论压缩空气可持续发展的道路

一、压缩空气可持续发展吗？

　　评价任何事物可持续发展的3个条件：

　　1.能够被使用而不会被完全用完或者毁坏；

　　2.涉及不完全耗尽或破坏自然资源的方法；

　　3.能够持续或者延续很长时间。

　　首先，地球上的空气不像天然气那样会越用越少，而是取之不尽，用之不竭的。其次，压缩空气作为能源动力，具有绿色环保，对地球环境不会造成污染。再者，压缩空气是第三能源，需要消耗第一或第二能源而产生，人类对清洁使用第一或第二能源有很多办法，如利用太阳能、风能、氢能等等，所以不必担心压缩空气的动力源可否能延续。

　　在工业中，压缩空气通常与电力、天然气和水被称为四大公用资源。

　　压缩空气具有许多节能和环境效益，是其它三项不可替代的。压缩空气作为一种重要的动力源，与其它能源相比，具有下列明显的特点：

　　●清晰透明，输送方便，没有特殊的有害性能；

　　●没有起火危险；

　　●不怕超负荷，能在许多不利环境下工作；

　　●空气在地面上到处都有，取之不尽。

　　由此，压缩空气已成了为各种应用和过程提供动力的首选能源。

　　如今的企业发现，压缩空气是创新解决方案和应用的真正来源，压缩空气的能量被用于成千上万的领域，对全球工业的生产力提升至关重要。

　　压缩空气应用如此广泛，以至于人类活动的吃、穿、住、行都离不开它，不管过去、现在还是将来，压缩空气系统设备行业是一个对所有国家的经济都有很大贡献的重要行业。压缩空气的诞生、发展就是为工业制造过程提供源源不断的动力，其发展如图1。

　　作为工业用途，压缩空气目前还没有替代它的其它方式，但是产生压缩空气需要消耗其它能源，其中电力是最主要的方式。

　　目前我国的电力结构里，火电的占比仍然高达70%。虽然近10年以来，我国大力发展可再生能源，水电、风电、光伏等发电的占比有所提高，但是火力发电仍是我国电力的主要来源，煤炭是火电的主要原料，而在火力发电中接近90%使用煤炭。

　　国家要实现双碳目标，需要从两方面入手；

　　一方面需调整产业结构和技术改进，从节能入手，降低产业高能耗占比，减少能源强度；另一方面，需优化能源结构，增大非化石能源比例（清洁能源）。

　　在工业领域，压缩空气是三次能源，以电产气为主，在发达国家或地区，其耗电量占工业用电量8～13%。

　　2021年度全国工业用电量5.5亿亿千瓦时。压缩空气用电量按10%计算为5509亿千瓦时，相当于5.5个三峡水电站一年的发电量。

　　因此，压缩空气应主动顺应双碳发展，在压缩空气的制造、输送和应用中，新能源利用、节能与减排，为实现碳达峰、碳中和目标寻求可持续发展之路。

　　压缩空气拥抱低碳的方式：

　　●减少一次能源的碳排放：

　　一次能源有很多种，比如原煤、原油、油页岩、天然气，不可再生且环境污染问题严重。现在移动式压缩机已经开始使用电池作为动力源。电动式压缩机通过节能减排减少一次能源的碳排放。

　　●提高二次能源的清洁

　　如电能，而煤、天然气等发电产生的电能并不“清洁”，而水力、风力、潮汐、地热、核能、氢能源发电产生的电能属于清洁能源。因此提倡利用清洁的电力能源。

　　●加大储能和资源再利用

　　削峰填谷（Peak cut）是当今电力能源最大的应用方向，蓄水、储气、电化储电、蒸气发电等等。

　　未来新能源产业主要包括四大板块：新能源车、光伏和风电、储能产业以及电力设备使用清洁能源和更少的能源及储能是压缩空气的可持续发展道路。

　　二、“压缩空气可持续发展”对企业发展有什么好处？

　　从使用的角度来看，压缩气体可以分为：

　　1.动力服务应用：动力服务包括那些使用空气或其它气体产生运动或施加力，或两者兼有的应用。例如线性制动器、气动工具、夹紧装置、气动升降机和气动输送机等。

　　2.过程服务应用：过程服务被定义为空气或其它气体进入过程本身的任何应用。例如燃烧、液化和将气体混合物分离成组分、油的氢化、制冷、支持生物过程的通风以及食物脱水等。

　　3.控制服务应用：控制应用是指空气或其它气体触发、启动、停止、调节或以其它方式控制机器或过程的应用。控制应用出现在整个电力和过程使用中。一些稳定流程工厂实际上是完全自动化的。

　　通过以上用途介绍，不管是用户还是行业参与者，许多人认为压缩空气可持续发展实践活动会限制企业短期绩效，如增加设备制造或采购成本，改变现有的生产工艺，被迫学习新的知识等等。

　　采用压缩空气可持续发展理念就是不断追求品质和节能。在压缩空气使用领域，最贵的是品质气体，它是高科技产业不断向前的动力。最浪费是能源消耗，也是大多数企业生存发展的瓶颈。

