在人類社會(huì)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(jī)的發(fā)明，人們成功進(jìn)入了工業(yè)時(shí)代。如今，石油、天然氣，乃至更為清潔的風(fēng)能、太陽(yáng)能、核能等推動(dòng)著世界飛速運(yùn)轉(zhuǎn)。
極端氣候的頻繁出現(xiàn)正警告人類社會(huì)，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?yàn)?zāi)害已經(jīng)無(wú)法逆轉(zhuǎn)，而如果不從現(xiàn)在開(kāi)始減少碳排放強(qiáng)度，全球氣溫還將繼續(xù)上升、環(huán)境進(jìn)一步惡化。
“富煤貧油少氣”是中國(guó)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(guó)的基本國(guó)情。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)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(guó)主要的一次能源來(lái)源，排名次之的油氣資源海外依存度較高，動(dòng)蕩的市場(chǎng)威脅著中國(guó)的能源安全。
隨著整個(gè)社會(huì)向可再生、可持續(xù)的低碳社會(huì)邁進(jìn)，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(guó)家能源安全保駕護(hù)航。
“雙碳“目標(biāo)帶動(dòng)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型
2020年9月，中國(guó)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的歷史時(shí)期。在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上，中國(guó)宣布將力爭(zhēng)二氧化碳在2030年達(dá)峰，2060年實(shí)現(xiàn)碳中和，這也被稱為中國(guó)的“雙碳”目標(biāo)。
在“雙碳”目標(biāo)的指引下，從石化、能源到消費(fèi)、制造行業(yè)，都掀起了達(dá)峰降碳的熱潮。可以預(yù)見(jiàn)的是，作為全行業(yè)重要的基礎(chǔ)，能源結(jié)構(gòu)將率先實(shí)現(xiàn)低碳化發(fā)展，為全社會(huì)的碳達(dá)峰和碳中和提供保障。
回顧近年來(lái)國(guó)內(nèi)能源消費(fèi)的相關(guān)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(guó)石油經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院提供的數(shù)據(jù)顯示，到2020年，中國(guó)能源消費(fèi)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(guó)能源消費(fèi)中占比穩(wěn)定在18%-19%之間，而天然氣消費(fèi)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(shí)，包括水電、核電和風(fēng)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(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)的數(shù)據(jù)顯示，2020年底，全國(guó)全口徑發(fā)電裝機(jī)容量22億千瓦;其中煤電裝機(jī)容量10.8億千瓦，占比首次降至50%一下，為49.1%。
可以預(yù)見(jiàn)，在中國(guó)社會(huì)從高碳到低碳發(fā)展的過(guò)程中，能源需求總量還要不斷增加，屆時(shí)就需要多種能源互補(bǔ)融合來(lái)發(fā)揮最大的優(yōu)勢(shì)，但煤電占比持續(xù)下滑已經(jīng)是不爭(zhēng)的趨勢(shì)。
除了用作發(fā)電原燃料的動(dòng)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)。“雙碳”目標(biāo)下，冶金行業(yè)為了降低碳排放實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展，也在推動(dòng)工藝的革新，減少煤炭使用、甚至是使用氫氣等清潔資源進(jìn)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(yīng)資源，同時(shí)也具備化工原料資源的屬性。將煤炭用作原料，通過(guò)氣化、液化、干餾等復(fù)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(bǔ)充。
在能源清潔化進(jìn)程的推進(jìn)過(guò)程中，將有越來(lái)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(duì)于煤化工行業(yè)來(lái)說(shuō)，仍面臨著產(chǎn)能過(guò)剩、水資源短缺、環(huán)境污染等問(wèn)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(shí)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(guó)是全球煤炭?jī)?chǔ)量、產(chǎn)量和消費(fèi)的大國(guó)。在壓減煤炭能源使用的過(guò)程中，煤炭在化工產(chǎn)業(yè)的推廣發(fā)展，將同時(shí)完成能源結(jié)構(gòu)減碳和化工領(lǐng)域補(bǔ)齊缺口的雙重作用。
