在人類社會的發(fā)展歷程中，煤炭曾是最早得到有效利用的化石能源。從最初的燃煤取熱，到蒸汽機的發(fā)明，人們成功進入了工業(yè)時代。如今，石油、天然氣，乃至更為清潔的風能、太陽能、核能等推動著世界飛速運轉(zhuǎn)。
極端氣候的頻繁出現(xiàn)正警告人類社會，全球氣候系統(tǒng)如今正經(jīng)歷快速而廣泛的變化。部分地理和氣候災害已經(jīng)無法逆轉(zhuǎn)，而如果不從現(xiàn)在開始減少碳排放強度，全球氣溫還將繼續(xù)上升、環(huán)境進一步惡化。
“富煤貧油少氣”是中國能源結(jié)構(gòu)的基本特征，煤炭為主的資源稟賦一直是中國的基本國情。長期以來，國內(nèi)煤炭都以燃料用途為主，也飽受高排放的詬病。目前，煤炭仍是中國主要的一次能源來源，排名次之的油氣資源海外依存度較高，動蕩的市場威脅著中國的能源安全。
隨著整個社會向可再生、可持續(xù)的低碳社會邁進，煤化工產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展將更大的發(fā)揮出煤炭的資源壓艙石作用，煤炭產(chǎn)業(yè)也將在諸多方面為保障國家能源安全保駕護航。
“雙碳“目標帶動能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型
2020年9月，中國的發(fā)展進入了一個新的歷史時期。在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上，中國宣布將力爭二氧化碳在2030年達峰，2060年實現(xiàn)碳中和，這也被稱為中國的“雙碳”目標。
在“雙碳”目標的指引下，從石化、能源到消費、制造行業(yè)，都掀起了達峰降碳的熱潮?？梢灶A見的是，作為全行業(yè)重要的基礎，能源結(jié)構(gòu)將率先實現(xiàn)低碳化發(fā)展，為全社會的碳達峰和碳中和提供保障。
回顧近年來國內(nèi)能源消費的相關數(shù)據(jù)，雖然總量穩(wěn)步提升，但能源結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生變化。
據(jù)中國石油經(jīng)濟技術(shù)研究院提供的數(shù)據(jù)顯示，到2020年，中國能源消費中，煤炭占比已經(jīng)從1980年的72.2%，下降至56.8%。除此以外，最近五年，石油在中國能源消費中占比穩(wěn)定在18%-19%之間，而天然氣消費則從2010年的4.0%，提升至目前的8.2%。在化石能源占比下降的同時，包括水電、核電和風電等在內(nèi)的可再生能源，總體占比也已經(jīng)上升至16.1%。中國電力企業(yè)聯(lián)合會的數(shù)據(jù)顯示，2020年底，全國全口徑發(fā)電裝機容量22億千瓦;其中煤電裝機容量10.8億千瓦，占比首次降至50%一下，為49.1%。
可以預見，在中國社會從高碳到低碳發(fā)展的過程中，能源需求總量還要不斷增加，屆時就需要多種能源互補融合來發(fā)揮最大的優(yōu)勢，但煤電占比持續(xù)下滑已經(jīng)是不爭的趨勢。
除了用作發(fā)電原燃料的動力煤以外，大量的焦炭、焦煤也被用在鋼鐵和有色金屬冶煉等行業(yè)?！半p碳”目標下，冶金行業(yè)為了降低碳排放實現(xiàn)綠色發(fā)展，也在推動工藝的革新，減少煤炭使用、甚至是使用氫氣等清潔資源進行原燃料，就是其中的方向之一。
但值得注意的是，煤炭作為重要的能源供應資源，同時也具備化工原料資源的屬性。將煤炭用作原料，通過氣化、液化、干餾等復雜工藝操作，轉(zhuǎn)化成甲醇、乙二醇、煤制油、烯烴等諸多產(chǎn)品，成為石油化工產(chǎn)業(yè)鏈的重要補充。
在能源清潔化進程的推進過程中，將有越來越多的煤炭資源從用作煤電廠發(fā)電原料，轉(zhuǎn)入煤化工行業(yè)。而對于煤化工行業(yè)來說，仍面臨著產(chǎn)能過剩、水資源短缺、環(huán)境污染等問題。在“雙碳”背景下，如何提高能效、降低資源消耗和污染排放，實現(xiàn)智能化、綠色化的高效發(fā)展，同樣是產(chǎn)業(yè)面臨的議題。
煤化工產(chǎn)業(yè)等待蛻變
中國是全球煤炭儲量、產(chǎn)量和消費的大國。在壓減煤炭能源使用的過程中，煤炭在化工產(chǎn)業(yè)的推廣發(fā)展，將同時完成能源結(jié)構(gòu)減碳和化工領域補齊缺口的雙重作用。
據(jù)BP《世界能源統(tǒng)計年鑒2021》數(shù)據(jù)，2020年中國煤炭儲量1431.97億噸，占全球總量的13.3%，位居世界第四位;當年中國煤炭產(chǎn)量達到8091萬噸，位居全球第一，占全球總產(chǎn)量的50.7%。同時，中國的煤炭消費總量也達到了8227萬噸，占全球消費總量的54.3%。