　　企业可以通过投资提高压缩空气品质及系统效率，规划好减排策略，提升市场竞争力，大大提高企业的经营效率，从而可以减少运营资金预算。

　　那么，2022年11月制造业PMI指数再下探，压缩空气系统设备行业可持续发展的春天又在哪里？

　　据国家统计局2022年11月30日发布的数据显示，11月份，制造业采购经理指数（PMI）为48.0%，比上月下降1.2个百分点，低于临界点，制造业生产经营景气水平较上月有所下降。

　　不同规模企业PMI均有回落，大、中、小型企业PMI分别为49.1%、48.1%和45.6%，比上月下降1.0、0.8和2.6个百分点，均低于临界点。

　　调查结果显示，大、中、小型企业反映资金紧张和市场需求不足的占比均有所上升，其中小型企业的占比分别为46.0%和58.8%，比上月上升0.8和1.9个百分点，小型企业生产经营压力更大。

　　那么，2022年11月PMI指数给我们带来了哪些信息？

　　制造业供需继续走弱：

　　2022年11月国内疫情形势更为严峻，制造业生产、需求两端均受到明显影响。不过，部分必需品行业仍保持较高景气水平。分企业规模来看，各类型企业景气程度均明显回落，尤其是小型企业制造业PMI降至2022年4月水平。

　　农副食品加工、食品及酒饮料精制茶、医药、电气机械器材等行业PMI和生产经营活动预期指数继续位于景气区间，市场需求保持增长，企业对行业发展较为乐观。

　　新出口订单回落，外需下行压力加重：

　　2022年11月表征外需的制造业PMI新出口订单指数降至半年来最低值，结合外贸相关的高频指标来看，出口表现或依然偏弱。

　　PPI同比将进一步走低：

　　制造业出厂价格指数PPI在-1.6%左右，预示压缩空气系统设备产品价格还要下探。

　　制造业企业市场预期大幅转弱：

　　2022年11月制造业PMI生产经营活动预期指数环比下降3.7个百分点至48.9%，为本年度2月以来首次跌至荣枯线以下，市场信心明显转弱。

　　从行业看，纺织、化学原料及化学制品、黑色金属冶炼及压延加工、金属制品等行业生产经营活动预期指数均低于43.0%，企业信心不足的情况更为明显。

　　11月份，制造业PMI降至48.0%，连续两个月低于临界点，制造业下行压力有所加大。压缩空气系统设备行业迎来了冬天，如果再不改变，只能被北风刮走。

　　采用可持续发展理念就是不断减少浪费：

　　在用户端，压缩空气生产、输送和应用领域，最大的成本就是浪费。

　　在压缩空气系统设备供应商来看，精益生产就是治理生产成本浪费的灵丹妙药。不管外面有多冷，精益生产就是行业的温室大棚，有了大棚，天天都是春天。

　　另外，就是拥抱产业升级，提升产品品质，从而远离市场经济的海啸。站在行业和市场食物链顶端，站得更高，行得更远。

　　三、压缩空气系统如何影响碳排放？

　　能源消耗是大气碳排放的主要来源，压缩空气系统在其整个生命周期中都会消耗能源。

　　●能源用于制造压缩空气系统设备，因此采用工业4.0生产压缩空气系统设备的趋势越来越明显；

　　●能源用于压缩空气的生产、使用和处置。因而，任何使得压缩空气系统优化与节能的措施都会受到关注和实施。

　　●压缩空气系统设备在生命周期内会逐步增加消耗能量，如何防范和减少生命周期内的能源消耗，是每个压缩空气参与者在LCC（生命周期成本）都应该专业评估的。

　　因此，尽量降低压缩空气系统能耗，就能减少碳排放。通常在压缩空气的设计、生产、使用、维护等方面根据市场和客户的要求，可以有以下几种可行方案：

　　●通过改造或购买方式，把高耗能压缩空气系统设备换成低能耗的；

　　●将空压机排空的热量回收，减少其它用途耗热，如热能回收，压缩热再生吸干机；

　　●由节能服务公司设计和投资建设空压站，双方按合同约定比例分享节能效益；

　　●能源公司将生产出来的压缩空气以一定价格销售给业主方，销售给业主方的气体价格低于业主方自主运行的价格；

　　●压缩空气系统供应商按客户用气要求，提供最佳综合输功效率空压站的解决方案。

　　四、压缩空气对碳排放有多大影响？

　　当老板们讨论制造业及制造业企业通常需要每月消耗水、电和天然气的成本时，第四大用途的“压缩空气”会立即浮现在脑海中，但是会忽略压缩空气的使用成本及碳排放量。

　　据美国能源部估计压缩机消耗大约8%的美国电力，这导致大约2.14亿吨的碳排放。此外，美国能源部估计，可能有多达一半的压缩空气被浪费，即使是适度的努力也可以轻松提高效率20%，减少碳排放相当于减少900万辆汽车上路。

