中国电子信息产业还在高速扩张,

如果把一块屏幕、一颗芯片、一台手机背后的生产过程拆开来看,会发现:

电子信息产业看起来很“轻”,背后的工厂却一点都不轻。

丨一块屏幕,到底要消耗多少能源?

《中国半导体显示产业碳中和白皮书》对TFT-LCD面板行业进行了系统核算。

《中国半导体显示产业碳中和白皮书》

2019年,企业层面TFT-LCD面板单位产品平均用电量为92.85 kWh/m²;到了2021年,这一数字下降到86.85 kWh/m²。

看起来是一个好消息。

两年时间,单位面积用电量下降了约6.5%,说明生产技术、设备效率和能源管理确实在持续进步。

同期,企业层面TFT-LCD面板出货面积从2210万平方米增加到3290万平方米,增长约49%。

结果是什么?

单位产品越来越省电,但企业整体碳排放却从1192万吨CO₂e增加到1660万吨CO₂e,增长约39%。

这组数据说明了一个非常重要的问题:

节能可以降低单位产品能耗,但当产业规模增长更快时,总碳排放仍然可能持续增加。

产业还要继续增长。

但碳排放不能跟着产能一起增长。

碳排真正庞大的,是整个工厂

丨整个工厂为什么需要消耗这么多能源?

研究数据显示,一座3.5代TFT-LCD工厂年用电量可以达到2.15亿kWh,同时还需要大面积洁净室以及空调、工艺冷却水、压缩干燥空气、真空等厂务系统持续运行。

这已经不是某一台设备的能耗问题,而是一座大型工业设施长期运行产生的能源需求。

而对于更大规模、更高世代的面板厂和半导体工厂而言,能源系统的复杂程度还会进一步增加。

所以,电子信息企业真正需要解决的,并不是:

“哪台机器比较费电?”

而是:

“整个工厂为什么需要消耗这么多能源?”

电子工厂最耗能的地方,在“生产线之外”

丨厂务系统是能源消耗的重要组成部分。

TFT-LCD工厂研究显示,电力约占全厂综合能耗的75%以上;工艺生产设备约占全厂用电的45%—50%,而冷水机组等动力设备是厂务系统中的主要耗能设备。

半导体工厂同样如此。

半导体晶圆厂能耗组成

相关研究显示,在典型半导体晶圆厂中,厂务系统占总用电约56.6%,工艺设备约占40.4%。厂务系统包括冷水机组、空气系统、排风、压缩干燥空气、工艺冷却水、真空和超纯水等。

电子企业最大的降碳空间,藏在支撑生产的整个厂务系统里。

洁净室需要持续运行。

冷站需要持续供冷。

空压系统需要稳定压力。

工艺冷却水需要持续循环。

各种动力系统还必须保证生产不能中断。

所以电子信息工厂有一个与传统制造业不同的特点:

不是产品本身耗能特别高,而是为了保证产品能够稳定、精密、连续地生产,需要一整套能源系统长期运行。

为什么“设备越来越高效”,碳还是很难降?

丨单个系统的节能空间正在越来越有限。

节能做到一定阶段之后,另一个问题会越来越突出:

还有多少碳可以继续降?

因为碳排放不仅取决于用了多少能源,还取决于用了什么能源。

同样消耗100万kWh电力,如果能源来源不同,对应的碳排放水平也不同。

所以,过去企业做节能,核心是:

少用一点电、少消耗一点能源。

而进入零碳阶段后,还要进一步解决:

这些能源是不是低碳的?绿色能源占比有多少?

这也是为什么绿电、绿证、可再生能源以及储能等开始进入电子信息企业的视野。

节能解决的是“用得少”,能源转型解决的是“碳得低”。

对于正在扩产的电子信息企业而言,这两件事必须同时考虑。

否则,单点设备效率不断提升,工厂整体碳排放依然可能被新增产能和能源需求抵消。

“单系统节能”,走向“综合能源”

丨综合能源,电子工厂从节能走向零碳的关键一步

过去的节能改造,往往是按照专业系统分别进行:

冷站管冷站,空压管空压,热水管热水,光伏管光伏,储能管储能。

每个系统都在追求自己的最优。

但工厂的能源并不是彼此独立的。

制冷产生的余热能不能利用?

不同温度等级的热需求能不能重新匹配?

电、热、冷之间能不能协同?

新能源什么时候发电、什么时候用电?

储能应该什么时候充、什么时候放?

不同能源系统之间,能不能通过统一的能源管理进行优化?

这意味着:

零碳工厂需要的已经不是更多孤立的节能设备,而是一套能够统筹电、热、冷、气等多种能源的综合能源体系。

从“单系统最优”,走向“全工厂能源最优”。

从“设备节能”,走向“能源系统协同”。

从“降低能耗”,进一步走向“优化能源结构”。

结语

过去,企业算的是一块屏幕用了多少材料、多少人工、创造多少价值。以后,还要多算一笔:它用了多少能源,留下多少碳。

电子信息产业的碳排问题,表面看在生产线,实际上很大一部分藏在生产线背后的能源系统里。

当冷站、空压、热水、动力、新能源、储能等单系统改造逐渐进入瓶颈,零碳工厂需要的就不再是更多孤立的节能项目。

产业可以继续增长,但碳排不能再跟着产能一起增长。

从单系统节能走向综合能源,正在成为电子信息工厂迈向零碳的必经之路。