“双碳”目标下压缩机标准体系的建设与发展

田旭东，任 芳，王 乐，骆 嘉，李金禄

(合肥通用机械研究院有限公司，安徽 合肥 230031)

1 引言

“双碳”目标是指减少温室气体排放，特别是二氧化碳(CO2)的排放，以应对气候变化和实现可持续发展。压缩机作为工业领域重点用能设备，耗电量约占大型工业设备(“三机一泵”)总耗电量的20%，占全国用电量的9.4%[1]，其能效水平对工业领域“双碳”目标的实现有着重要影响。国内外实践表明，技术标准是压缩机行业实现“双碳”目标不可或缺的技术基础，标准体系则为标准制定提供一个框架和路线，是节能减排的约束手段，是促进绿色低碳技术推广应用的有效途径，对“2030碳达峰、2060碳中和”的目标实现发挥着不可替代的作用。

2 当前压缩机标准体系

2.1 领域构成

压缩机是用来提高气体压力和输送气体的机械，一般作为动力气源或为工艺流程输送压缩气体。压缩机专业主要涵盖压缩机和压缩气体净化两个领域，这也是本领域体系建设所涉及的范围：

(1)压缩机(容积式)：按工作原理主要分为往复和回转两大类，其中往复压缩机可细分为往复活塞式、隔膜式等，回转压缩机可细分为螺杆式、滑片式、涡旋式等；

(2)压缩气体净化：分为压缩空气质量和净化设备，其中净化设备按功能主要分为干燥器、过滤器两大类。

如按用途或压缩介质进行分类，则包括工艺流程用压缩机、船用压缩机、核电用压缩机、空气压缩机、天然气压缩机、氢气压缩机等等。

国内容积式压缩机标准化归口管理工作由全国压缩机标准化技术委员会(下称“压标委”)负责。

2.2 压缩机标准体系框架

压缩机和压缩气体净化在国民经济行业分类中分属不同的体系类目，因此，压缩机专业标准体系也相应地分为2个并列的体系，体系结构框图见图1和图2[2]。根据体系框图，对应建立标准体系表，列出压缩机专业领域现有和计划要制定的标准项目。

图1 压缩机标准体系框图

图2 压缩气体净化标准体系框图

体系框图中第1层为通用标准，适用于整个专业(大类)的各类产品，第2层为小类内通用的标准，适用于其下各系列的产品，第3层为系列内标准，适用本系列的各类产品。如压缩机术语和分类、压缩机性能试验方法、压缩机噪声振动测量等标准列入第1层；往复压缩机术语、回转压缩机术语，分别列入第2层的相应位置；往复活塞空压机、螺杆空压机标准分列入第3层的对应位置。

同样，净化术语标准位列净化体系第1层；压缩空气质量等级、净化设备型号编制分别列入第2层的压缩空气质量等级和净化设备体系框内；吸附式压缩空气干燥器、过滤器试验方法标准则分列入第3层的干燥器和过滤器体系框内。

2.3 压缩机标准现状

截至2023年6月底，压标委负责归口的标准共121项，其中国家标准35项，机械行业标准86项，包括1项受委托起草的强制性国家标准(安全标准)。按类别统计，基础通用标准11项，方法标准24项，产品标准(含零部件)79项，安全标准3项，材料标准4项。其中，基础通用标准和方法标准涵盖了所有需要的测试和技术交流；产品标准涵盖了活塞、隔膜、螺杆、滑片、涡旋等各类空压机，覆盖了空气、天然气、石油化工、氢气、乙炔气、氦气、氧气、二氧化碳等各种介质压缩机，同时配以材料标准、零部件标准等，形成了一个既有通用、又有专用，既有主导产品标准、又有配套的测试方法标准及辅助的零部件和材料标准这样一个相对齐全、配套的标准体系。

