2025 双碳背景下工业互联网助力行业双碳研究报告

引言双碳战略下的工业转

1.型与工业互联网的使命演讲人01引言双碳战略下的工业转型与工业互联网的使命目录02工业行业碳排放现状与痛点传统模式的“三重枷锁”03重点行业应用案例分析从“痛点突破”到“价值验证”04面临的挑战与发展对策从“瓶颈制约”到“系统破局”05结论与展望迈向2030，工业互联网引领绿色工业革命2025双碳背景下工业互联网助力行业双碳研究报告引言双碳战略下的工业转型与工业互联网的使命1双碳目标的战略意义从全球共识到中国行动“碳达峰、碳中和”（以下简称“双碳”）已成为全球应对气候变化的核心议题，也是中国实现高质量发展的内在要求2020年9月，习近平总书记在联合国大会上提出“2030年前碳达峰、2060年前碳中和”的目标；2021年10月，《2030年前碳达峰行动方案》明确“1+N”政策体系，覆盖能源、工业、建筑、交通等重点领域工业作为国民经济的支柱，贡献了全国约65%的能源消耗和58%的碳排放（国家统计局，2023），其绿色转型直接关系到双碳目标的实现进度当前，全球工业正经历从“高碳粗放”向“低碳高效”的转型阵痛一方面，钢铁、水泥、化工等高耗能行业面临“降碳”与“保供”的双重压力；另一方面，传统生产模式中“数据孤岛”“管理滞后”“资源浪费”等问题突出，亟需通过技术创新重构生产逻辑在此背景下，工业互联网作为新一代信息技术与工业经济深度融合的产物，凭借其“连接、数据、智能”的核心能力，成为破解工业减排难题的关键抓手2工业互联网的核心价值双碳目标的“数字引擎”12工业互联网通过构建“人-机-物-系统”全面互联数据驱动打破“信息不对称”，通过工业传感器、的新型工业生态，实现对生产全流程的动态感知、边缘计算等技术实时采集能耗、排放、设备状态等实时分析与智能优化其核心价值体现在三个层面数据，为精准减排提供决策依据；34流程重构推动生产模式从“经验驱动”向“数据价值延伸整合产业链上下游资源，推动“绿色制驱动”转型，通过智能调度、工艺优化、供应链协造”与“循环经济”融合，例如通过共享储能、余同等手段，实现全链条碳足迹管理；压余热回收等模式提升能源利用效率2工业互联网的核心价值双碳目标的“数字引擎”据中国信通院测算，到2025年，工业互联网有望帮助工业行业降低15%-20%的单位产值能耗，减少12%-18%的碳排放（《中国工业互联网发展白皮书2023》）因此，研究工业互联网如何赋能行业双碳，既是破解工业减排瓶颈的现实需求，也是推动工业高质量发展的战略选择工业行业碳排放现状与痛点传统模式的“三重枷锁”1碳排放规模与结构特征高耗能行业占比突出12从整体规模看，2022年我国工业领域碳排放总量达82亿钢铁行业以高炉-转炉长流程为主，吨钢碳排放约

1.8吨吨，占全国总排放的

57.3%（生态环境部，2023），其CO₂（世界钢铁协会，2023），且需消耗全国约40%中钢铁、水泥、化工、有色金属四大行业合计占比超70%具体来看的焦炭和25%的电力；34化工行业合成氨、甲醇等基础化工产品生产过程中，碳建材行业水泥生产中，碳酸钙分解产生CO₂占总排放排放主要来自燃料燃烧和工艺过程（如石脑油裂解制乙的85%以上，吨水泥碳排放约

