基于工业互联网平台的碳排放管理研究

摘要：碳达峰和碳中和背景下建立排放管理体系是企业绿色低碳高质量发展的重要路径。基于工业物联网技术的碳排放管理平台为企业碳排放量分析、产品的碳足迹测算提供了技术保障。文中分析工业互联网平台促进碳减排的机理，设计基于工业互联网技术的碳排放管理平台架构，包含数据采集层、数据服务层、数据分析与挖掘层、业务应用层，支撑企业经营管理，同时包含碳能源源头、碳排放过程管理、双碳服务等功能，从政策引导、标准制定、技术创新应用、加强监测与评估等方面提出碳排放管理发展建议。

关键词：碳排放管理；碳减排；工业互联网平台；双碳发展

Research on Carbon Emission Management Leveraging the Industrial Internet Platform

LIN Zhenyi

（ Fujian Institute of Standardization， Fuzhou 350013， Fujian， China ）

Abstract： In the context of carbon peaking and neutrality， establishing an emission management system is an important pathway for enterprises to attain green， low-carbon， and high-quality development. The carbon emission management platform， leveraging industrial Internet of Things technology， provides technical support for enterprise carbon emission analysis and product carbon footprint calculation. This study analyzes the mechanism by which the industrial Internet platform promotes carbon emission reduction. It designs a carbon emission management platform architecture based on industrial Internet technology， encompassing a data collection layer， data service layer， data analysis and mining layer， and application layer. This architecture supports enterprise operations and management， incorporating carbon energy sources， carbon emission process management， dual-carbon services and other functions. Additionally， the study propose carbon emission management development suggestions from the aspects of policy guidance， standard formulation， technology innovation and application， and strengthening monitoring and evaluation.

Key Words： Carbon emission management; Carbon reduction; Industrial internet platform; Dual carbon development

0 引言

随着我国工业水平的稳步提升，碳排放总量仍处在上升阶段，面临着严峻的环境压力。为此，国家提出碳达峰、碳中和的目标。此外，近年来工业互联网技术日趋成熟，为碳排放管理提供了新型的解决技术及思路，学者对此开展了深入研究。李萌（2023）结合工业互联网的前沿技术，多角度地讨论了工业互联网“绿色化”的实现途径[1]。李芳（2023）研究认为工业互联网可从技术、结构、价值三个维度推动工业低碳发展[2]。肖斌（2023）采用解释结构模型研究发现，数字化平台改造是实现双碳目标的重要路径[3]。梅玉坤（2022）认为将工业互联网信息技术与节能降碳技术深度融合，实现多维数据的融合汇聚，是工业绿色低碳的新经济模式[4]。

从以上成果来看，学者关于利用工业互联网技术助力实现双碳目标的研究已取得了丰硕成果。但工业互联网平台如何促进碳减排的机理研究，以及如依托用工业互联网平台在支撑原有企业经营管理的同时实现碳排放管理的研究仍较少，因此文中提出基于工业互联网平台的碳管理系统架构，以期实现企业碳排放的全生命周期管理，助推企业、行业、区域实现碳达峰、碳中和目标。

1 工业互联网平台促进碳减排的机理分析

1.1 工业互联网平台的内涵

工业互联网平台是基于物联网技术，通过标准化接口、协议转换实现人、机、物、系统等跨行业、跨领域的全面连接[5]，促进信息通信技术与工业经济深度融合，从而构建覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系，推动工业企业全面数字化、网络化、智能化发展。该平台以网络为基础设施、数据为核心要素、安全为保障，催生了智能化制造、网络化协同、个性化定制等新型模式，极大提升了行业生产效率及服务质量。工业互联网平台汇聚大量的参与者，产生大量的可信数据，如何充分共享、开发这些数据为碳排放管理、促进碳减排提供了新思路。

1.2 工业互联网平台在碳排放管理中的作用

随着工业互联网技术的不断发展和应用，其在碳减排领域的作用将会更加显著。从技术角度看，工业互联网平台采集大量的数据，为更小颗粒度碳管理提供技术上的可行性；从价值逻辑上看，工业物联网衍生大量的新型商业模式，驱动技术创新及应用，提高了企业的运作效率及能源使用效率，是企业降本增效的有效方案，为企业利用工业互联网平台实现碳管理提供了内在动力。工业互联网平台在碳排放管理中的具体价值有以下四个方面。

