汽车制造过程碳排放源识别及量化研究

梁国宇

东风柳州汽车有限公司 广西柳州 545005

1 研究碳排的背景及意义

目前，国内外对汽车生产系统和碳排放的研究大多是分门别类的。与汽车生产系统和碳排放相关的研究较少。国内外对汽车生产系统和碳排放的研究大多集中在国家宏观层面。关于企业微观层面的碳排放研究文献较少。汽车生产作为我国国民经济的基础之一，直接影响着国民经济各部门的发展，同时也是我国碳排放的主要来源之一。汽车制造系统是一个复杂的大系统，它不仅具有生产过程，而且具有能耗、废弃物排放、设备故障、设备维护、信息传输和生产指令调度等功能。针对汽车制造过程的复杂性,深入研究汽车的能源消耗和碳排放特征的生产系统,汽车生产系统,碳排放来源的识别和分析碳排放源和之间的交互建模,提高了能源和材料利用率,减少浪费,减少碳排放,实现低碳生产,并对提高企业的经济社会效益具有重要的研究意义。

2 汽车生产过程中的能源消耗分析

2.1 冲压工艺

冲压工艺是一种将板材分离或成形以获得零件的加工方法。冲压加工包括冲孔、裁切、切边、裁切、扩口、冲孔、冲孔、冲孔中心孔、精冲孔、连续模、一步模、组合模、压花、压花、成形等。第一步是将钢板在裁剪机上切割到合适的尺寸，然后在冲床上进行初始切割。此时一般只进行冲孔、修边等操作，方便后续操作，操作简单。冲孔修边后进入实际冲压成形过程，该系列冲孔修边工艺的主要能耗为电能。冲压是通过冲压机床和模具来实现的。大多数冲压工艺都是先冲压成形，然后冲压、修边、翻边等，最后成为所需要的工件，冲压的主要能量是消耗电能和压缩空气。切削机械切削金属零件需要消耗电能。冲压过程中的碳排放主要来源于发电过程中的碳排放。冲压过程中消耗的主要能量是电能、压缩空气、水等。

2.2 焊接工艺

汽车焊接是将冲压件用夹具固定在车体的位置，通过焊接将冲压件连接在一起形成汽车音响总成。焊接主要设备有悬挂式电焊机、座式电焊机、CO2气体保护焊机、t型螺柱焊机、钎焊机、焊机机器人、激光焊接。焊接过程的能耗主要来自焊接设备的使用。焊接能耗主要有电力、压缩空气、水、循环水等。

2.3 涂装工艺

汽车涂装工艺对汽车制造具有两大重要功能。一是防止汽车的腐蚀，二是增加汽车的美观效果。涂装工艺一般可分为两部分:一是涂装前的金属表面处理，也称预处理工艺。预处理技术的主要能耗一般为电能和空气压缩；二是涂装施工工艺。建筑过程的能耗主要是电能、蒸汽和水。涂装工艺为预脱脂→脱脂→热水洗涤→冷水洗涤→酸洗→冷水洗涤→中和→冷水洗涤→表面调整→磷化→冷水洗涤→热水洗涤→纯水洗涤→烘干。涂层过程中的主要能耗是电力消耗和涂层的干燥过程。在干燥过程中，天然气等用于燃烧和发热，二氧化碳直接排放到环境中。涂层的能耗还包括蒸汽、空气压缩、水和循环水的能耗[1]。

3 汽车生产系统能源消耗碳排放源识别及量化分析

汽车生产系统碳排放源的识别分析：

（1）汽车生产过程中因能源消耗而产生的碳排放。汽车生产系统的加工工艺主要包括冲压工艺、涂装工艺和最终装配工艺。铸件是将烧成火焰的金属浇注到模具型腔内，使产品冷却凝固。主要工艺有金属清洗、模型制作、缠绕凝固、脱模清洗。铸造过程中能源消耗产生的碳排放主要来自煤、燃料油、天然气和电能。煤炭、燃料油和天然气的碳排放是直接的碳排放。锻造是利用锻压机对金属材料施加压力，使其塑性变形，从而获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸的锻件的加工方法。主要分为切割、加热、预断裂、终锻、修边、断裂后处理及检验清洗。锻造过程的碳排放主要来源于天然气、煤炭燃烧的直接碳排放和电力消耗的间接碳排放。冲压是一种将板材分离或成形以获得零件的加工方法。冲压件的能耗主要来源于各加工设备所消耗的电能和压缩空气。冲压产生的碳排放主要是电能产生的间接碳排放。汽车干包装是将冲压件用夹具定位，通过爆炸连接将冲压件连接在一起形成车身总成。高性能设备的主要能耗来自于热处理，包括加热、保温和冷却。

（2）汽车生产车间移动材料能耗产生的碳排放。在汽车生产过程中，需要运输原材料、外购件、半成品等。物料移动的能耗主要是车间运输车辆的能耗，车间运输车辆的燃烧能量产生碳排放。汽车生产车间移动物料的碳排放主要来源于燃料供应产生的碳排放。

（3）废弃物处理和能源回收过程中额外能源消耗产生的碳排放。汽车生产过程中产生的大量废水、废气、固体废物等严重影响生态环境，必须进行有效、合理的处理。在处理这些废弃物的过程中，每台设备运行所消耗的主要能源是电能，碳排放是电能的间接碳排放。

4 未来展望

由于低碳理论是一个相对前沿的领域，理论体系还不完善，基于低碳理论的汽车生产系统碳排放研究和探讨还不够深入和全面。未来可以引入生命周期理论和外部性理论进行更深入的研究。

扩大评估目标和范围。本文的评价目标是量化当前技术水平下汽车生产系统的能源消耗和碳排放。研究范围包括汽车生产过程，包括原材料生产、零部件生产、汽车装配等，以及汽车生产系统消耗电力、煤炭、石油和天然气产生的温室气体排放。其次，我们可以结合未来的技术发展趋势，预测未来的汽车生命周期评估，并将环境影响研究从气体污染扩展到更广泛的废水污染、固体废物污染，甚至噪音污染。

根据我国的实际情况，制定了统一的碳排放定量规则。目前，我国碳排放量化研究成果取得了较好的进展，但相对较少，且没有统一的量化规则。这些研究结果也缺乏可比性，不能有机地结合。因此，制定一套统一的量化规则，可以为我国碳排放理论的发展和实践提供有力的推动。