技术领域
[0001] 本发明关于减碳管理，特别是一种水泥厂的减碳方法。
相关背景技术
[0002] 随着全球的极端气候事件越来越频繁，气候变迁成为本世纪最棘手的难题之一，因此，企业须采取减碳措施。
[0003] 科学基础碳目标(science based target，SBT)为一种碳排放的权重计算方式，用于企业的减碳管理，使全球控制暖化趋势控制在2℃之内。SBT使用科学方法计算特定产业、特定公司合理的排放(减碳)额度，并已逐渐成为领先企业使用的减碳管理方式。
[0004] 水泥在建筑业中为不可或缺的原料，然而传统上水泥产业被视为高碳排来源，因此需要一种减碳管理方法，用以降低水泥生产产生的碳排放，使水泥产业能够永续发展。
具体实施方式
[0025] 图1为本发明实施例中的一种减碳管理平台1的方块图。减碳管理平台1可适用于各种使用能源并产生碳排放的产业，例如水泥产业。减碳管理平台1可针对预先设定的全体目标碳排放强度及全体目标减碳量设定单一水泥厂的目标碳排放强度及目标减碳量，依据技术面及财务面选定替代料及使用替代料生产成品，并检测碳排量以重新设定单一水泥厂的目标碳排放强度及目标减碳量，重复前述回圈以达成目标碳排放强度及目标减碳量。
[0026] 减碳管理平台1可包含替代料数据库10、减碳控制装置12、生产设备14及传感系统16。业务数据库10可耦接于减碳控制装置12，且减碳控制装置12可耦接于生产设备14及传感系统16。
[0027] 替代料数据库10可储存多个替代原料的成本、供应量、运输距离、组成成分及其他相关资讯、多个替代燃料的成本、运输距离、供应量、热值及其他相关资讯。例如，替代原料可为石灰石、黏土、炉碴、飞灰、油页岩、污泥、铁渣等，替代燃料可为废轮胎、污泥、塑胶、溶剂、都市废弃物等。
[0028] 生产设备14可包含生料秤、预热塔、锻烧炉、烟室、烟囱、分解炉、回转窑、篦冷机、高温风机、冷却风机、窑头罩、窑头排风机及其他水泥厂产线设备。传感系统16可包含多个传感器，传感器可为温度传感器、压力传感器、浓度传感器、流量计或其他传感器。传感系统16的所述多个传感器可设置于生产设备14之上用以收集生产资讯，例如水泥产量、水泥熟料的氧化钙含量及二氧化碳排放量等。
[0029] 减碳控制装置12可为电脑设备。针对每个水泥厂，减碳控制装置12可存取替代料数据库10以进行替代料减碳效益分析，依据替代料减碳效益分析结果计算替代料的目标使用量以控制生产设备14来生产水泥，并从传感系统16获取生产资讯以调整及达成目标碳排放强度及目标减碳量。
[0030] 图2为减碳管理平台1采用的一种减碳方法200的流程图。减碳方法200包含步骤S202至S212，用以生产目标水泥量同时达成目标碳排放强度及目标减碳量。任何合理的技术变更或是步骤调整都属于本发明所揭露的范畴。以下说明步骤S202至S212：
[0031] 步骤S202：减碳控制装置12获取目标碳排放强度及目标减碳量；
[0032] 步骤S204：减碳控制装置12依据多个替代原料的多个相应单位成本减碳量从所述多个替代原料中选定一组替代原料；
[0033] 步骤S206：减碳控制装置12依据多个替代燃料的多个相应单位成本减碳量从所述多个替代燃料中选定一组替代燃料；
[0034] 步骤S208：减碳控制装置12依据目标水泥产量、该组替代原料的一组相应配比上限使用量、该组替代原料的一组相应供应量及该组替代燃料的一组相应供应量调整该组替代原料的一组相应目标使用量及该组替代燃料的一组相应目标使用量，以达目标碳排放强度及目标减碳量；
[0035] 步骤S210：传感系统16检测实际水泥产量、水泥熟料的氧化钙含量及二氧化碳排放量；
[0036] 步骤S212：减碳控制装置12依据实际水泥产量、水泥熟料的氧化钙含量及二氧化碳排放量更新目标碳排放强度及减碳量；继续步骤S208；
