[发明专利]一种制造过程碳效率评估方法

说明书

本发明公开了一种制造过程碳效率评估方法，先对制造过程的系统边界进行定义，对碳排放源清单进行分析，并对其碳排放源进行分类；然后根据制造过程物料、能耗和工艺信息，定义对应的碳源广义特性函数，分别计算制造过程中的物料碳排放、能源碳排放、过程碳排放和总碳排放；最后结合制造过程工艺参数(切削参数、工件材料、刀具参数、工艺条件)，从加工工时和材料去除两个维度，定义制造过程工时碳效率和材料去除碳效率，并构建对应两种碳效率的计算模型。在此基础上，为满足对制造工艺的评价，结合制造过程实际情况，提出工时碳效率定额和材料去除碳效率定额。该方法可为制造过程碳效率评估提供理论方法，为制造企业后续碳减排奠定基础支撑。

技术领域

本发明涉及机械制造加工领域，具体涉及一种制造过程碳效率 评估方法。

背景技术

制造业是工业的重要组成部分，是国民经济的基石。然而，目 前制造业存在能源消耗大、排放严重等问题。据国际能源署(IEA) 统计，2018年全球最终能源消耗量为993.8亿吨油当量，同比增加 2.2％，其中工业能源消耗总量约占全球能源消耗量的1/3，而制造业 消耗的电能约占工业总能源消耗的28％。此外，全球与能源相关的二 氧化碳排放量为33.1 GtCO₂，同比增加1.5％，其中工业领域产生的 二氧化碳排放量为11.6 GtCO₂，占全球二氧化碳排放量的36％，而制 造业二氧化碳排放量约占工业排放量的41％。2018年我国国内生产 总值达到91.9万亿，其中制造业规模产值为25.6万亿，约占国内 生产总值比重27.8％，我国已连续多年成为世界制造大国，其中能源 消耗量达到约207亿吨油当量，二氧化碳排放量达到约95.7亿吨， 排名均为全球第一。

因此，在全球资源消耗、气候变暖的背景下，国内外专家学者 已对制造过程碳排放开展大量研究，但碳排放作为一个绝对量，难 以真实反映加工工艺的优劣，同时针对不同工艺和产品缺少对比。 此外，一些学者提出诸如碳排放利用率、生产碳效率、经济碳效率等碳效率评价指标，但这些碳效率指标侧重对制造加工系统边界的 输入/输出两端进行考虑，尚未与制造过程中的工艺参数、刀具参数、 加工状态相结合，而实际制造过程中碳排放具有多源异构、动态耦 合等特点，导致采用上述碳效率指标所得结果十分粗略，难以真实反映制造过程碳效率动态变化情况，对实际制造过程指导作用较弱。

发明内容

本发明的目的是提供一种制造过程碳效率评估方法，以解决现 有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种制造过程 碳效率评估方法，包括以下步骤：

1)根据制造系统的特点，定义制造过程系统边界，并进行碳排 放源清单分析；

2)依据碳排放源属性特点，对制造过程中碳排放源进行分类， 同时根据制造过程物料、能耗和工艺信息，定义对应的碳源广义特 性函数，建立制造过程的物料碳排放、能源碳排放、过程碳排放和 总碳排放模型；

3)结合制造过程工艺参数，从加工工时和材料去除两个维度， 定义制造过程工时碳效率和材料去除碳效率，并分别建立其计算模 型；

4)结合制造过程实际情况，提出工时碳效率定额和材料去除碳 效率定额。

进一步，步骤3)中所述制造过程工艺参数包括切削参数、工件 材料、刀具参数和工艺条件。

进一步，在步骤2)中，所述物料碳排放是指在物料生产过程中 产生的碳排放，物料包括原材料和辅助材料，辅助材料包括切削液 和润滑液，物料碳广义特性函数为：