田旭東，任 芳，王 樂，駱 嘉，李金祿

(合肥通用機(jī)械研究院有限公司，安徽 合肥 230031)

1 引言

“雙碳”目標(biāo)是指減少溫室氣體排放，特別是二氧化碳(CO2)的排放，以應(yīng)對氣候變化和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。壓縮機(jī)作為工業(yè)領(lǐng)域重點(diǎn)用能設(shè)備，耗電量約占大型工業(yè)設(shè)備(“三機(jī)一泵”)總耗電量的20%，占全國用電量的9.4%[1]，其能效水平對工業(yè)領(lǐng)域“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)有著重要影響。國內(nèi)外實(shí)踐表明，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是壓縮機(jī)行業(yè)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)不可或缺的技術(shù)基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)體系則為標(biāo)準(zhǔn)制定提供一個(gè)框架和路線，是節(jié)能減排的約束手段，是促進(jìn)綠色低碳技術(shù)推廣應(yīng)用的有效途徑，對“2030碳達(dá)峰、2060碳中和”的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)發(fā)揮著不可替代的作用。

2 當(dāng)前壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)體系

2.1 領(lǐng)域構(gòu)成

壓縮機(jī)是用來提高氣體壓力和輸送氣體的機(jī)械，一般作為動(dòng)力氣源或?yàn)楣に嚵鞒梯斔蛪嚎s氣體。壓縮機(jī)專業(yè)主要涵蓋壓縮機(jī)和壓縮氣體凈化兩個(gè)領(lǐng)域，這也是本領(lǐng)域體系建設(shè)所涉及的范圍：

(1)壓縮機(jī)(容積式)：按工作原理主要分為往復(fù)和回轉(zhuǎn)兩大類，其中往復(fù)壓縮機(jī)可細(xì)分為往復(fù)活塞式、隔膜式等，回轉(zhuǎn)壓縮機(jī)可細(xì)分為螺桿式、滑片式、渦旋式等；

(2)壓縮氣體凈化：分為壓縮空氣質(zhì)量和凈化設(shè)備，其中凈化設(shè)備按功能主要分為干燥器、過濾器兩大類。

如按用途或壓縮介質(zhì)進(jìn)行分類，則包括工藝流程用壓縮機(jī)、船用壓縮機(jī)、核電用壓縮機(jī)、空氣壓縮機(jī)、天然氣壓縮機(jī)、氫氣壓縮機(jī)等等。

國內(nèi)容積式壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化歸口管理工作由全國壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(下稱“壓標(biāo)委”)負(fù)責(zé)。

2.2 壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)體系框架

壓縮機(jī)和壓縮氣體凈化在國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類中分屬不同的體系類目，因此，壓縮機(jī)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系也相應(yīng)地分為2個(gè)并列的體系，體系結(jié)構(gòu)框圖見圖1和圖2[2]。根據(jù)體系框圖，對應(yīng)建立標(biāo)準(zhǔn)體系表，列出壓縮機(jī)專業(yè)領(lǐng)域現(xiàn)有和計(jì)劃要制定的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目。

圖1 壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)體系框圖

圖2 壓縮氣體凈化標(biāo)準(zhǔn)體系框圖

體系框圖中第1層為通用標(biāo)準(zhǔn)，適用于整個(gè)專業(yè)(大類)的各類產(chǎn)品，第2層為小類內(nèi)通用的標(biāo)準(zhǔn)，適用于其下各系列的產(chǎn)品，第3層為系列內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，適用本系列的各類產(chǎn)品。如壓縮機(jī)術(shù)語和分類、壓縮機(jī)性能試驗(yàn)方法、壓縮機(jī)噪聲振動(dòng)測量等標(biāo)準(zhǔn)列入第1層；往復(fù)壓縮機(jī)術(shù)語、回轉(zhuǎn)壓縮機(jī)術(shù)語，分別列入第2層的相應(yīng)位置；往復(fù)活塞空壓機(jī)、螺桿空壓機(jī)標(biāo)準(zhǔn)分列入第3層的對應(yīng)位置。

同樣，凈化術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)位列凈化體系第1層；壓縮空氣質(zhì)量等級(jí)、凈化設(shè)備型號(hào)編制分別列入第2層的壓縮空氣質(zhì)量等級(jí)和凈化設(shè)備體系框內(nèi)；吸附式壓縮空氣干燥器、過濾器試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)則分列入第3層的干燥器和過濾器體系框內(nèi)。