據(jù)BP《世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒2021》數(shù)據(jù)，2020年中國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量1431.97億噸，占全球總量的13.3%，位居世界第四位;當(dāng)年中國(guó)煤炭產(chǎn)量達(dá)到8091萬(wàn)噸，位居全球第一，占全球總產(chǎn)量的50.7%。同時(shí)，中國(guó)的煤炭消費(fèi)總量也達(dá)到了8227萬(wàn)噸，占全球消費(fèi)總量的54.3%。
與國(guó)內(nèi)超過(guò)七成的煤炭都被用來(lái)發(fā)電相比，越來(lái)越多的煤炭應(yīng)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(guò)煤化工過(guò)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(shí)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(guó)第一座煤焦化廠在石家莊建成，我國(guó)也從此邁進(jìn)了煤化工時(shí)代。如今，歷經(jīng)近百年的發(fā)展后，中國(guó)的現(xiàn)代煤化工技術(shù)和裝備自主率已經(jīng)達(dá)到85%以上，其中煤直接液化、粉煤中低溫?zé)峤?、焦油輕質(zhì)化等技術(shù)都是國(guó)際首創(chuàng)，煤制烯烴、煤制芳烴、低溫費(fèi)托合成、煤制乙二醇以及煤油共煉技術(shù)均處于國(guó)際領(lǐng)先水平。
但從目前情形來(lái)看，中國(guó)的煤化工行業(yè)發(fā)展還存在諸多掣肘。數(shù)年前，由于國(guó)際油價(jià)的暴漲，導(dǎo)致煤制油、煤制烯烴等項(xiàng)目變得有利可圖。但隨著國(guó)際油價(jià)在近些年陷入低潮，多個(gè)標(biāo)桿性煤化工項(xiàng)目陷入虧損;近年來(lái)國(guó)家加強(qiáng)環(huán)保和安全方面的檢查，綜合影響下，國(guó)內(nèi)煤化工產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展也較為緩慢。
國(guó)家發(fā)改委產(chǎn)業(yè)發(fā)展司就指出，目前，中國(guó)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(lái)看，十四五期間，國(guó)家實(shí)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(jìn)一步推動(dòng)其在綠色低碳方面的發(fā)展進(jìn)程。出于中國(guó)目前能源結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的考量，煤炭在化工領(lǐng)域的作用短時(shí)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(lǐng)域發(fā)展的重點(diǎn)。
《煤炭工業(yè)“十四五”現(xiàn)代煤化工發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)(征求意見(jiàn)稿)》中指出，“十四五”時(shí)期是現(xiàn)代煤化工高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)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(guó)際油氣價(jià)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(qiáng)化，新能源和可再生能源替代能力顯著增強(qiáng)，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(jìn)煤炭由單一燃料向燃料和原料并重轉(zhuǎn)變，建設(shè)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)體系。面對(duì)前路的諸多挑戰(zhàn)，信息技術(shù)大變革大發(fā)展的時(shí)代，數(shù)字化技術(shù)給煤化工行業(yè)提供了另一個(gè)機(jī)會(huì)。推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型是諸多行業(yè)正在經(jīng)歷的過(guò)程，對(duì)于煤化工行業(yè)和企業(yè)來(lái)說(shuō)，數(shù)字化轉(zhuǎn)型既是順應(yīng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的客觀趨勢(shì)，也是企業(yè)自身提質(zhì)增效的內(nèi)在要求，同時(shí)也是提升核心競(jìng)爭(zhēng)力的必由之路。
倡導(dǎo)多年的“信息化”和“工業(yè)化”高層次深度結(jié)合，一直推動(dòng)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(dòng)化系統(tǒng)(OA)到如今不再陌生的生產(chǎn)過(guò)程執(zhí)行軟件(MES)和企業(yè)資源計(jì)劃軟件(ERP)，以及如今的智能制造，中國(guó)的煤化工行業(yè)正經(jīng)歷從信息化到智能化，最終實(shí)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(diǎn)
在近期施耐德電氣商業(yè)價(jià)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(shū)》)中，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)上百家煤化工企業(yè)摸底、抽樣和總結(jié)，分析了當(dāng)前的行業(yè)現(xiàn)狀，提出了對(duì)未來(lái)產(chǎn)業(yè)高端化和差異化發(fā)展的借鑒和思考。