压标委归口的现行标准统计如表1所示。

表1 压缩机专业领域现行标准统计 单位：项

3 “双碳”目标下压缩机标准体系的建设

3.1 “双碳”目标对压缩机标准体系的影响

我国制定的“双碳”目标及其实现路径对压缩机标准体系产生的重要影响体现在两方面：

第一是政策层面上。《国家标准化发展纲要》提出，要完善绿色发展标准化保障，要求“建立健全碳达峰、碳中和标准。加快节能标准更新升级，抓紧修订一批能耗限额、产品设备能效强制性国家标准，提升重点产品能耗限额要求，扩大能耗限额标准覆盖范围，完善能源核算、检测认证、评估、审计等配套标准。加快完善地区、行业、企业、产品等碳排放核查核算标准。制定重点行业和产品温室气体排放标准，完善低碳产品标准标识制度。完善可再生能源标准，研究制定生态碳汇、碳捕集利用与封存标准。实施碳达峰、碳中和标准化提升工程。”[3]

第二是技术层面上。(1)中国能源结构将会发生深远的变化，需要大力发展清洁能源，比如水电、核电、风电、光电、生物质能发电等。由于清洁能源的不稳定性，电化学、抽水、氢能、空气等储能技术将会得到快速发展。(2)中国需要调整产业与能源结构，节能优先。“节能是第一能源”，大力提升各种耗能设备的能效，将是我国实现“双碳”目标的重要途径。(3)中国需要积极探索碳汇、碳捕集与封存等碳减排机制和技术[4]。

因此，“双碳”目标下压缩机标准体系的建设应首先关注国际、国家、组织等制定的政策、行动计划和落实措施，坚定不移地贯彻我国产业发展政策方案，从能耗转向碳足迹、碳排放，从单机节能转向系统、全流程节能，从工业化转到数字化、智能化，从传统能源扩展到新能源、可再生能源，从产品使用阶段扩展至涵盖原材料获取、生产、运输、使用与维护以及回收与处置的产品全生命周期。

3.2 “双碳”压缩机标准体系建设方案

为进一步落实“双碳”工作目标，压标委在当前技术标准体系基础上，提出了并行的碳达峰碳中和标准体系框架(图3)，具体包含节能与综合利用、绿色低碳两个一级板块。结合当前工作重点领域和方向，对标准体系进行细化，构建了三级标准体系框架，建设内容主要包括进一步完善节能减排、绿色制造、能源清洁低碳利用等标准。

图3 “双碳”目标下压缩机标准体系框图

3.3 “双碳”标准进展

3.3.1 节能标准

(1)《容积式空气压缩机能效限定值及能效等级》

为进一步缩短空压机能效限定值与国际先进水平的差距，我国于2019年修订了GB 19153《容积式空气压缩机能效限定值及能效等级》，能效指标限定值平均提升9.8%且不低于美国，领跑者1级指标不低于欧盟最佳水平(图4)。标准的实施促进了行业节能技术进步，淘汰了高能耗产品，开发、生产高效产品，产品能效整体大幅提升，进一步促进了空压机产业结构的调整与优化升级，为国家节约了大量的能源。

图4 我国回转空压机与欧美能效指标比对

(2)《压缩空气 能效 评估》、《空气压缩机组及供气系统节能监测》、《压缩空气站能效分级指南》等系统能效标准

为响应《工业绿色发展规划》、《工业能效提升行动计划》、《工业领域碳达峰实施方案》等政策关于“工业节能从局部、单体节能向全流程、系统节能转变”的要求，上述标准提出了输功效率，并将其作为考核系统能效指标的新方法，揭示了整个压缩空气生产的能源转换效率，衔接起压缩空气系统上下游能源效率链；提出了综合评价所有功能和型式的设备、全压缩空气参数、复杂能量流、多子系统结构的系统能效分级方法；给出了科学实用的全系统能效监测方法，对压缩空气站中空压机、干燥器、过滤器、冷却系统、管网辅助设备、压缩热回收利用等整个系统实施监测，测量所有压缩空气生产有关的参数和用能，并进行数据评估和分析。

