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双碳目标下煤化工行业发展该何去何从黄思婷

文章来源:途游娱乐网  |  2022-08-29

“双碳”目标下,煤化工行业发展该何去何从

在人类社会的发展历程中,煤炭曾是最早得到有效利用的化石能源。从最初的燃煤取热,到蒸汽机的发明,人们成功进入了工业时代。如今,石油、天然气,乃至更为清洁的风能、太阳能、核能等推动着世界飞速运转

极端气候的频繁出现正警告人类社会,全球气候系统如今正经历快速而广泛的变化。部分地理和气候灾害已经无法逆转,而如果不从现在开始减少碳排放强度,全球气温还将继续上升、环境进一步恶化。

“富煤贫油少气”是中国能源结构的基本特征,煤炭为主的资源禀赋一直是中国的基本国情。长期以来,国内煤炭都以燃料用途为主,也饱受高排放的诟病。目前,煤炭仍是中国主要的一次能源来源,排名次之的油气资源海外依存度较高,动荡的市场威胁着中国的能源安全。

随着整个社会向可再生、可持续的低碳社会迈进,煤化工产业的蓬勃发展将更大的发挥出煤炭的资源压舱石作用,煤炭产业也将在诸多方面为保障国家能源安全保驾护航。

“双碳“目标带动能源结构转型

2020年9月,中国的发展进入了一个新的历史时期。在第七十五届联合国大会一般性辩论上,中国宣布将力争二氧化碳在2030年达峰,2060年实现碳中和,这也被称为中国的“双碳”目标。

在“双碳”目标的指引下,从石化、能源到消费、制造行业,都掀起了达峰降碳的热潮。可以预见的是,作为全行业重要的基础,能源结构将率先实现低碳化发展,为全社会的碳达峰和碳中和提供保障。

回顾近年来国内能源消费的相关数据,虽然总量稳步提升,但能源结构已经发生变化。

据中国石油经济技术研究院提供的数据显示,到2020年,中国能源消费中,煤炭占比已经从1980年的72.2%,下降至56.8%。除此以外,最近五年,石油在中国能源消费中占比稳定在18%-19%之间,而天然气消费则从2010年的4.0%,提升至目前的8.2%。在化石能源占比下降的同时,包括水电、核电和风电等在内的可再生能源,总体占比也已经上升至16.1%。中国电力企业联合会的数据显示,2020年底,全国全口径发电装机容量22亿千瓦;其中煤电装机容量10.8亿千瓦,占比首次降至50%一下,为49.1%。

可以预见,在中国社会从高碳到低碳发展的过程中,能源需求总量还要不断增加,届时就需要多种能源互补融合来发挥最大的优势,但煤电占比持续下滑已经是不争的趋势。

除了用作发电原燃料的动力煤以外,大量的焦炭、焦煤也被用在钢铁和有色金属冶炼等行业。“双碳”目标下,冶金行业为了降低碳排放实现绿色发展,也在推动工艺的革新,减少煤炭使用、甚至是使用氢气等清洁资源进行原燃料,就是其中的方向之一。

但值得注意的是,煤炭作为重要的能源供应资源,同时也具备化工原料资源的属性。将煤炭用作原料,通过气化、液化、干馏等复杂工艺操作,转化成甲醇、乙二醇、煤制油、烯烃等诸多产品,成为石油化工产业链的重要补充。

在能源清洁化进程的推进过程中,将有越来越多的煤炭资源从用作煤电厂发电原料,转入煤化工行业。而对于煤化工行业来说,仍面临着产能过剩、水资源短缺、环境污染等问题。在“双碳”背景下,如何提高能效、降低资源消耗和污染排放,实现智能化、绿色化的高效发展,同样是产业面临的议题。

煤化工产业等待蜕变

中国是全球煤炭储量、产量和消费的大国。在压减煤炭能源使用的过程中,煤炭在化工产业的推广发展,将同时完成能源结构减碳和化工领域补齐缺口的双重作用。

据bp《世界能源统计年鉴2021》数据,2020年中国煤炭储量1431.97亿吨,占全球总量的13.3%,位居世界第四位;当年中国煤炭产量达到80.91艾焦,位居全球第一,占全球总产量的50.7%。同时,中国的煤炭消费总量也达到了82.27艾焦,占全球消费总量的54.3%。

与国内超过七成的煤炭都被用来发电相比,越来越多的煤炭应用于煤化工行业,不仅能生产出更多的、必须的化工产品,还能通过煤化工过程中产生的热量作为能源,并入能源供给体系,与其它能源一起构筑新型电力供给体系,实现物质的高效率利用以及污染物的最低排放。

1925年,中国第一座煤焦化厂在石家庄建成,我国也从此迈进了煤化工时代。如今,历经近百年的发展后,中国现代煤化工技术和装备自主率已经达到85%以上,其中煤直接液化、粉煤中低温热解、焦油轻质化等技术都是国际首创,煤制烯烃、煤制芳烃、低温费托合成、煤制乙二醇以及煤油共炼技术均处于国际领先水平。

但从目前情形来看,中国的煤化工行业发展还存在诸多掣肘。数年前,由于国际油价的暴涨,导致煤制油、煤制烯烃等项目变得有利可图。但随着国际油价在近些年陷入低潮,多个标杆性煤化工项目陷入亏损;近年来国家加强环保和安全方面的检查,综合影响下,国内煤化工产业整体发展也较为缓慢。

国家发改委产业发展司就指出,目前中国的煤化工在技术、装备和环保安全等方面还有诸多有待完善的地方,煤化工还不适宜大规模发展。“十四五”期间,煤化工依然出于技术示范阶段,多联产是支持的方向。