[0037] 在步骤S202，目标碳排放强度及目标减碳量为单一水泥厂的目标碳排放强度及目标减碳量。企业可先设定的全体目标碳排放强度及全体目标减碳量，再分别设定每个水泥厂的目标碳排放强度及目标减碳量，以使所有水泥厂共同达成全体目标碳排放强度及全体目标减碳量。每个水泥厂的目标碳排放强度及目标减碳量可为预定时段内需要达成的碳排放强度及减碳量，预定时段可为每月、每季或其他周期。目标碳排放强度及目标减碳量可由图5至图7中的一者所示的设定方式获得，在后续段落会详细说明。
[0038] 在步骤S204，减碳控制装置12从替代料数据库10获取多个替代原料的多个相应单位成本减碳量，并优先使用具有高相应单位成本减碳量的替代原料。单位成本减碳量表示固定单位成本可达成的减碳量，单位成本减碳量越高表示固定单位成本可达成越多减碳量。在一些实施例中，减碳控制装置12可选定预定数量的高单位成本减碳量的一组替代原料，例如选定前10高的高单位成本减碳量的一组替代原料来达成目标碳排放强度及目标减碳量。在另一些实施例中，减碳控制装置12可选定超出预定单位成本减碳量的一组替代原料来达成目标碳排放强度及目标减碳量。该组替代原料可包含一或多种替代原料。相似地，在步骤S206，减碳控制装置12从替代料数据库10获取多个替代燃料的多个相应单位成本减碳量，并优先使用具有高相应单位成本减碳量的替代燃料。在一些实施例中，减碳控制装置12可选定预定数量的高单位成本减碳量的一组替代燃料，例如选定前10高的高单位成本减碳量的一组替代燃料来达成目标碳排放强度及目标减碳量。在另一些实施例中，减碳控制装置12可选定超出预定单位成本减碳量的一组替代燃料来达成目标碳排放强度及目标减碳量。该组替代燃料可包含一或多种替代燃料。
[0039] 在步骤S208，减碳控制装置12依据目标水泥产量、该组替代原料的一组相应配比上限使用量、该组替代原料的一组相应供应量调整该组替代原料的一组相应目标使用量，及依据目标水泥产量及该组替代燃料的一组相应供应量调整该组替代燃料的一组相应目标使用量。配比上限使用量表示单位水泥产量所需的替代原料的最大使用量。在一些实施例中，针对该组替代原料中的每个替代原料，减碳控制装置12可依据目标水泥产量及相应配比上限使用量计算目标水泥产量所需的每个替代原料的最大使用量，及采用目标水泥产量所需的每个替代原料的最大使用量及相应供应量中的较小值来限制相应目标使用量，以调整该组替代原料的该组相应目标使用量。针对该组替代燃料中的每个替代燃料，减碳控制装置12可计算目标水泥产量所需的每个替代燃料的最大使用量，及采用目标水泥产量所需的每个替代燃料的最大使用量及相应供应量中的较小值来限制相应目标使用量，以调整该组替代燃料的该组相应目标使用量。减碳控制装置12依据该组替代原料的该组相应目标使用量及该组替代燃料的该组相应目标使用量控制生产设备14来生产水泥。在一些实施例中，减碳控制装置12可使用该组替代原料的该组相应目标使用量及该组替代燃料的该组相应目标使用量自动控制生产设备14来生产水泥。在另一些实施例中，减碳控制装置12可将该组替代原料的该组相应目标使用量及该组替代燃料的该组相应目标使用量传送至水泥厂的显示装置，水泥厂员工可依据显示装置上的资料调整生产设备14的参数来生产水泥。