2.3 壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

截至2023年6月底，壓標(biāo)委負(fù)責(zé)歸口的標(biāo)準(zhǔn)共121項(xiàng)，其中國家標(biāo)準(zhǔn)35項(xiàng)，機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)86項(xiàng)，包括1項(xiàng)受委托起草的強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)(安全標(biāo)準(zhǔn))。按類別統(tǒng)計(jì)，基礎(chǔ)通用標(biāo)準(zhǔn)11項(xiàng)，方法標(biāo)準(zhǔn)24項(xiàng)，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)(含零部件)79項(xiàng)，安全標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)，材料標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)。其中，基礎(chǔ)通用標(biāo)準(zhǔn)和方法標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了所有需要的測試和技術(shù)交流；產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了活塞、隔膜、螺桿、滑片、渦旋等各類空壓機(jī)，覆蓋了空氣、天然氣、石油化工、氫氣、乙炔氣、氦氣、氧氣、二氧化碳等各種介質(zhì)壓縮機(jī)，同時(shí)配以材料標(biāo)準(zhǔn)、零部件標(biāo)準(zhǔn)等，形成了一個(gè)既有通用、又有專用，既有主導(dǎo)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、又有配套的測試方法標(biāo)準(zhǔn)及輔助的零部件和材料標(biāo)準(zhǔn)這樣一個(gè)相對齊全、配套的標(biāo)準(zhǔn)體系。

壓標(biāo)委歸口的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 壓縮機(jī)專業(yè)領(lǐng)域現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì) 單位：項(xiàng)

3 “雙碳”目標(biāo)下壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)

3.1 “雙碳”目標(biāo)對壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)體系的影響

我國制定的“雙碳”目標(biāo)及其實(shí)現(xiàn)路徑對壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)體系產(chǎn)生的重要影響體現(xiàn)在兩方面：

第一是政策層面上。《國家標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展綱要》提出，要完善綠色發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化保障，要求“建立健全碳達(dá)峰、碳中和標(biāo)準(zhǔn)。加快節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)更新升級(jí)，抓緊修訂一批能耗限額、產(chǎn)品設(shè)備能效強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，提升重點(diǎn)產(chǎn)品能耗限額要求，擴(kuò)大能耗限額標(biāo)準(zhǔn)覆蓋范圍，完善能源核算、檢測認(rèn)證、評(píng)估、審計(jì)等配套標(biāo)準(zhǔn)。加快完善地區(qū)、行業(yè)、企業(yè)、產(chǎn)品等碳排放核查核算標(biāo)準(zhǔn)。制定重點(diǎn)行業(yè)和產(chǎn)品溫室氣體排放標(biāo)準(zhǔn)，完善低碳產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)制度。完善可再生能源標(biāo)準(zhǔn)，研究制定生態(tài)碳匯、碳捕集利用與封存標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施碳達(dá)峰、碳中和標(biāo)準(zhǔn)化提升工程?！盵3]

第二是技術(shù)層面上。(1)中國能源結(jié)構(gòu)將會(huì)發(fā)生深遠(yuǎn)的變化，需要大力發(fā)展清潔能源，比如水電、核電、風(fēng)電、光電、生物質(zhì)能發(fā)電等。由于清潔能源的不穩(wěn)定性，電化學(xué)、抽水、氫能、空氣等儲(chǔ)能技術(shù)將會(huì)得到快速發(fā)展。(2)中國需要調(diào)整產(chǎn)業(yè)與能源結(jié)構(gòu)，節(jié)能優(yōu)先。“節(jié)能是第一能源”，大力提升各種耗能設(shè)備的能效，將是我國實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑。(3)中國需要積極探索碳匯、碳捕集與封存等碳減排機(jī)制和技術(shù)[4]。

因此，“雙碳”目標(biāo)下壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)應(yīng)首先關(guān)注國際、國家、組織等制定的政策、行動(dòng)計(jì)劃和落實(shí)措施，堅(jiān)定不移地貫徹我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策方案，從能耗轉(zhuǎn)向碳足跡、碳排放，從單機(jī)節(jié)能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、全流程節(jié)能，從工業(yè)化轉(zhuǎn)到數(shù)字化、智能化，從傳統(tǒng)能源擴(kuò)展到新能源、可再生能源，從產(chǎn)品使用階段擴(kuò)展至涵蓋原材料獲取、生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用與維護(hù)以及回收與處置的產(chǎn)品全生命周期。

3.2 “雙碳”壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)方案

為進(jìn)一步落實(shí)“雙碳”工作目標(biāo)，壓標(biāo)委在當(dāng)前技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系基礎(chǔ)上，提出了并行的碳達(dá)峰碳中和標(biāo)準(zhǔn)體系框架(圖3)，具體包含節(jié)能與綜合利用、綠色低碳兩個(gè)一級(jí)板塊。結(jié)合當(dāng)前工作重點(diǎn)領(lǐng)域和方向，對標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行細(xì)化，構(gòu)建了三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)體系框架，建設(shè)內(nèi)容主要包括進(jìn)一步完善節(jié)能減排、綠色制造、能源清潔低碳利用等標(biāo)準(zhǔn)。

