清洁能源应用与生产企业碳足迹减少策略研究

引言​

在全球气候治理提速与我国 “双碳” 目标深入推进的背景下，生产企业碳足迹管理已从自主选择转变为硬性要求。依据《“十四五” 节能减排综合工作方案》，2025 年我国规模以上工业单位增加值能耗需较2020 年下降 13.5% ，清洁能源占比要超 25% 。碳足迹涵盖产品全生命周期温室气体排放，企业排放分三个范围。当前，清洁能源替代成为关键减碳手段，巴斯夫、大唐环保装备等企业已开展多元实践。本文将剖析案例，提炼协同策略，提供全流程解决方案。

一、碳足迹核算体系与清洁能源减碳机理

1.1 碳足迹核算的方法学框架

生产企业碳足迹核算主要基于三种方法：过程生命周期评价法、输入输出分析法和混合分析法。过程分析法通过拆解生产流程的每个环节（如原材料采购、加工、运输等），采集直接排放数据，适用于具体产品的精细化核算。中国中车在新能源机车碳足迹报告中，对 9.7 万余个生产数据进行实景采集，精确测算从铁矿石到回收处置的全生命周期排放，即为该方法的典型应用。

输入输出分析法基于宏观经济数据评估行业或区域层面的碳排放，而混合法则结合前两者优势，既保留微观过程的详细性，又兼顾宏观经济系统的完整性。敬业集团在环境产品声明（EPD）认证中，采用混合分析法覆盖从原料到回收的全链条，为产品出口提供了符合国际标准的碳足迹证明。

1.2 清洁能源的碳减排作用机制

清洁能源对碳足迹的削减体现在三个维度：首先是能源结构替代效应，用光伏、风电等可再生能源替代化石能源，直接减少范围 2 排放。大唐环保装备通过屋顶光伏、水面光伏及储能系统的协同，实现生产用电 80% 来自绿电，年减排二氧化碳 3000 余吨；其次是工艺优化效应，将传统化石燃料驱动的生产环节改造为电气化系统，如巴斯夫如东基地将蒸汽加热改为可再生能源供电加热，年额外减排 1100 吨二氧化碳；最后是系统集成效应，通过多能互补系统提高能源利用效率，敬业集团建设的铁路专用线及电动运输车队，使清洁运输比例达 80% 以上，年减少 40 余万吨碳排放。

二、生产企业碳足迹管理的现状与挑战

2.1 清洁能源应用的行业差异

不同行业在清洁能源替代上呈现显著不均衡性。装备制造业凭借技术优势走在前列，大唐环保装备通过 “光伏 + 储能 + 数字化管控”模式，成为国内首个获五星认证的 “零碳工厂”，其智慧能碳管理平台可实时监控碳排放数据；钢铁行业则面临高耗能工序转型难题，敬业集团通过烧结、炼铁环节的环保改造与智能烧炉项目，在保证产能的前提下实现能耗降低 15% ；化工行业因加热需求大，优先选择电加热替代，巴斯夫如东基地的改造实践表明，单个生产基地的清洁能源转型即可为企业全球碳目标贡献 23% 的减排量。

2.2 碳足迹管理的主要瓶颈

调研显示，企业面临三大核心挑战：一是核算体系不统一，不同地区对范围 3 排放的界定存在差异，增加了跨区域企业的管理难度；二是清洁能源成本高企，光伏屋顶的初始投资回收期通常在 5-8 年，制约中小企业应用；三是技术协同不足，多数企业仅实施单一能源替代，未能形成 “能源 - 工艺 - 管理” 的协同效应。中国中车的实践表明，仅在生产环节采用绿电可减排 52% ，而结合产品设计优化（如轻量化部件）可使全生命周期减排达 94.2% 。

三、清洁能源驱动的碳足迹减少策略体系

3.1 能源层：构建多元化清洁能源供给体系

企业应根据区域资源禀赋制定差异化方案：光照充足地区推广分布式光伏，大唐环保装备在厂房屋顶及水面安装光伏系统，年发电量满足生产需求的 35% ；风资源丰富地区可采用风电直供，结合储能技术平抑波动；对于连续性生产企业，建议签订长期可再生能源购电协议（PPA），巴斯夫如东基地通过该模式保障了可再生能源的稳定供应。同时，推进能源梯级利用，将余热回收与清洁能源结合，形成 “绿电 -余热 - 再利用” 的循环系统。

3.2 工艺层：清洁能源与生产流程的深度融合

重点推进高耗能环节的电气化改造，化工行业可借鉴巴斯夫经验，将蒸汽加热系统全部改为电加热，单此一项即可实现范围 1 排放清零；机械制造企业推广电动焊接、激光切割等低碳设备，中国中车通过关键部件轻量化设计（牵引电机减重 22.5% ），减少原材料生产阶段的碳排放；钢铁行业研发氢基竖炉技术，用绿氢替代焦炭作为还原剂，敬业集团已在该领域开展中试，预计可减少炼铁环节碳排放 60% 。

3.3 管理层：数字化赋能碳足迹全生命周期管控

建立覆盖 “采购 - 生产 - 运输 - 回收” 的碳足迹追溯系统，中国中车采用实景结合建模的方式，实现 9.7 万余个数据的实时采集与分析；引入区块链技术保障数据真实性，敬业集团在 EPD 认证中采用分布式记账技术，使碳足迹数据获得国际采信；开发智慧能源管理平台，大唐环保装备通过三大数字化平台（综合能源管控、智慧能碳管理、智慧园区管理），实现能源消耗与碳排放的动态优化。

四、结论​

生产企业碳足迹减少是项系统工程，需在能源结构、生产工艺与管理模式上实现协同创新。本文提出的 “三维策略体系” 表明：清洁能源应用不是简单的能源替代，而是通过与工艺优化、数字技术的结合，形成全生命周期的碳减排能力。随着可再生能源成本的持续下降与碳核算体系的完善，清洁能源驱动的低碳制造将成为企业核心竞争力的重要组成部分。生产企业应抓住 “双碳” 机遇，将碳足迹管理融入发展战略，在实现自身可持续发展的同时，为全球气候治理贡献中国方案。

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