《白皮書(shū)》指出，國(guó)內(nèi)煤化工行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)在信息化、安全性、環(huán)保、供應(yīng)鏈、生產(chǎn)等五大方面存在挑戰(zhàn)：當(dāng)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(hù)不足的問(wèn)題;煤化工安全管理工作復(fù)雜，需要從意識(shí)上、制度上和技術(shù)上制定對(duì)策，杜絕違規(guī)操作，消除安全隱患;環(huán)保響應(yīng)方面來(lái)看，煤化工企業(yè)存在源頭追溯困難和監(jiān)管落實(shí)不到位情況。
另外，高效的供應(yīng)鏈?zhǔn)翘嵘髽I(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的重要手段之一，但許多企業(yè)還存在采購(gòu)計(jì)劃不嚴(yán)謹(jǐn)、供應(yīng)鏈管理意識(shí)不足、缺少經(jīng)濟(jì)性評(píng)估、采購(gòu)與需求脫節(jié)乃至進(jìn)出場(chǎng)車輛管理粗放等問(wèn)題。
要實(shí)現(xiàn)智能制造，不能生搬硬套。煤化工企業(yè)需要對(duì)資深行業(yè)特點(diǎn)和企業(yè)的具體情況進(jìn)行分析思考，以可持續(xù)的、漸進(jìn)式的、適合自身發(fā)展的方式去落實(shí)：轉(zhuǎn)型是一段長(zhǎng)征路，但普遍企業(yè)仍缺乏綠色智造的整體思維，對(duì)信息化的管理缺陷也不夠清晰，職能與其它部門(mén)存在一定重疊性。
對(duì)此，施耐德電氣商業(yè)價(jià)值研究院專家認(rèn)為，未來(lái)標(biāo)桿煤化工企業(yè)應(yīng)具備以下多種特征，在決策、數(shù)據(jù)、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)、執(zhí)行等多方面具備智慧特征，同時(shí)強(qiáng)調(diào)能效優(yōu)化和安全主題，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)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(zhǎng)效機(jī)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(lǐng)先的民族品牌，集煤化工、磷化工、精細(xì)化工和工業(yè)服務(wù)業(yè)于一體，總資產(chǎn)接近200億元。化工企業(yè)常常面臨著三種必須解決的矛盾，即生產(chǎn)工藝復(fù)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(dòng)化生產(chǎn)程度越來(lái)越高，工藝原理越來(lái)越復(fù)雜，裝置工藝師和生產(chǎn)操作員也面臨著越來(lái)越多的挑戰(zhàn)。
■ 在三寧化工最新的60萬(wàn)噸/年乙二醇項(xiàng)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(shè)數(shù)字化工廠，并由此實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目建設(shè)及安全生產(chǎn)的全面升級(jí)，開(kāi)啟了生產(chǎn)管理和項(xiàng)目運(yùn)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(shí)現(xiàn)了項(xiàng)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(guò)AVEVA資產(chǎn)信息管理軟件，企業(yè)也可以將項(xiàng)目建設(shè)階段所產(chǎn)生的工程信息、生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的實(shí)時(shí)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(yùn)營(yíng)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(jí)防御體系，使用智能中壓開(kāi)關(guān)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(xùn)方面，施耐德電氣的OTS和AVEVA操作員培訓(xùn)方針系統(tǒng)模擬工廠現(xiàn)場(chǎng)裝置和控制情況，在虛擬環(huán)境中對(duì)操作員進(jìn)行離線或者在線培訓(xùn)。在三寧化工智能工廠推進(jìn)辦公室主任楊文華看來(lái)，施耐德電氣的數(shù)字化解決方案幫助企業(yè)實(shí)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(jì)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(shè)已逐步升級(jí)為全新的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，而煤化工企業(yè)也一直在這場(chǎng)沒(méi)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(guó)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(jìn)步，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)貢獻(xiàn)行業(yè)力量。
掃描二維碼下載白皮書(shū)
（轉(zhuǎn)載）