0.8吨CO₂，且余热回收烯），单位产品能耗是国际先进水平的

1.2-

1.5倍；利用率不足30%2传统减排模式的局限性“三缺”问题制约效果12缺数据企业内部数据采集碎片化（如能耗数尽管我国工业已实施能效提升、清洁能源替代据分散在DCS系统、ERP系统，未实现统一整等措施，但传统模式仍面临“缺数据、缺协同、合），跨企业、跨行业数据共享机制缺失，导缺智能”的三重困境致“碳足迹模糊”“节能潜力难挖掘”；34缺智能生产调度依赖人工经验，难以实时响缺协同产业链上下游“各扫门前雪”，例如应能源价格波动、环保政策变化等动态因素，钢铁企业仅关注自身生产环节减排，忽视上游导致“高耗能时段未及时调整”“设备低效运矿山运输、下游产品使用阶段的碳排放；行”等问题2传统减排模式的局限性“三缺”问题制约效果32025年的紧迫性时间窗口与技术机遇的叠加2025年是“十四五”规划的关键节点，也是工业绿色转型的“攻坚期”一方面，距离2030年碳达峰仅剩5年，工业需在能源结构、工艺技术、管理模式上实现突破；另一方面，5G、AI、数字孪生等技术已趋于成熟，工业互联网平台渗透率将突破40%（工信部，2023），为精准减排提供技术支撑此时研究工业互联网赋能路径，可抢占技术与市场先机

3.工业互联网赋能双碳的核心路径从“单点优化”到“系统重构”1数据驱动的能效优化让“碳”可监测、可分析、可优化

1.1实时监测网络建设构建“碳足迹感知网”通过部署物联网传感器（如智能电表、气体检测仪、设备振动传感器），实时采集生产全流程的能耗、排放、物料数据例如，某化工企业在反应釜、管道、烟囱等关键节点安装红外气体传感器，可实时监测VOCs泄漏，数据延迟控制在1秒内（万华化学，2023）同时，通过边缘计算网关将数据汇聚至工业互联网平台，打破“数据孤岛”，实现碳排放“全量覆盖、实时呈现”1数据驱动的能效优化让“碳”可监测、可分析、可优化

1.2碳排放数据分析模型从“经验判断”到“数据决策”基于机器学习算法构建碳排放预测与分析模型，例如能耗预测模型通过历史能耗数据、生产计划、环境参数（如温度、湿度）训练LSTM神经网络，预测未来24小时、72小时能耗需求，误差率控制在5%以内；碳效率评估模型对比企业实际排放与行业基准值（如吨钢碳排放、吨水泥能耗），识别高碳环节，例如某钢铁厂通过该模型发现转炉煤气回收效率仅60%（行业先进水平85%），需优化烟罩密封工艺1数据驱动的能效优化让“碳”可监测、可分析、可优化

1.3动态优化决策支持让“节能”成为生产的自然选择基于数据分析结果，平台自动生成优化方案并指导生产调整例如，某建材企业通过工业互联网平台分析发现，水泥窑在“满负荷+高风速”模式下能耗最高，通过动态调整风机频率与喂料量，使吨水泥煤耗从110kg标准煤降至102kg标准煤，年减排CO₂约8万吨（中国建材集团，2023）2全产业链协同减碳从“企业减排”到“生态降碳”

2.1供应链碳足迹管理打通“从矿山到用户”的全链条工业互联网平台整合上下游企业数据，构建“碳足迹追溯系统”例如，某汽车制造企业通过平台连接上游钢铁（矿石开采、冶炼）、零部件（塑料、橡胶）供应商，以及下游经销商、回收企业，实时采集各环节能耗与排放数据，计算整车“全生命周期碳足迹”，并指导供应商优化生产工艺据该企业测算，通过供应链协同减排，整车碳足迹降低约12%（上汽集团，2023）2全产业链协同减碳从“企业减排”到“生态降碳”

2.2资源循环利用变“废弃物”为“二次能源”工业互联网平台可优化资源配置，推动“循环经济”落地例如，某工业园区通过平台整合钢铁厂的高炉煤气、化工厂的余压余热、建筑企业的建筑垃圾，实现能源与物料的跨企业共享钢铁厂用高炉煤气发电，为园区企业供电；化工厂余压驱动压缩机，降低能耗；建筑垃圾经破碎筛分后用于道路建设，减少天然砂石消耗据统计，该园区通过资源协同利用，年减少碳排放约20万吨（苏州工业园区，2023）

3.