1）沉淀大量高价值数据。工业互联网平台通过物联网技术采集企业生产全过程的实时数据，包含设备运行数据、能耗数据、生产工艺参数等，同时也包含供应链环节的数据，可利用大数据技术对上述数据进行深入挖掘，研究企业的能耗瓶颈和减排潜力。

2）优化生产流程及工艺参数。基于采集的数据，结合机器学习算法，自动、实时、准确地对生产参数进行调优，提高产品合格率及生产效率；采用高级计划与排程算法优化作业流程，合理分配和调度资源，实现能源的精细化管理，减少不必要的能源消耗和碳排放。

3）推动绿色技术创新应用。工业互联网平台为绿色技术创新提供了基础的技术支持，例如提取设备运行数据、参数数据构建设备预测性维护模型预测故障类型，提前制定应对策略，减少设备故障导致的能源浪费和碳排放。

4）促进产业协同。工业互联网平台构建了供应链生态伙伴，汇聚多方参与者，实现供应链信息的共享及协同，降低了企业间的沟通成本。同时为绿色技术创新升级改造提供了交流合作平台，共同促进行业节能减排。

2 基于工业互联网技术的碳排放管理

平台设计

2.1 系统总体架构

基于工业互联网视角设计碳排放管理平台的整体架构如图1所示，具体包含数据采集层、数据服务层、数据分析与挖掘层、业务应用层等四层架构。平台采集企业的硬件设备数据、管理信息系统数据以及外部数据，经过数据服务层的融合及预处理，进入数据分析与挖掘层，采用积累的业务模型支撑企业的运营管理；另一方面，可通过数据开发组件及算法库对数据进行深入挖掘，产生更具价值的决策信息，在业务应用层包含企业运营管理应用功能，以及能源源头管理、碳足迹测算、能耗管理优化、双碳服务等碳排放管理的核心功能。

2.2 数据采集层

数据采集层主要负责数据采集，所采集的数据源包含硬件设备数据、管理信息系统、外部数据三个主要来源。硬件设备数据包含企业生产机器设备数据、PLC（可编程逻辑控制器）数据、监控设备数据以及物流设备数据等；管理信息系统数据包含支撑当前企业运作的各个信息系统数据或者已经集成在ERP（企业资源计划）的数据，该数据以结构化的数据为主；外部数据包含影响企业经营管理的宏观经济数据、政策数据及行业数据。上述三类数据按照一定的数据标准以流式采集或者批量采集的方式汇聚到数据服务层。

2.3 数据服务层

数据服务层主要包含多源异构数据接入、数据标准化与清洗、数据整合与存储、数据质量分析、数据动态更新等功能。该服务层整合来自多个系统的多源异构数据，同时对格式不一致的数据进行标准化及清洗处理，将清洗后的数据整合存储在数据湖或者数据仓库中。该服务层还需要定时分析数据质量，并及时动态更新数据。

2.4 数据分析与挖掘层

数据分析与挖掘层主要包含数据开发组件、算法库、多维业务模型库。数据开发组件指封装了数据开发应用的基础控件，包含实时计算、规则引擎、多维引擎等。算法库包含了回归算法、分类算法、聚类算法、关联规则算法等经典机器学习算法，也包含了知识图谱、NLP（自然语言处理）、熵权法等评价算法。多维业务模型库存储多维度、多视角分析企业业务的模型库，可直接面向市场、销售、制造等具体业务。

2.5 业务应用层

业务应用层负责将数据分析与挖掘层的分析结果进行展示或者指导优化企业的运营管理。其中包含企业的设计、生产、管理、服务等环节。另外一个重要的应用即从全生命周期视角实现碳排放管理，为企业建立碳排放管理体系及碳数据标准。从能源源头看，实现对能源供应商的评价及选择、能源类型的选择；从碳管理的过程看，包含了以碳足迹测算、碳排放预测为主题的碳排放检测核算和以能效管理、工艺减碳为主题的碳管理优化；从碳管理输出的角度看，可提供碳服务咨询、碳账户、碳交易的服务。基于上述功能，企业可实现多维度、多视角的碳管理分析，从时间维度分析企业碳排放随不同颗粒度时间（月度、季度、年度）的变动趋势；从空间维度分析碳排放强度在同类企业的排行；从过程维度分析企业在不同运营环节的碳排放强度。

