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深度访谈 | 双碳经济与绿色制造,带给激光产业的机遇与挑战

2022-08-25 15:58:05来源:搜狐
今年入夏以来,北半球持续出现极端高温天气,不仅是中低纬度国家面临酷热困扰,连一些高纬度国家/地区如英国伦敦、俄罗斯北部等地也被热浪侵袭,干旱、森林火灾、热射病等也一度成为热门词条,而持续的高温天气也进一步强化了人们对“节能、减碳”的关注。

早在2020年9月,我国就明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”的目标。在双碳战略目标的引领下,我国持续推进新一轮科技革命和产业变革,节能环保、绿色制造也逐渐成为产业升级的重点方向之一。作为近年来推动产业升级的关键利器,激光产业也紧扣双碳战略目标进行技术革新,一些激光设备制造商也积极响应国家号召开始绿色转型。激光设备企业如何落实绿色制造?激光设备又能通过哪些技术手段降低碳排放?为了解这些问题,维科网·激光走进了布局绿色制造多年、如今已卓有成效的企业——百超迪能,与百超迪能副总裁颜春英就激光绿色制造进行了深入探讨。

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维科网·激光:今年入夏以来气温异常高,甚至连高纬度地区都出现了极端高温天气。在此背景下,控制碳排放愈发成为社会各界关注的话题。我国近年来也在提倡绿色制造,您认为对激光产业而言应该如何落实绿色制造?

颜春英:推进绿色制造是我国应对气候变化、实现碳达峰、碳中和目标的关键。按照工信部《“十四五”工业绿色发展规划》中所提,推动绿色发展有六个方向:产业结构高端化、能源消费低碳化、资源利用循环化、生产过程清洁化、产品供给绿色化、生产方式数字化等。激光行业是我国产业升级的重要推手之一,从大环境上讲是推动整个制造业产业结构高端化、生产方式数字化的关键,对激光行业自身而言,要实现绿色制造也有一些路要走。

最关键的是能源消费低碳化。目前国内发电结构中火电比重仍接近70%,是绝对的主力。换句话说,工业设备运转产生的电消耗某种层面上也是在“烧煤”。那么对激光设备而言,如何能够通过更低的能耗去发挥更大的价值,这是实现能源消费低碳化的关键。目前来看,已经有光源制造商在提高电光转换效率方面下功夫,将过去30%的电光效率提升到40%,甚至50%,以此来降低碳排放。

而对于设备集成商而言,由于涉及到的耗电部件较多,相同工作时间内整体能耗基本固定,无法像激光器一样直接省电。但激光设备与用户产量直接挂钩,如果能在同等功率、同等能耗的配置下,通过功能部件性能的提升、应用工艺的革新,提升加工的效率和产量,也是实现能源消费低碳化的重要方向。换句话说,生产同样的产量、创造同样的价值,消耗的能源更少。

此外,对激光加工而言,辅助气体是主要耗材之一,不论是氧气还是氮气,用完了就要再买、再补充,这一过程涉及到气体提纯、加压液化、储存、运输等各个层面。从资源利用循环化的角度而言,氮气、氧气的消耗也在一定程度上增加了碳排放。如果将辅助气体换成空气,通过空压机的运转可以直接从大气环境中源源不断获取辅助气体,就实现了资源利用循环化。

 

维科网·激光:激光切割技术的普及,在一定程度上弥补了过去传统工艺(等离子切割、火焰切割等)高污染、高耗材的缺点,具备绿色环保的特性。近年来激光技术也在不断进步,工艺不断革新,百超迪能作为当下高功率激光的主要参与者之一,能否介绍一下最新的激光技术对降低碳排放有什么帮助?

颜春英:激光加工近几年备受追捧,快速替代了传统工艺,其中清洁环保是非常关键的因素,对比激光切割和等离子切割加工现场的图就可以有非常明显的感受。而工信部规划中一个重要的方向就是生产过程清洁化,激光加工恰恰符合。同时,随着高功率、高亮度激光技术的突破,以及切割工艺的不断进步,激光切割产生的粉尘也会进一步减少。

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就像刚才提到的空气,从气体耗材的角度看那是资源利用循环化,而从加工工艺和加工现场的环境来看,采用空气切割工艺也能够符合生产过程清洁化。过去我们加工碳钢时只能用氧气切割,其中氧气的作用是助燃,其原理与火焰切割类似,因此氧气切割碳钢时也会看到大量烟尘出现(尽管比火焰切割要少得多)。而空气切割时尽管有部分氧气助燃,但更多的是类似氮气切割的原理,靠的是高功率激光自身的能量熔化材料再利用高气压吹走熔融物。因此,空气切割产生的烟雾比氧气切割大大减少,这也将大大降低除尘设备的工作量和耗电量。