2.3绿色能源整合让“分布式能源”与“生产需求”精准匹配工业互联网平台可实现分布式光伏、风电、储能与生产负荷的智能调度例如，某电子代工厂在厂房屋顶建设50MW光伏电站，通过平台实时监测光伏出力、企业用电需求、电网电价，自动调整“光伏直供+储能调峰+电网购电”的组合策略，使绿电使用率从30%提升至65%，年减排CO₂约4万吨（富士康郑州工厂，2023）3智能技术的工艺升级从“高碳路径”到“低碳创新”

3.1数字孪生优化工艺用“虚拟仿真”替代“试错成本”通过构建生产过程的数字孪生模型，模拟不同工艺参数下的能耗与排放例如，某化工企业在数字孪生平台中模拟“新型催化剂”对乙烯裂解反应的影响，仅需3个月完成传统工艺需1年的优化验证，使乙烯收率提升2%，能耗降低5%，年减少CO₂排放约15万吨（中国石化，2023）

3.

3.2智能装备提升效率让“设备能效”与“生产节奏”动态适配工业互联网平台可实时监控设备状态，通过预测性维护延长设备寿命，通过智能调度提升设备利用率例如，某水泥厂通过平台监测磨机、窑炉等关键设备的振动、温度数据，提前预警故障，使设备故障率下降30%，年减少因停机检修造成的能耗浪费约

1.2万吨标准煤（海螺水泥，2023）3智能技术的工艺升级从“高碳路径”到“低碳创新”

3.1数字孪生优化工艺用“虚拟仿真”替代“试错成本”

3.

3.3工业软件赋能低碳设计让“绿色理念”嵌入产品全流程通过工业互联网平台整合CAD、CAE等设计软件，实现“绿色设计-低碳制造-循环回收”的协同例如，某工程机械企业在产品设计阶段，通过平台调用材料碳足迹数据库（如钢材、铝材的全生命周期碳排放数据），优化零部件材料选择与结构设计，使某型号挖掘机的机身自重减轻10%，年减少运输与使用阶段碳排放约500吨（三一重工，2023）重点行业应用案例分析从“痛点突破”到“价值验证”1钢铁行业智能冶炼与低碳转型的“双突破”行业痛点长流程钢铁生产能耗高（吨钢标煤约600kg），碳排放集中在高炉炼铁、转炉炼钢环节，且煤气回收效率低工业互联网解决方案智能高炉通过部署炉顶压力、煤气流速等传感器，结合AI算法预测炉温、煤比，优化送风制度某钢铁厂应用后，高炉利用系数提升5%，燃料比降低20kg/吨，年减排CO₂约80万吨（宝武集团，2023）；全流程碳管理平台整合高炉、转炉、轧钢等工序数据，实时计算各环节碳排放，指导“煤气发电-余热回收-氢冶金”的低碳路径例如，某厂通过平台发现转炉煤气放散率达15%，通过智能调度实现放散率降至5%以下，年回收煤气约12亿立方米，替代焦炭消耗20万吨2化工行业工艺优化与碳足迹管理的“双提升”行业痛点化工反应过程复杂，参数调整依赖人工经验，碳排放数据分散，难以量化管理工业互联网解决方案智能反应优化通过DCS系统与工业互联网平台的数据互通，实时分析温度、压力、物料配比等参数对反应效率的影响，自动生成最优工艺曲线某化工企业应用后，合成氨能耗下降3%，年减少电耗约2000万度；碳足迹追溯系统连接生产、仓储、运输环节数据，计算产品全生命周期碳排放某企业通过该系统发现，产品包装环节碳排放占比达18%，通过改用可降解材料，年减少塑料使用量500吨，减排CO₂约1200吨3建材行业固废协同与能效提升的“双驱动”行业痛点水泥生产能耗高，固废（如粉煤灰、矿渣）利用率不足50%，余热回收技术应用滞后工业互联网解决方案固废协同处置平台整合水泥厂、电厂、建筑垃圾处理厂数据，优化固废配比与煅烧温度，提升固废利用率至70%以上例如，某水泥厂通过平台调度粉煤灰与矿渣的供应，年处理固废约100万吨，减少石灰石开采150万吨，年减排CO₂约80万吨；余热余压回收优化通过平台监测水泥窑排气温度、压力，优化余热锅炉与汽轮机运行参数，使余热回收效率提升至45%，年发电量增加

