2013-09-10
• 公開（公告）號: CN103473411A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 尹瑞雪
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 吳無懼

技術領域

本發明涉及一種碳排放特性分析方法方法，具體涉及一種機械制造工藝的碳排放特性分析方法。

背景技術

碳排放是關于溫室氣體（Greenhouse?Gas,?GHG）排放的一個總稱或簡稱。聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）研究表明：工業革命后，人類社會工業化活動導致的大氣中碳儲量增加是所觀測到的氣候變化的主要驅動力。而《哥本哈根協議》則預示：減少碳排放、應對全球氣候變化已成為世界各國工業化發展不得不面對的一項中長期戰略性挑戰。

2010年1月10日，中國工程院院長徐匡迪在“低碳經濟與綠色制造（Low?Carbon?Economy?and?Green?Manufacturing）”寧波國際研討會上對我國碳排放數據進行了分析：2007年中國二氧化碳的排放量為59.6億噸，超過了美國的58.2億噸，居世界第一；在過去8年的時間里，全球碳排放量增長了三分之一，其中的三分之二來自中國；2006年我國單位GDP碳排放強度是1.03kg/$1，美國是0.45?kg/$1，日本為0.33?kg/$1。可見，我國二氧化碳排放形勢非常嚴峻。2007年國家統計局數據表明，制造業的能源消耗占我國能源消費總量的60%左右。同時，制造業又是采礦、電力等高能耗工業產出產品（電能、材料等）的消費者。因此制造業的快速發展是造成我國整個工業領域的能源消耗與碳排放激增的主要源頭。我國在2009年12月舉行的哥本哈根《聯合國氣候變化框架公約》締約方第15次會議上率先提出了到2020年碳排放強度相對于2005年減少40~45%的承諾指標。顯然，制造業將成為我國實現2020年減排任務的主戰場之一。因此積極推進制造業低碳化進程，實現低碳制造與產業轉型是在應對全球氣候變化新形勢下對我國制造業提出的新要求與新挑戰。

面向綠色制造的工藝問題，即產品加工過程中的廢物流及其影響問題是綠色制造中急需解決的關鍵技術之一，在國際上受到了研究機構、高校以及政府部門的高度重視。英國Brunel大學先進制造與工業工程系S.?Tridech及K.?Cheng教授對低碳制造進行了定義，并認為實現低碳制造的途徑包括：減少加工機床和相關設備的能量損耗；提高工藝能量效率；減少制造過程因空閑、等待和排隊而發生的碳排放浪費；提高原材料利用效率并減少供應鏈庫存等[8]。美國國家標準與技術研究院（NIST）正在進行一項制造過程碳排放分析研究，旨在探索和開發一項計算零部件及裝配體制造過程碳排放的新方法，該項研究采用了零部件工藝鏈的概念并將其用于分析零部件制造過程的碳排放，將“公差”的概念引入用于描述碳排放數據的統計值，并試圖將碳排放計算值集成到產品設計中，成為BOM表中的一項技術參數，但該項研究目前主要集中在切削加工，以電能消耗作為碳排放考慮的唯一要素，忽略了物料消耗導致的間接碳排放以及工廠車間的其他設施的能耗，研究方法上側重具體工藝的能耗計算方法研究，忽略了制造系統能耗及碳排放的系統特性。

在全球氣候變化壓力以及各國紛紛提出碳排放減排具體承諾指標的背景下，低碳制造的研究已成為新的學術熱點并受到國內外學術界的關注，關于工藝過程的能效及碳排放的定量計算、碳排放減量化理論及技術的研究尤為受到關注。未來碳排放特性及排放狀況將可能成為產品及制造系統的一項重要決策指標。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種機械制造工藝碳排放特性分析方法，以解決工藝碳排放忽略了物料消耗導致的間接碳排放以及工廠車間的其他設施的能耗的問題，從而系統準確地確定機械制造工藝中的碳排放情況，對于碳排放分析、低碳工藝改進及節能減排都有著至關重要的作用，有利于減少工業生產中溫室氣體的排放，改善環境。

本發明方案如下：一種機械制造工藝碳排放特性分析方法，將機械制造工藝中的碳排放分為過程碳排放、物料碳排放和能源碳排放三方面進行分析，建立碳排放廣義特性函數：

其中：分別是過程碳排放、物料碳排放和能源碳排放三種碳排放源的輸入參數向量，其數值根據具體工藝而定；是物料碳排放系數；是能源的碳排放系數；是物料碳排放的碳源廣義特性函數；是能源碳排放的碳源廣義函數；是過程碳排放的碳源廣義特性函數。

對于具體的機械制造工藝而言，碳排放廣義特性函數中，等式右邊的量均為已知量，從而通過過程碳排放、物料碳排放和能源碳排放三方面相結合來確定機械制造工藝中每個單工序的碳排放量，進而確定機械制造工藝整體的碳排放量。

所述過程碳排放是指生產過程中直接產生的碳排放，包括生產過程中燃料燃燒產生的碳排放和生產中采用的輔助材料相互作用后產生的碳排放。