與國內(nèi)超過七成的煤炭都被用來發(fā)電相比，越來越多的煤炭應用于煤化工行業(yè)，不僅能生產(chǎn)出更多必須的化工產(chǎn)品，還能通過煤化工過程中產(chǎn)生的熱量作為能源，并入能源供給體系，與其它能源一起構(gòu)筑新型電力供給體系，實現(xiàn)物質(zhì)的高效率利用以及污染物的最低排放。
1925年，中國第一座煤焦化廠在石家莊建成，我國也從此邁進了煤化工時代。如今，歷經(jīng)近百年的發(fā)展后，中國的現(xiàn)代煤化工技術(shù)和裝備自主率已經(jīng)達到85%以上，其中煤直接液化、粉煤中低溫熱解、焦油輕質(zhì)化等技術(shù)都是國際首創(chuàng)，煤制烯烴、煤制芳烴、低溫費托合成、煤制乙二醇以及煤油共煉技術(shù)均處于國際領先水平。
但從目前情形來看，中國的煤化工行業(yè)發(fā)展還存在諸多掣肘。數(shù)年前，由于國際油價的暴漲，導致煤制油、煤制烯烴等項目變得有利可圖。但隨著國際油價在近些年陷入低潮，多個標桿性煤化工項目陷入虧損;近年來國家加強環(huán)保和安全方面的檢查，綜合影響下，國內(nèi)煤化工產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展也較為緩慢。
國家發(fā)改委產(chǎn)業(yè)發(fā)展司就指出，目前，中國的煤化工在技術(shù)、裝備和環(huán)保安全等方面還有諸多有待完善的地方，煤化工還不適宜大規(guī)模發(fā)展?！笆奈濉逼陂g，煤化工依然出于技術(shù)示范階段，多聯(lián)產(chǎn)是支持的方向。
從政策端來看，十四五期間，國家實施“雙碳”戰(zhàn)略的背景下，煤化工產(chǎn)業(yè)還要面臨更大的碳減排阻力，需要進一步推動其在綠色低碳方面的發(fā)展進程。出于中國目前能源結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟發(fā)展的考量，煤炭在化工領域的作用短時間內(nèi)還難以被完全替代，因而煤炭的清潔高效利用是煤化工領域發(fā)展的重點。
《煤炭工業(yè)“十四五”現(xiàn)代煤化工發(fā)展指導意見(征求意見稿)》中指出，“十四五”時期是現(xiàn)代煤化工高質(zhì)量發(fā)展的關鍵階段。以互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智能化、綠色化為代表的新一輪技術(shù)革命與產(chǎn)業(yè)發(fā)展深度結(jié)合，國際油氣價格的不確定性和不穩(wěn)定性持續(xù)增加，生態(tài)環(huán)保約束也更加強化，新能源和可再生能源替代能力顯著增強，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)必須走上清潔高效綠色低碳發(fā)展之路。
促進煤炭由單一燃料向燃料和原料并重轉(zhuǎn)變，建設現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)體系。面對前路的諸多挑戰(zhàn)，信息技術(shù)大變革大發(fā)展的時代，數(shù)字化技術(shù)給煤化工行業(yè)提供了另一個機會。推動數(shù)字化轉(zhuǎn)型是諸多行業(yè)正在經(jīng)歷的過程，對于煤化工行業(yè)和企業(yè)來說，數(shù)字化轉(zhuǎn)型既是順應產(chǎn)業(yè)升級的客觀趨勢，也是企業(yè)自身提質(zhì)增效的內(nèi)在要求，同時也是提升核心競爭力的必由之路。
倡導多年的“信息化”和“工業(yè)化”高層次深度結(jié)合，一直推動著煤化工產(chǎn)業(yè)從信息化到智能化的轉(zhuǎn)變。從最初的的辦公自動化系統(tǒng)(OA)到如今不再陌生的生產(chǎn)過程執(zhí)行軟件(MES)和企業(yè)資源計劃軟件(ERP)，以及如今的智能制造，中國的煤化工行業(yè)正經(jīng)歷從信息化到智能化，最終實現(xiàn)智慧化的轉(zhuǎn)型之路。
洞悉煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展痛點
在近期施耐德電氣商業(yè)價值研究院發(fā)布的《綠色智能制造行業(yè)觀察——煤化工行業(yè)》(下稱《白皮書》)中，通過對國內(nèi)上百家煤化工企業(yè)摸底、抽樣和總結(jié)，分析了當前的行業(yè)現(xiàn)狀，提出了對未來產(chǎn)業(yè)高端化和差異化發(fā)展的借鑒和思考。