[0040] 在步骤S210，传感系统16检测固定时段的实际水泥产量、水泥熟料的氧化钙含量及二氧化碳排放量。固定时段可为每天或其他时段。在步骤S212，减碳控制装置12从传感系统16接收实际水泥产量、水泥熟料的氧化钙含量及二氧化碳排放量用以计算水泥厂的实际碳排放强度及实际减碳量，及依据实际碳排放强度及实际减碳量更新目标碳排放强度及目标减碳量。在一些实施例中，若实际碳排放强度及实际减碳量等于或超出目标碳排放强度及目标减碳量，减碳控制装置12维持目标碳排放强度及目标减碳量并沿用该组替代原料的该组相应目标使用量及该组替代燃料的该组相应目标使用量。若实际碳排放强度及目标减碳量小于目标碳排放强度及目标减碳量，减碳控制装置12降低目标碳排放强度及目标减碳量并依据降低的目标碳排放强度及目标减碳量调整该组替代原料的该组相应目标使用量及/或该组替代燃料的该组相应目标使用量(S208)，重复步骤S208至212直到实际碳排放强度及实际减碳量等于或超出目标碳排放强度及目标减碳量为止。在一些实施例中，若替代原料的单位成本小于原始原料的单位成本及/或替代燃料的单位成本小于原始燃料的单位成本，则减碳控制装置12增加替代原料的相应目标使用量及/或替代燃料的相应目标使用量。
[0041] 减碳方法200使用高单位成本减碳量的替代原料及替代燃料来生产水泥，同时降低水泥厂的生产成本及达成目标碳排放强度及目标减碳量。
[0042] 图3为减碳管理平台1采用的一种资源搜集方法300的流程图。资源搜集方法300包含步骤S302至S312，用以进行替代原料的减碳效益分析。任何合理的技术变更或是步骤调整都属于本发明所揭露的范畴。以下说明步骤S302至S312：
[0043] 步骤S302：减碳控制装置12从替代料数据库10获取所述多个替代原料中的每个替代原料的成本、供应量、运输距离及组成成分；
[0044] 步骤S304：减碳控制装置12依据每个替代原料的组成成分产生每个替代原料的相应配比上限使用量；
[0045] 步骤S306：减碳控制装置12依据每个替代原料的相应配比上限使用量及供应量产生每个替代原料的可用原料量；
[0046] 步骤S308：减碳控制装置12依据每个替代原料的可用原料量产生每个替代原料的减碳量；
[0047] 步骤S310：减碳控制装置12依据每个替代原料的可用原料量、运输距离及成本产生每个替代原料的使用成本；
[0048] 步骤S312：减碳控制装置12依据每个替代原料的减碳量及使用成本产生每个替代原料的相应单位成本减碳量。
[0049] 在步骤S306，减碳控制装置12使用每个替代原料的相应配比上限使用量及供应量限制每个替代原料的可用原料量。在一些实施例中，减碳控制装置12将每个替代原料的相应配比上限使用量及供应量中的较小值作为可用原料量。在步骤S308，减碳控制装置12依据每个替代原料的可用原料量的成分计算每个替代原料的减碳量。在步骤S310，减碳控制装置12将每个替代原料的可用原料量及成本的乘积与运输距离及运输成本的乘积相加，以产生每个替代原料的使用成本。在步骤S312，减碳控制装置12将每个替代原料的减碳量除以使用成本以产生每个替代原料的相应单位成本减碳量。减碳控制装置12可将每个替代原料的相应配比上限使用量及相应单位成本减碳量储存至替代料数据库10以供后续使用。
[0050] 图4为减碳管理平台1采用的另一种资源搜集方法400的流程图。资源搜集方法400包含步骤S402至S410，用以进行替代燃料的减碳效益分析。任何合理的技术变更或是步骤调整都属于本发明所揭露的范畴。以下说明步骤S402至S410：
[0051] 步骤S402：减碳控制装置12从替代料数据库10获取所述多个替代燃料中的每个替代燃料的成本、运输距离、供应量及热值；
[0052] 步骤S404：减碳控制装置12依据每个替代燃料的供应量及热值产生每个替代燃料的可用燃料量；
[0053] 步骤S406：减碳控制装置12依据每个替代燃料的可用燃料量产生每个替代燃料的减碳量；
[0054] 步骤S408：减碳控制装置12依据每个替代燃料的运输距离、可用燃料量及成本产生每个替代燃料的使用成本；
[0055] 步骤S410：减碳控制装置12依据每个替代燃料的减碳量及使用成本产生每个替代燃料的相应单位成本减碳量。
