19 世纪末，制造业工厂开始采用电气化来节省成本。现在，两个多世纪过去了，工业电气化迎来了复兴：从美国新泽西州的航运码头（ibm.com 外部链接）到新西兰的钢铁生产（ibm.com 外部链接），工业运营转向电气化的势头比以往任何时候都要强劲。

但是，如今的电气化举措不仅仅是为了节省资金，也是为了拯救地球。

电气化是指将依赖非电能源的设备、系统或流程转换为电力驱动的设备、系统或流程。在可持续发展举措中，电气化技术使用可再生电力，即来自太阳能、风能以及其他可再生清洁资源的电力。

因此，电气化已成为支持全球向可再生能源过渡的关键——在经济脱碳、实现净零排放以及缓解气候变化的运动中，这一过渡发挥着核心作用。正如 IBM 商业价值研究院所指出的，工业“需要采取积极行动来实现脱碳”，而特别值得一提的是，各行各业的电气化已成为“迫在眉睫的关键事项”。

工业部门是能源密集型部门，占全球能源使用量的 37%。工业部门的能源消耗伴随着庞大且不断增长的碳足迹：过去二十年来，工业排放量激增 70%（ibm.com 外部链接），工业企业的碳排放量约占全球碳排放量的四分之一。

导致工业排放量增加的因素包括能耗消耗量和所用能源类型。根据国际能源署 (IEA) 的数据，工业能源消耗仍然由化石燃料“主导”。长期以来，煤炭一直是工业运营中最常见的燃料，2022年，在工业部门的能源结构中，化石燃料总份额（ibm.com 外部链接）（包括天然气和石油）为67％。要想减少排放，就需要在工业流程中转向更加清洁的可再生能源。

步入电气化。

成功的可持续电气化需要用电气技术和电气设备取代化石燃料驱动的生产方式。例如：

工业流程加热电气化：从钢铁和水泥等材料到电器和化妆品等消费品的生产过程中，工业流程加热都是一个关键步骤。加热占了现场能源使用量的很大一部分，因为大部分加热都在 400°C (752°F) 或更高的高温下进行 — （ibm.com 外部链接）。由于这些能源需求通常通过燃烧化石燃料来满足，因此在制造业工厂的温室气体 (GHG) 排放量中，工业流程加热占 30％（ibm.com 外部链接）。电气化提供了一种环保的替代方案。电锅炉、电熔炉和工业热泵采用电磁加热技术，可帮助工业部门推动温室气体排放量的大幅下降。例如在新西兰，一家炼钢厂（ibm.com 链接）改用电弧熔炉后，预计可将排放量减少至少 45%。

电动机：燃气轮机和蒸汽轮机（由化石燃料提供动力）可驱动不同类型的旋转机械，例如风机和压缩机。由清洁能源提供动力的电动机取代此类涡轮机，可减少各种工业场所（包括天然气管道压缩站）的排放。（天然气常被视为与可再生能源互补的“过渡燃料”。）压缩站历来使用工业燃气轮机，但这一情况正在发生变化。例如，截至 2023 年，欧洲已有 300 多个压缩站（ibm.com 外部链接）依赖电动机。

电动汽车：温室气体排放还来自于大量使用化石燃料提供动力的公路车辆和非道路车辆，包括在供应链上运输材料和货物的卡车，以及制造业和港口的叉车。改用电动汽车是另一种能够在这些领域显著减少排放的方法。例如，在美国新泽西州伊丽莎白市的一个航运码头，据港口运营商估计，通过部署电动码头拖拉机（ibm.com 外部链接）的新举措，每台拖拉机每年可避免 1,100 吨温室气体排放。

安装电气加热和冷却系统（例如热泵）也是工业设施脱碳的途径。但是，与住宅供暖和制冷系统电气化的相关研究相比，对这些举措的研究比较少（ibm.com 外部链接）。

虽然减少温室气体排放是全球电气化的一个关键驱动因素，但企业领导者往往还会考虑另一个动机，那就是：净利润。

事实上，电气化可以帮助工业企业节省长期成本。电气设备往往维护成本较低，同时能效更高。近年来，与化石燃料能源成本（包括基于化石燃料的发电）相比，电价和可再生电价也具有优势。

此外，电气化可能有益于员工的健康。这是因为电动汽车和设备不会排放有害的空气污染物。用电动机器和车辆取代由化石燃料提供动力的机器和车辆，可以改善室内外空气质量，降低员工健康受到不利影响的可能性。

电气化还可以帮助企业实现其环境、社会和治理目标，并赢得投资者和客户等利益相关者的认可，因此电气化倡议经常出现在企业的可持续发展报告中。

尽管电气化具有诸多，但电气化的采用仍然面临一些障碍，其中包括高昂的前期成本。虽然电气化可以随时间推移而节省资金，但是用电气系统取代基于化石燃料的系统可能成本高昂，甚至因此而难以进行。政府的激励措施有助于让工业电气化的成本更加低廉。从美国加利福尼亚州（ibm.com 外部链接）到芬兰（ibm.com 外部链接）再到新西兰（ibm.com 外部链接），政策制定者为能源密集型产业的电气化投资提供补贴。规模最大的举措包括欧洲 REPowerEU 计划（ibm.com 外部链接）和美国能源部的工业脱碳（ibm.com 外部链接）投资。

当今能源系统的弹性和容量构成了另一项重大挑战。随着工业部门将更多设备和车辆电气化，由此导致的电力需求增加可能会使电网不堪重负。世界各国政府推出了各种各样的计划，旨在帮助电网运营商升级基础设施和扩大容量，但根据 IEA（ibm.com 外部链接）的分析，还需要制定更多政策。

虽然实体基础设施的改进是在电气化不断发展的背景下加强电力系统的关键，但软件解决方案也能发挥核心作用。例如，IBM® Environmental Intelligence Suite 可通过断电预测、可再生能源发电预测等功能，帮助各行各业和能源供应商预测会造成中断的环境条件并做好准备。

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