《白皮書》指出，國內(nèi)煤化工行業(yè)轉(zhuǎn)型升級在信息化、安全性、環(huán)保、供應鏈、生產(chǎn)等五大方面存在挑戰(zhàn)：當前煤化工行業(yè)信息化程度都在穩(wěn)步提高，但普遍存在數(shù)據(jù)孤島、利用率低下和維護不足的問題;煤化工安全管理工作復雜，需要從意識上、制度上和技術(shù)上制定對策，杜絕違規(guī)操作，消除安全隱患;環(huán)保響應方面來看，煤化工企業(yè)存在源頭追溯困難和監(jiān)管落實不到位情況。
另外，高效的供應鏈是提升企業(yè)核心競爭優(yōu)勢的重要手段之一，但許多企業(yè)還存在采購計劃不嚴謹、供應鏈管理意識不足、缺少經(jīng)濟性評估、采購與需求脫節(jié)乃至進出場車輛管理粗放等問題。
要實現(xiàn)智能制造，不能生搬硬套。煤化工企業(yè)需要對資深行業(yè)特點和企業(yè)的具體情況進行分析思考，以可持續(xù)的、漸進式的、適合自身發(fā)展的方式去落實：轉(zhuǎn)型是一段長征路，但普遍企業(yè)仍缺乏綠色智造的整體思維，對信息化的管理缺陷也不夠清晰，職能與其它部門存在一定重疊性。
對此，施耐德電氣商業(yè)價值研究院專家認為，未來標桿煤化工企業(yè)應具備以下多種特征，在決策、數(shù)據(jù)、生產(chǎn)運營、執(zhí)行等多方面具備智慧特征，同時強調(diào)能效優(yōu)化和安全主題，構(gòu)建標準化體系為原則的全生命周期綠色智能工廠。即持續(xù)探索降本增效的長效機制，加大綠色低碳生產(chǎn)工藝、技術(shù)和裝備的研發(fā)、示范和推廣力度，提高能源資源利用效率等。
老牌“煤”企的華麗轉(zhuǎn)身
湖北三寧化工的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，就體現(xiàn)了老牌化工企業(yè)的智能蛻變。
三寧化工始建于1969年的枝江縣化肥廠，是化工行業(yè)領先的民族品牌，集煤化工、磷化工、精細化工和工業(yè)服務業(yè)于一體，總資產(chǎn)接近200億元?；て髽I(yè)常常面臨著三種必須解決的矛盾，即生產(chǎn)工藝復雜性和安全穩(wěn)定要求得矛盾，同質(zhì)化產(chǎn)品與激烈市場競爭的矛盾，以及行業(yè)本身高污染、高耗能和綠色可持續(xù)發(fā)展之間的矛盾?，F(xiàn)在，隨著工廠自動化生產(chǎn)程度越來越高，工藝原理越來越復雜，裝置工藝師和生產(chǎn)操作員也面臨著越來越多的挑戰(zhàn)。
■ 在三寧化工最新的60萬噸/年乙二醇項目中，施耐德電氣基于EcoStruxure為其提供了系列數(shù)字解決方案，幫助三寧化工建設數(shù)字化工廠，并由此實現(xiàn)了項目建設及安全生產(chǎn)的全面升級，開啟了生產(chǎn)管理和項目運維的全生命周期數(shù)字化轉(zhuǎn)型之路。
■ 除此以外，施耐德電氣還幫助三寧化工實現(xiàn)了項目數(shù)字化交付，成為構(gòu)建數(shù)字化工廠的第一步;而通過AVEVA資產(chǎn)信息管理軟件，企業(yè)也可以將項目建設階段所產(chǎn)生的工程信息、生產(chǎn)過程產(chǎn)生的實時數(shù)據(jù)信息及管理信息在數(shù)字孿生中融合使用，優(yōu)化生產(chǎn)和運營管理。
■ 在安全和可靠性上，施耐德電氣為三寧化工配備了安全儀表的三級防御體系，使用智能中壓開關柜和空氣阻路器等系統(tǒng)，提高供電連續(xù)性和可靠性;在人員培訓方面，施耐德電氣的OTS和AVEVA操作員培訓方針系統(tǒng)模擬工廠現(xiàn)場裝置和控制情況，在虛擬環(huán)境中對操作員進行離線或者在線培訓。在三寧化工智能工廠推進辦公室主任楊文華看來，施耐德電氣的數(shù)字化解決方案幫助企業(yè)實現(xiàn)了25%-30%的崗位融合，能源效率也提高了5%。
伴隨人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新一代數(shù)字化技術(shù)的日漸成熟，傳統(tǒng)的信息化建設已逐步升級為全新的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，而煤化工企業(yè)也一直在這場沒有硝煙的“智能革命”中摸索前行。相信在更多如施耐德電氣一樣的企業(yè)的群策群力下， 國內(nèi)煤化工企業(yè)也必將更在技術(shù)、裝備以及環(huán)保安全層面取得更大進步，為實現(xiàn)“雙碳”目標貢獻行業(yè)力量。
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