3 碳排放管理发展建议

工业互联网平台为碳排放管理提供了新思路，但是我国中小企业的数字化水平仍偏低，碳排放管理仍需提高[7]，现阶段仍面临着企业工业互联网平台基本薄弱、工业互联网平台助推碳排放认知不足、资金投入动力不强的问题。因此，如何借助工业互联网平台让企业愿意参与碳减排、明白如何减排、方便减排成为亟需解决的问题。

3.1 加强政策引导与支持

加强绿色低碳的制度体系是支撑工业互联网平台碳排放管理保障。应建立政府引导、企业主导、其他利益相关方共同积极参与的制度体系。政府应持续优化产业政策，鼓励企业利用工业互联网平台实现绿色转型，在企业税收优惠、土地、规划、资金补贴等方面给予支持；应积极探索新型投资方式，建立新型投资与融资体制，运用对国有和国家控股企业的资金注入、贴息贷款、担保、利率等经济杠杆，引导投资方向，调整和优化投资结构；应开展工业互联网碳管理示范工程，树立典型标杆，建设示范企业及示范园区，推动示范工程引领作用，调动企业参与碳管理的主动性和积极性。

3.2推动碳管理标准制定

各地及国家标准化研究机构牵头制定和完善工业互联网在碳排放管理领域的相关标准和规范，确保工业互联网平台在数据采集、传输、分析、应用等方面的规范性和一致性。具体包含：碳排放术语符号指示、碳排放清单等基础标准；碳排放检测方法、信息传输规范等监测标准；单位产品碳排放限额、单位产品能耗限额等碳排放标准；规范与考核评估、统计核算核查报告、管理监督等管理规范标准。同时推动龙头企业参与国际碳排放管理标准的制定和修订，提升我国在国际碳排放管理领域的地位和影响力。

3.3鼓励技术创新与应用

利用物联网技术，对工业设备、生产流程等各个环节的数据进行实时采集，确保碳排放数据的全面性和准确性。应通过云计算和大数据技术，对采集到的碳排放数据进行深度分析，发现潜在的节能降碳机会，为企业的碳减排提供数据支持；依托工业互联网平台，推动清洁能源、高效节能等绿色技术的研发和应用，降低工业生产的能耗和排放；利用人工智能、机器学习等技术，对设备和生产流程进行智能化优化，提高能源利用效率，减少不必要的碳排放。

3.4科学客观监测与评估

借鉴PDCA循环理论持续改进碳排放管理成效，建立健全碳排放管理的监测和评估机制，引入第三方机构对工业互联网平台在碳排放管理的应用效果进行定期评估。根据评估结果及时调整和完善工业互联网平台的功能和性能，优化产业政策，提升其在碳排放管理领域的应用效果。

4 结语

文中对工业互联网平台的内涵及对碳减排的机理进行研究，设计了基于工业互联网技术的碳排放管理平台，具体包含数据采集层、数据服务层、数据分析与挖掘层、应用层。该平台支撑企业传统业务的运营管理，并且通过能源源头管理、碳排放过程管理（碳排放检测核算和能耗管理优化）、双碳服务，全面实现企业的碳排放一体化管理。工业互联网是推动制造业转型升级的重要引擎，平台具有数据可信、企业高效协同的优势，为碳排放科学管理提供了新手段，在后续研究中建立完善的利益共享机制，鼓励更多企业更加主动参与平台升级迭代，分享低碳经济效益是一个值得深入研究的问题。

参考文献

[1]李萌，黄钰典，杨睿哲，等.面向绿色低碳的工业

互联网：发展与挑战[J].北京工业大学学报，2023，

49（11）：1251-1262.

[2]李芳.“双碳”目标下工业互联网推动工业低碳发展

的内在逻辑与路径选择[J].贵州社会科学，2023（05）：

120-127.

[3]肖斌，赖新峰.“双碳”背景下工业互联网影响因素

分析及对策[J].企业经济，2023，42（12）：35-45.

[4]梅玉坤，彭军霞，高智伟.我国“工业互联网+绿色

低碳”发展策略研究[J].皮革制作与环保科技，2022，

3（24）：172-174.

[5]万兴，刘静.工业互联网平台赋能、价值共创与制造

企业服务化绩效研究[J].工业技术经济，2024，43（05）：

15-25.