3.3.2 绿色制造标准

(1)《绿色设计产品评价技术规范 一般用喷油回转空气压缩机》

该标准作为压缩机行业第一个绿色设计产品评价标准，首次全面考虑产品在原材料选用、生产、使用、回收和处理等各个环节对资源环境造成的影响，有利于引导一般用喷油回转空气压缩机的绿色健康发展，对在压缩机领域构建绿色制造体系，深入贯彻绿色发展理念，积极推进空压机产品绿色设计工作，推动形成空压机产品的绿色生产方式具有重要的引领和推动作用。

(2)《压缩机行业绿色工厂评价要求》

该标准从基础设施、管理体系、能源与资源投入、产品、环境排放、绩效等工厂建设和运营方面，根据压缩机行业产品生产、检验的特点，按科学性、先进性、规范性和适用性原则，在设备配置、能耗限额、能量回收、环境保护、管理体系等多个方面规定评价指标和评价要求，并通过设定权重系数，以指标加权综合评分的方式进行评价。标准的制定和实施有助于按统一的方法和要求在压缩机行业全面推行绿色制造，推动制造、环境、资源和谐发展，加大压缩机行业绿色低碳技术改造力度，加大绿色产品供给。

3.3.3 清洁能源利用标准

(1)《核电用隔膜压缩机技术条件》

我国通用的压缩机标准体系中的相关标准不具有核电站特有的专用要求，难以满足核电压缩机的技术需求[5]。因此，该标准的制定统一了我国核电隔膜压缩机的设计制造检验要求，填补了核电压缩机标准体系的空缺，保障核电隔膜压缩机满足核电站技术规范，对逐渐建立和形成适合我国国情的、科学的、统一的核电压缩机标准体系具有现实意义。

(2)《加氢站用隔膜氢气压缩机》

隔膜压缩机在加氢站的增压设备中有着广泛应用，已成为我国氢能利用领域内的重大需求，应用前景广阔。该标准提出的高压氢压机测试流程及试验方法，填补了我国高压氢压机测试方法的空白，有利于加快实现加氢站用氢气隔膜压缩机产品的自主设计、设备国产化，对加快培育和发展新能源汽车、实施国家节能减排及环境保护政策具有重要的意义。

4 未来的工作方向

为实现“双碳”目标，压缩机标准体系未来将在以下工作方向上进一步完善和发展：

(1)制定新型节能产品与系统技术的相关标准。从单机产品节能向压缩空气系统的能效方向深入，逐步完善节能与综合利用标准体系。

(2)进一步完善绿色制造标准。以“绿色发展、循环发展、低碳发展”为方向，实施绿色制造标准化提升为目标，推进压缩机的绿色设计与制造。

(3)积极安全有序发展核电标准。大力发展清洁能源及碳捕集、利用与封存技术，制定用于3次气举采油技术、新能源汽车、加氢站、压缩空气储能等领域的标准，以标准推进、加速技术创新。

(4)制定碳排放量计算与评价标准。为压缩机及净化设备在生命周期各阶段碳排放量的计算提供统一准确的指导，为总碳排放量是否达标明确科学的评价指标，助力企业完善内部的碳排放管理。

(5)标准体系从生产制造延伸至用户运行，促进“两化”融合。运用大数据和物联网技术，开发以智能诊断、能效评估、健康管理为中心的远程运维技术及系统,实现压缩机故障诊断、故障自愈、精准维修。

(6)环保和循环利用相关标准。采用环保材料,利用余热回收减少废气排放和降低机器运作成本,发展循环经济提高资源回收利用效率,这些均需有新标准或对老标准的修订完善给予支撑。

实现碳达峰、碳中和是国家的重大战略决策,压缩机标准体系及标准在国家节能减排事业中担负、承载着不可或缺的责任和义务。压标委紧紧围绕我国政策法规及行业技术发展,设计的“双碳”目标下压缩机标准体系,开展的新体系中节能、绿色制造、清洁能源利用等相关标准制定工作,提出的系统节能、绿色制造、“两化”融合、碳排放量计算与评价等未来工作方向,必将更好地促进、引领压缩机行业转型升级与高质量发展。