[0056] 在步骤S404，减碳控制装置12将总共所需热量除以每个替代燃料的热值计算所需燃料量，及供应量限制每个替代燃料的可用燃料量。在一些实施例中，减碳控制装置12将每个替代燃料的所需燃料量及供应量中的较小值作为可用燃料量。在步骤S406，减碳控制装置12依据每个替代燃料的可用燃料量计算每个替代燃料的减碳量。在步骤S408，减碳控制装置12将每个替代燃料的可用燃料量及成本的乘积与运输距离及运输成本的乘积相加，以产生每个替代燃料的使用成本。在步骤S312，减碳控制装置12将每个替代燃料的减碳量除以使用成本以产生每个替代燃料的相应单位成本减碳量。减碳控制装置12可将每个替代燃料的相应单位成本减碳量储存至替代料数据库10以供后续使用。
[0057] 资源搜集方法300及400用以进行替代料减碳效益分析以提供替代原料及替代燃料的单位成本减碳量及其他相关资讯，使减碳管理平台1据以选定替代原料及替代燃料来生产水泥。
[0058] 图5显示减碳管理平台1采用的一种目标碳排放强度设定方法的示意图，其中横轴显示水泥厂编号，纵轴显示碳排放强度。图5显示7个水泥厂在2025年同时达到相同目标碳排放强度Ct，以使水泥厂1至7共同达成全体目标碳排放强度量。在图5中，每个直条代表相应水泥厂在2016年的碳排放强度，目标碳排放强度Ct为0.6517(tCO2/吨材料)，水泥厂2需要达成7个水泥厂中的最低碳排放强度，从2016年的碳排放强度0.78下降至2025年的目标碳排放强度量Ct。水泥厂6只需要达成7个水泥厂中的最相对较高的碳排放强度，从2016年的碳排放强度0.66下降至2025年的目标碳排放强度Ct。在一些实施例中，减碳控制装置12可获取全体目标碳排放强度及水泥厂数量，依据全体目标碳排放强度及水泥厂数量计算平均目标减碳强度以作为目标碳排放强度Ct，及依据目标碳排放强度Ct及每个水泥厂的碳排放量计算每个水泥厂的目标碳排放强度。
[0059] 图6显示减碳管理平台1采用的另一种目标碳排放强度设定方法的示意图，其中横轴显示水泥厂编号，纵轴显示碳排放强度。图6显示7个水泥厂各自依据可用的替代原料及可用的替代燃料分别制定不同的目标碳排放强度Ct1至Ct7。例如，水泥厂1及水泥厂6各自可用的替代原料及可用的替代燃料可能较多，因此要达成较低的目标碳排放强度Ct1及Ct6。水泥厂5的可用的替代原料及可用的替代燃料可能较少，因此仅需达成较高的目标碳排放强度Ct5。水泥厂1至7使用不同的目标碳排放强度Ct1至Ct7共同达成全体目标碳排放强度。在一些实施例中，减碳控制装置12可获取全体目标碳排放强度、水泥厂的替代原料可用量及替代燃料可用量，及依据水泥厂的替代原料可用量及替代燃料可用量产生水泥厂的目标碳排放强度，以使多个水泥厂达成全体目标减碳量。
[0060] 图7显示减碳管理平台1采用的另一种目标碳排放强度设定方法的示意图，其中横轴显示水泥厂编号，纵轴显示碳排放强度。图7显示7个水泥厂每个都需要在2025年达成相同目标减碳率的目标减碳排放强度Ct1至Ct7。水泥厂1至7使用相同的目标碳排放强度Ct1至Ct7共同达成全体目标碳排放强度。在一些实施例中，减碳控制装置12可获取目标减碳率及水泥厂的基准碳排放强度，及依据目标减碳率及水泥厂的基准碳排放强度计算目标减碳量。例如，基准碳排放强度可为0.74(tCO2/吨材料)，目标减碳率可为11％，目标碳排放强度下降量可为0.0814(tCO2/吨材料)(＝0.74×0.11)。
[0061] 图1至图7的实施例用以设定目标碳排放强度、进行替代料减碳效益分析及选定替代原料及替代燃料，用以生产水泥，同时降低水泥厂的生产成本及达成目标碳排放强度。
[0062] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