圖3 “雙碳”目標(biāo)下壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)體系框圖

3.3 “雙碳”標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展

3.3.1 節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)

(1)《容積式空氣壓縮機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》

為進(jìn)一步縮短空壓機(jī)能效限定值與國際先進(jìn)水平的差距，我國于2019年修訂了GB 19153《容積式空氣壓縮機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》，能效指標(biāo)限定值平均提升9.8%且不低于美國，領(lǐng)跑者1級(jí)指標(biāo)不低于歐盟最佳水平(圖4)。標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施促進(jìn)了行業(yè)節(jié)能技術(shù)進(jìn)步，淘汰了高能耗產(chǎn)品，開發(fā)、生產(chǎn)高效產(chǎn)品，產(chǎn)品能效整體大幅提升，進(jìn)一步促進(jìn)了空壓機(jī)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整與優(yōu)化升級(jí)，為國家節(jié)約了大量的能源。

圖4 我國回轉(zhuǎn)空壓機(jī)與歐美能效指標(biāo)比對

(2)《壓縮空氣 能效 評(píng)估》、《空氣壓縮機(jī)組及供氣系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測》、《壓縮空氣站能效分級(jí)指南》等系統(tǒng)能效標(biāo)準(zhǔn)

為響應(yīng)《工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》、《工業(yè)能效提升行動(dòng)計(jì)劃》、《工業(yè)領(lǐng)域碳達(dá)峰實(shí)施方案》等政策關(guān)于“工業(yè)節(jié)能從局部、單體節(jié)能向全流程、系統(tǒng)節(jié)能轉(zhuǎn)變”的要求，上述標(biāo)準(zhǔn)提出了輸功效率，并將其作為考核系統(tǒng)能效指標(biāo)的新方法，揭示了整個(gè)壓縮空氣生產(chǎn)的能源轉(zhuǎn)換效率，銜接起壓縮空氣系統(tǒng)上下游能源效率鏈；提出了綜合評(píng)價(jià)所有功能和型式的設(shè)備、全壓縮空氣參數(shù)、復(fù)雜能量流、多子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)能效分級(jí)方法；給出了科學(xué)實(shí)用的全系統(tǒng)能效監(jiān)測方法，對壓縮空氣站中空壓機(jī)、干燥器、過濾器、冷卻系統(tǒng)、管網(wǎng)輔助設(shè)備、壓縮熱回收利用等整個(gè)系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)測，測量所有壓縮空氣生產(chǎn)有關(guān)的參數(shù)和用能，并進(jìn)行數(shù)據(jù)評(píng)估和分析。

3.3.2 綠色制造標(biāo)準(zhǔn)

(1)《綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)品評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范 一般用噴油回轉(zhuǎn)空氣壓縮機(jī)》

該標(biāo)準(zhǔn)作為壓縮機(jī)行業(yè)第一個(gè)綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)品評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，首次全面考慮產(chǎn)品在原材料選用、生產(chǎn)、使用、回收和處理等各個(gè)環(huán)節(jié)對資源環(huán)境造成的影響，有利于引導(dǎo)一般用噴油回轉(zhuǎn)空氣壓縮機(jī)的綠色健康發(fā)展，對在壓縮機(jī)領(lǐng)域構(gòu)建綠色制造體系，深入貫徹綠色發(fā)展理念，積極推進(jìn)空壓機(jī)產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)工作，推動(dòng)形成空壓機(jī)產(chǎn)品的綠色生產(chǎn)方式具有重要的引領(lǐng)和推動(dòng)作用。

(2)《壓縮機(jī)行業(yè)綠色工廠評(píng)價(jià)要求》

該標(biāo)準(zhǔn)從基礎(chǔ)設(shè)施、管理體系、能源與資源投入、產(chǎn)品、環(huán)境排放、績效等工廠建設(shè)和運(yùn)營方面，根據(jù)壓縮機(jī)行業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)、檢驗(yàn)的特點(diǎn)，按科學(xué)性、先進(jìn)性、規(guī)范性和適用性原則，在設(shè)備配置、能耗限額、能量回收、環(huán)境保護(hù)、管理體系等多個(gè)方面規(guī)定評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)要求，并通過設(shè)定權(quán)重系數(shù)，以指標(biāo)加權(quán)綜合評(píng)分的方式進(jìn)行評(píng)價(jià)。標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施有助于按統(tǒng)一的方法和要求在壓縮機(jī)行業(yè)全面推行綠色制造，推動(dòng)制造、環(huán)境、資源和諧發(fā)展，加大壓縮機(jī)行業(yè)綠色低碳技術(shù)改造力度，加大綠色產(chǎn)品供給。