从政策端来看,十四五期间,国家实施“双碳”战略的背景下,煤化工产业还将面临更大的碳减排阻力,需要进一步推动其在绿色低碳方面的发展进程。出于对中国目前能源结构和经济发展的考量,煤炭在化工领域的作用短时间内还难以被完全替代,因而煤炭的清洁高效利用是煤化工领域发展的重点。

《煤炭工业“十四五”现代煤化工发展指导意见》中指出,“十四五”时期是现代煤化工高质量发展的关键阶段。以互联网、大数据、智能化、绿色化为代表的新一轮技术革命与产业发展深度结合,国际油气价格的不确定性和不稳定性持续增加,生态环保约束也更加强化,新能源和可再生能源替代能力显著增强,现代煤化工产业必须走上清洁、高效、绿色、低碳的发展之路。

促进煤炭由单一燃料向燃料和原料并重转变,建设现代煤化工产业体系。面对前路的诸多挑战,信息技术大变革大发展的时代,数字化技术给煤化工行业提供了另一个机会。推动数字化转型是诸多行业正在经历的过程,对于煤化工行业和企业来说,数字化转型既是顺应产业升级的客观趋势,也是企业自身提质增效的内在要求,同时也是提升核心竞争力的必由之路。

倡导多年的“信息化”和“工业化”高层次深度结合,一直推动着煤化工产业从信息化到智能化的转变。从最初的的办公自动化系统到如今不再陌生的制造执行系统和企业资源计划系统,以及如今的智能制造,中国的煤化工行业正经历从信息化到智能化,最终实现智慧化的转型之路。

洞悉煤化工产业发展痛点

在近期施耐德电气商业价值研究院发布的《绿色智能制造行业观察——煤化工行业》中,通过对国内上百家煤化工企业摸底、抽样和总结,分析了当前的行业现状,提出了对未来产业高端化和差异化发展的借鉴和思考。

《白皮书》指出,国内煤化工行业转型升级在信息化、安全性、环保、供应链、生产等五大方面存在挑战:当前煤化工行业信息化程度都在稳步提高,但普遍存在数据孤岛、利用率低下和维护不足的问题;煤化工安全管理工作复杂,需要从意识上、制度上和技术上制定对策,杜绝违规操作,消除安全隐患;环保响应方面来看,煤化工企业存在源头追溯困难和监管落实不到位情况。

另外,高效的供应链是提升企业核心竞争优势的重要手段之一,但许多企业还存在采购计划不严谨、供应链管理意识不足、缺少经济性评估、采购与需求脱节乃至进出场车辆管理粗放等问题。

要实现智能制造,不能生搬硬套。煤化工企业需要对资深行业特点和企业的具体情况进行分析思考,以可持续的、渐进式的、适合自身发展的方式去落实:转型是一段长征路,但普遍企业仍缺乏绿色智造的整体思维,对信息化的管理缺陷也不够清晰,职能与其它部门存在一定重叠性。

对此,施耐德电气商业价值研究院专家认为,未来标杆煤化工企业应具备以下多种特征,在决策、数据、生产运营、执行等多方面具备智慧特征,同时强调能效优化和安全主题,构建标准化体系为原则的全生命周期绿色智能工厂。即持续探索降本增效的长效机制,加大绿色低碳生产工艺、技术和装备的研发、示范和推广力度,提高能源资源利用效率等。

老牌“煤”企的华丽转身

湖北三宁化工的数字化转型,就体现了老牌化工企业的智能蜕变。

三宁化工始建于1969年的枝江县化肥厂,是化工行业领先的民族品牌,集煤化工、磷化工、精细化工和工业服务业于一体,总资产接近200亿元。化工企业常常面临着三种必须解决的矛盾,即生产工艺复杂性和安全稳定要求得矛盾,同质化产品与激烈市场竞争的矛盾,以及行业本身高污染、高耗能和绿色可持续发展之间的矛盾。现在,随着工厂自动化生产程度越来越高,工艺原理越来越复杂,装置工艺师和生产操作员也面临着越来越多的挑战。

#1

■ 在三宁化工最新的60万吨/年乙二醇项目中,施耐德电气基于EcoStruxure为其提供了系列数字解决方案,帮助三宁化工建设数字化工厂,并由此实现了项目建设及安全生产的全面升级,开启了生产管理和项目运维的全生命周期数字化转型之路。

#2

■ 除此以外,施耐德电气还帮助三宁化工实现了项目数字化交付,成为构建数字化工厂的第一步;而通过AVEVA资产信息管理软件,企业也可以将项目建设阶段所产生的工程信息、生产过程产生的实时数据信息及管理信息在数字孪生中融合使用,优化生产和运营管理。

#3

■ 在安全和可靠性上,施耐德电气为三宁化工配备了安全仪表的三级防御体系,使用智能中压开关柜和空气阻路器等系统,提高供电连续性和可靠性;在人员培训方面,AVEVA操作员培训系统模拟工厂现场装置和控制情况,在虚拟环境中对操作员进行离线或者在线培训。在三宁化工智能工厂推进办公室主任杨文华看来,施耐德电气的数字化解决方案帮助企业实现了25%-30%的岗位融合,能源效率也提高了5%。

伴随人工智能、大数据、物联网、云计算等新一代数字化技术的日渐成熟,传统的信息化建设已逐步升级为全新的数字化转型,而煤化工企业也一直在这场没有硝烟的“智能革命”中摸索前行。施耐德电气愿意与同行企业群策群力,为中国煤化工企业实现“双碳”目标贡献自己的力量,为更多煤化工企业嫁接先进的绿色智能制造,助力企业长远发展。

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