1.2亿度，减少标煤消耗约4万吨面临的挑战与发展对策从“瓶颈制约”到“系统破局”1技术瓶颈与突破方向问题表现设备异构性工业设备品牌、协议多样（如Modbus、OPC UA、Profinet），数据采集接口不统一，导致跨设备数据融合难；数据安全风险碳排放数据涉及企业核心生产信息，数据泄露可能导致商业损失，需平衡“数据共享”与“安全防护”突破方向推动标准统一国家层面加快制定《工业互联网碳数据采集标准》《工业互联网平台接口规范》，推动设备厂商开放数据接口；强化数据安全技术采用联邦学习、差分隐私等技术实现“数据可用不可见”，例如某工业互联网平台通过联邦学习，在不共享原始数据的情况下，与10家钢铁企业联合训练碳排放预测模型，准确率达92%（树根互联，2023）2标准体系与数据治理问题表现碳核算标准不统一不同行业、地区碳核算方法存在差异（如吨钢碳排放核算包含“范围1+范围2+范围3”），导致跨企业、跨区域数据难以对比；数据质量参差不齐部分企业数据采集不规范（如传感器精度不足、数据记录不连续），影响分析结果准确性发展对策建立统一碳核算框架由工信部牵头，联合生态环境部、行业协会制定《工业企业碳核算指南》，明确数据采集范围、方法与指标；完善数据治理机制推动企业建立“数据质量责任制”，通过区块链技术实现数据溯源，确保数据真实可追溯3人才培养与生态构建问题表现复合型人才短缺既懂工业生产流程、又掌握工业互联网技术、还熟悉双碳政策的人才不足，某调研显示，工业企业碳管理人才缺口达30%（人社部，2023）；中小企业参与度低中小企业资金有限，对工业互联网平台投入意愿低，且缺乏专业运维能力发展对策校企合作培养人才高校增设“工业互联网+双碳”交叉学科，企业与院校共建实训基地，年培养专业人才超10万人次；构建普惠服务生态龙头企业开放工业互联网平台免费试用版，政府通过“以奖代补”支持中小企业上云用平台，降低应用门槛4政策支持与市场机制问题表现激励政策落地难部分地方政府对工业互联网项目补贴标准不明确，企业申报流程复杂；碳交易与工业互联网结合不足目前碳交易主要关注“总量控制”，尚未实现“基于工业互联网数据的碳配额动态调整”发展对策完善激励政策设立“工业互联网双碳专项基金”，对平台建设、技术研发项目给予最高30%的补贴；推动碳市场与工业互联网融合试点“基于实时数据的碳配额动态管理”，例如企业通过工业互联网平台实时上传碳排放数据，超额部分可通过购买绿电、碳汇等方式抵消，提升市场灵活性结论与展望迈向，工业互联2030网引领绿色工业革命1核心结论在双碳战略深入推进的背景下，工业互联网通过“数据驱动优化、全产业链协同、智能技术升级”三大路径，已成为工业减排的核心引擎重点行业实践表明，工业互联网能显著提升能源利用效率（平均节能15%-20%）、降低碳排放（平均减排12%-18%），并推动生产模式向“低碳、高效、循环”转型然而，技术标准、数据安全、人才短缺、政策协同等挑战仍需突破未来需通过“技术攻关-标准建设-生态构建-政策保障”的系统性推进，释放工业互联网在双碳中的潜力2未来展望技术融合深化5G+工业互联网将实现“泛在连接”，数字孪生与AI结合将推动“预测性减碳”，到2025年，工业互联网平台在高耗能行业渗透率将超50%；价值场景拓展从“生产环节减排”向“产品设计-供应链-回收利用”全生命周期延伸，形成“绿色产品-绿色制造-绿色消费”的闭环；全球协同加速中国工业互联网双碳实践将为全球提供“可复制、可推广”的方案，推动国际工业绿色标准互认，助力全球双碳目标实现结语工业互联网不是简单的技术叠加，而是对工业生产逻辑的重构在2025年这个关键节点，唯有以“数据为笔、智能为墨”，方能绘就工业绿色转型的新蓝图，为国家双碳目标的实现注入“数字动能”（全文约4800字）2未来展望注本文数据参考国家统计局、生态环境部、工信部及行业龙头企业公开信息，案例均基于公开报道与行业调研整理，旨在客观呈现工业互联网赋能双碳的实践与潜力谢谢。