　　当你仔细检查国内大部分工厂的压缩空气系统时，可能会发现一些甚至更多可以降低企业能耗和碳排放的机会。如果从碳排放指标来考虑，则可以显著节约能源、降低运营成本，并通过减少碳足迹来把对环境的影响降至最低。

　　在压缩空气使用周期中，重视和专业的维保工作可以节省维护费用，并确保空气清洁，让您高枕无忧。

　　据澳洲能源部统计，空压机在使用十年后，其效率大约会衰减15～20%左右，也就是说，即使是新出厂的空压机，由于生产质量，系统配置，实际工况，运营维护等方面的原因，在相同工作量，每年都会有1~2%能耗的增加，也就是增加了碳排放量。

　　根据GB/T 2589-2020《综合能耗计算通则》6计算范围：

　　6.1综合能耗计算范围包括实际消耗的一次能源和二次能源等各种能源，含用作原料的能源。

　　反之，如果能够把高能耗的压缩空气系统设备替换或改造成低能耗的设备，就可以降低碳排放量，达到减排的目的。

　　按照前面估算2021年压缩空气耗能5509亿千瓦时，如果能通过节能改造方式每节能10%，就可以节约677万吨标准煤，减少碳排放量1687万吨二氧化碳。

　　6.2耗能工质消耗的能源应纳入综合能耗计算。耗能工质主要包括新水、软化水、压缩空气、氧气和氮气等。

　　假如某用户全年总计使用压缩空气1亿 m3（208m3/min），由于管路老化泄露率10%。如果通过管路改造，杜绝泄露，那么每年可以节约40万吨标准煤，减少碳排放量99.7万吨二氧化碳。

　　五、大部分压缩空气减排潜力集中在大型工厂吗？

　　尽管大型工厂在制造压缩空气时通常会消耗更多的能源，但它们的浪费总量并不比小型工厂多。当你考虑到小型工厂的数量远远超过大型工厂时，且小型工厂高耗能数量远远大于大型企业。很明显，可持续发展的努力将惠及各行各业。

　　据数据统计，以瑞气科技为行业践行者的压缩空气节能企业主要是主攻大型企业节能减排。瑞气科技2022年完成10000m3/min售气任务，可以年节省约110000吨标准煤，减少二氧化碳排放约250000吨。

　　瑞气科技通过全国建立智慧空压站的方式，建立起一套以中小型企业为主的压缩空气节能模式，大大降低了压缩空气节能门槛，大范围地为国内企业节能减排提供解决方案。

　　在全球低碳转型的大潮下，能源、电力、材料、建筑以及生产制造、交通运输等多领域将出现一系列创新成果，催生新产业、新业态、新产品、新服务。

　　“双碳”航道上千帆竞发、百舸争流,压缩气体在新能源利用、节能与减排领域大有可为。

　　六、压缩空气品质与节能的鸿沟在哪里？

　　在压缩空气系统行业有句俗话：越高品质压缩空气越贵（赚钱），越节能压缩空气越有市场（省钱）。

　　鸿沟1：压缩空气系统设备之间的鸿沟。压缩空气系统牵涉了多种设备，之前，做空压机设备的供应商只懂空压机，做净化设备的供应商只了解净化设备，做管路的供应商只知道管路，各自只能给自己的设备打保票，出了问题都是推给其它设备。今后来说，市场要求压缩空气追求品质和节能是整个系统共同完成，只有懂整个压缩空气系统设备知识的供应商才能平衡和合理配置压缩空气系统。

　　鸿沟2：压缩空气系统设备制造商的承诺与现实存在差距。无论是空压机虚标气量、能耗指标，还是净化设备虚标处理量、精度、功率、耗气量或者是夸大节能效果，都会让压缩空气品质与节能大打折扣。

　　鸿沟3：物联技术与压缩空气系统设备匹配度。往往压缩空气系统设备有100%功能和要求，物联技术只能实现60%，用户端只用了50%。比如压缩空气系统设备生命周期中的监测与预警，就是物联技术开发者无法完全领会到压缩空气设备的研发人员的设计思路和要求。比如，螺杆空压机主机故障预警；冷干机故障预警；吸干机脱附效果预警等等。通俗一点，物联技术人员和压缩空气设备研发人员对设备理解的程度是不一样。如果在压缩空气系统物联技术开发阶段有资深压缩空气设备研发人员参与会做得更好。

　　鸿沟4：国内大部分空压系统设备制造商还处于工业1.0和2.0，对于全球的制造业进入工业4.0存在很大的鸿沟。国内大部分压缩空气系统设备制造商在设计理论，制造工艺和质量管理方面没有太多的沉淀，专业人才缺口太大，比如研发理论和计算，样机的测试技术及规范、精益生产管理与应用、ERP系统基础BOM的建立、PLM系统管理流程等等，一时无法弥补。这就需要我们向欧美领先企业学习，更快地缩小差距，实现真正意义上的弯道超车。