此外,空气切割的速度也比氧气切割大幅提升,而这又与前面提到的能源消费低碳化相契合。可以说,空气切割是激光企业在绿色环保理念上的重要改变,仅仅这一个改变,就能够在能源低碳化、资源循环化、生产清洁化三个方面发挥巨大作用。

当然,这一理念的实现需要高功率激光技术做基础。过去两三千瓦的时代,也有人尝试过空气切割工艺,但由于激光能量太低,效果不明显。从六千瓦开始,空气切割在碳钢薄板切割上的优势开始显现。如今两万瓦、三万瓦的普及,则让空气切割工艺能够覆盖市面上绝大多数的碳钢加工需求。值得一提的是,百超迪能根据空气切割的特点,对最新一代的By-Power切割头再度进行了升级优化,使之与空气切割的场景匹配度更高。综合而言,高功率激光技术的成熟,高匹配度切割头性能提升,让激光技术在降低碳排放方面有了更好的表现。

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维科网·激光:我国正处于制造业转型升级的关键时期。碳达峰、碳中和的目标对我国的产业结构会带来哪些影响?作为制造业转型升级有力推手的激光产业,在双碳引导下又会发生哪些变化?

颜春英:我国一直在推动产业升级,双碳的目标无疑为产业结构高端化提出了更具体、更明确的方向。一方面是淘汰高污染、低附加值的产业,另一方面加大对低碳、高附加值产业的扶持力度。而对于高能耗但高附加值,或者事关国家命脉的传统产业而言,推动其实现数字化转型则是重中之重。

百超集团一直在追求智能化、数据化、系统集成化的产品结构,这种产品结构让我们和市场上其他激光集成商有了明显区分。目前,百超中国在游松博士的战略布局下已经建立了一个自动化工厂,目的就是给客户提供更好的智能制造解决方案,让客户也实现碳中和、环保节能方面的相关布局。这种产业高端化路线,既能降低客户在能源方面的消耗,也能提高生产的效率,为客户带来更高收益。

例如前不久我们就给一个客户进行了智能配套服务,除了基础的激光加工设备外,还结合客户现场环境进行整体布局,加装了自动上下料系统、AGV运输车等,能够大大提升客户的综合效率。包括切割后的折弯工序,过去都是由人工操作折弯机来完成的,现在我们推出了配套的折弯机械手,能够大幅提高效率,降低人工成本。我们的目标是帮助客户建设世界级的工厂,实现一个人,操作百万级的设备群,创造上千万、上亿的价值。

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当然,要实现这种高自动化的工厂离不开数字化的建设。而要实现生产方式数字化,则要以工业互联网的技术为基础。百超迪能今年拿到了国家智能制造二级认证,是目前整个激光行业里唯一一家拿到认证的企业。这给激光行业起到一个很好的带头作用,同时我们也会把这些理念传递给我们的客户,推动下游市场往智能化方向发展。我相信,在碳达峰、碳中和的目标指引下,未来不论是激光行业本身,还是激光的下游应用行业,都将加速快跑地进入数字化、智能化时代。

 
 

维科网·激光:经过十几年的锤炼,百超迪能的产品品质已得到市场的充分认可。在绿色制造理念逐步扩散之时,百超迪能在环保、碳中和等方面有哪些具体的行动和布局?绿色制造理念会对激光行业未来的发展格局带来哪些影响?

颜春英:其实大家都知道,百超迪能跟瑞士百超的缘分始于2016年。那一年瑞士百超控股百超迪能,同时也将瑞士文化中绿色环保的理念注入百超迪能。在那之后,百超迪能也开始调整思路,开始进行绿色制造的相关布局。

实际上,欧洲企业在很早之前就在强调节能环保,瑞士百超总公司会要求各个子公司、工厂统计所有的能耗数据并进行分析,并提出控制和改善的方案。在这些措施的指引下,百超迪能对绿色制造的细节把控也做得非常细致。

我们曾经有几款卖得非常好的产品,但因为能耗比较高,在我们吸收了绿色制造的理念后,对这些高能耗的产品进行了升级优化,改善了能耗情况。甚至有些产品我们直接淘汰,用环保的理念重新设计成新的产品。同时,我们也对生产环节进行优化,一些高污染的工序我们也在不断减少甚至淘汰,让我们的产品从生产环节开始就符合绿色制造的理念。

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我们希望将这种绿色制造的理念传递出去,不论是生产型企业还是应用型企业,都能够积极响应国家号召,实现低碳减排,绿色生产。百超迪能不仅追求自身的经济回报,更希望通过自身和业内同仁的共同努力,以绿色环保为核心,打造一个绿色激光生态圈,让整个产业链都更绿色、更环保!