3.3.3 清潔能源利用標(biāo)準(zhǔn)

(1)《核電用隔膜壓縮機(jī)技術(shù)條件》

我國通用的壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)體系中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不具有核電站特有的專用要求，難以滿足核電壓縮機(jī)的技術(shù)需求[5]。因此，該標(biāo)準(zhǔn)的制定統(tǒng)一了我國核電隔膜壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)制造檢驗(yàn)要求，填補(bǔ)了核電壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)體系的空缺，保障核電隔膜壓縮機(jī)滿足核電站技術(shù)規(guī)范，對逐漸建立和形成適合我國國情的、科學(xué)的、統(tǒng)一的核電壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)體系具有現(xiàn)實(shí)意義。

(2)《加氫站用隔膜氫氣壓縮機(jī)》

隔膜壓縮機(jī)在加氫站的增壓設(shè)備中有著廣泛應(yīng)用，已成為我國氫能利用領(lǐng)域內(nèi)的重大需求，應(yīng)用前景廣闊。該標(biāo)準(zhǔn)提出的高壓氫壓機(jī)測試流程及試驗(yàn)方法，填補(bǔ)了我國高壓氫壓機(jī)測試方法的空白，有利于加快實(shí)現(xiàn)加氫站用氫氣隔膜壓縮機(jī)產(chǎn)品的自主設(shè)計(jì)、設(shè)備國產(chǎn)化，對加快培育和發(fā)展新能源汽車、實(shí)施國家節(jié)能減排及環(huán)境保護(hù)政策具有重要的意義。

4 未來的工作方向

為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)體系未來將在以下工作方向上進(jìn)一步完善和發(fā)展：

(1)制定新型節(jié)能產(chǎn)品與系統(tǒng)技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。從單機(jī)產(chǎn)品節(jié)能向壓縮空氣系統(tǒng)的能效方向深入，逐步完善節(jié)能與綜合利用標(biāo)準(zhǔn)體系。

(2)進(jìn)一步完善綠色制造標(biāo)準(zhǔn)。以“綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展”為方向，實(shí)施綠色制造標(biāo)準(zhǔn)化提升為目標(biāo)，推進(jìn)壓縮機(jī)的綠色設(shè)計(jì)與制造。

(3)積極安全有序發(fā)展核電標(biāo)準(zhǔn)。大力發(fā)展清潔能源及碳捕集、利用與封存技術(shù)，制定用于3次氣舉采油技術(shù)、新能源汽車、加氫站、壓縮空氣儲(chǔ)能等領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)，以標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)、加速技術(shù)創(chuàng)新。

(4)制定碳排放量計(jì)算與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。為壓縮機(jī)及凈化設(shè)備在生命周期各階段碳排放量的計(jì)算提供統(tǒng)一準(zhǔn)確的指導(dǎo)，為總碳排放量是否達(dá)標(biāo)明確科學(xué)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，助力企業(yè)完善內(nèi)部的碳排放管理。

(5)標(biāo)準(zhǔn)體系從生產(chǎn)制造延伸至用戶運(yùn)行，促進(jìn)“兩化”融合。運(yùn)用大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，開發(fā)以智能診斷、能效評(píng)估、健康管理為中心的遠(yuǎn)程運(yùn)維技術(shù)及系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)故障診斷、故障自愈、精準(zhǔn)維修。

(6)環(huán)保和循環(huán)利用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。采用環(huán)保材料,利用余熱回收減少廢氣排放和降低機(jī)器運(yùn)作成本,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)提高資源回收利用效率,這些均需有新標(biāo)準(zhǔn)或?qū)蠘?biāo)準(zhǔn)的修訂完善給予支撐。

實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和是國家的重大戰(zhàn)略決策,壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)體系及標(biāo)準(zhǔn)在國家節(jié)能減排事業(yè)中擔(dān)負(fù)、承載著不可或缺的責(zé)任和義務(wù)。壓標(biāo)委緊緊圍繞我國政策法規(guī)及行業(yè)技術(shù)發(fā)展,設(shè)計(jì)的“雙碳”目標(biāo)下壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)體系,開展的新體系中節(jié)能、綠色制造、清潔能源利用等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定工作,提出的系統(tǒng)節(jié)能、綠色制造、“兩化”融合、碳排放量計(jì)算與評(píng)價(jià)等未來工作方向,必將更好地促進(jìn)、引領(lǐng)壓縮機(jī)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)與高質(zhì)量發(fā)展。