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          “雙碳”目標下,煤化工行業發展該何去何從?
          發布者: 發布時間:2021-08-27 00:00:00 瀏覽次數:1571 文章來源:中國能源報 字體:

          在人類社會的發展歷程中,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,到蒸汽機的發明,人們成功進入了工業時代。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。

          極端氣候的頻繁出現正警告人類社會,全球氣候系統如今正經歷快速而廣泛的變化。部分地理和氣候災害已經無法逆轉,而如果不從現在開始減少碳排放強度,全球氣溫還將繼續上升、環境進一步惡化。

          “富煤貧油少氣”是中國能源結構的基本特征,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、可持續的低碳社會邁進,煤化工產業的蓬勃發展將更大的發揮出煤炭的資源壓艙石作用,煤炭產業也將在諸多方面為保障國家能源安全保駕護航。
           
          ▎“雙碳“目標帶動能源結構轉型

          20209月,中國的發展進入了一個新的歷史時期。在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上,中國宣布將力爭二氧化碳排放在2030年達到峰值,2060年實現碳中和,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,都掀起了達峰降碳的熱潮??梢灶A見的是,作為全行業重要的基礎,能源結構將率先實現低碳化發展,為全社會的碳達峰、碳中和提供保障。

          回顧近年來國內能源消費的相關數據,雖然總量穩步提升,但能源結構已經發生變化。

          據中國石油經濟技術研究院提供的數據顯示,到2020年,中國能源消費中,煤炭占比已經從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、核電和風電等在內的可再生能源,總體占比也已經上升至16.1%。中國電力企業聯合會的數據顯示,2020年底,全國全口徑發電裝機容量22億千瓦;其中煤電裝機容量10.8億千瓦,占比首次降至50%以下,為49.1%。

          可以預見,在中國社會從高碳到低碳發展的過程中,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揮最大的優勢,但煤電占比持續下滑已經是不爭的趨勢。

          除了用作發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?!半p碳”目標下,冶金行業為了降低碳排放實現綠色發展,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作為原燃料,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,轉化成甲醇、乙二醇、煤制油、烯烴等諸多產品,成為石油化工產業鏈的重要補充。

          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電原料,轉入煤化工行業。而對于煤化工行業來說,仍面臨著產能過剩、水資源短缺、環境污染等問題。“雙碳”背景下,如何提高能效、降低資源消耗和污染排放,實現智能化、綠色化的高效發展,同樣是產業面臨的議題。

          ▎煤化工產業等待蛻變

          中國是全球煤炭儲量、產量和消費的大國。在壓減煤炭能源使用的過程中,煤炭在化工產業的推廣發展,將同時完成能源結構減碳和化工領域補齊缺口的雙重作用。

          據BP《世界能源統計年鑒2021》數據,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;當年中國煤炭產量達到8091萬噸,位居全球第一,占全球總產量的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%。

          與國內超過七成的煤炭都被用來發電相比,越來越多的煤炭應用于煤化工行業,不僅能生產出更多必須的化工產品,還能通過煤化工過程中產生的熱量作為能源,并入能源供給體系,與其它能源一起構筑新型電力供給體系,實現物質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,歷經近百年的發展后,中國的現代煤化工技術和裝備自主率已經達到85%以上,其中煤直接液化、粉煤中低溫熱解、焦油輕質化等技術都是國際首創,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,中國的煤化工行業發展還存在諸多掣肘。數年前,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;近年來國家加強環保和安全方面的檢查,綜合影響下,國內煤化工產業整體發展也較為緩慢。

          國家發改委產業發展司就指出,目前,中國的煤化工在技術、裝備和環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模發展。“十四五”期間,煤化工依然于技術示范階段,多聯產是支持的方向。

          從政策端來看,十四五期間,國家實施“雙碳”戰略的背景下,煤化工產業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展進程。出于中國目前能源結構和經濟發展的考量,煤炭在化工領域的作用短時間內還難以被完全替代,因而煤炭的清潔高效利用是煤化工領域發展的重點。

          《煤炭工業“十四五”現代煤化工發展指導意見(征求意見稿)》中指出,“十四五”時期是現代煤化工高質量發展的關鍵階段。以互聯網、大數據、智能化、綠色化為代表的新一輪技術革命與產業發展深度結合,國際油氣價格的不確定性和不穩定性持續增加,生態環保約束也更加強化,新能源和可再生能源替代能力顯著增強,現代煤化工產業必須走上清潔高效綠色低碳發展之路。

          促進煤炭由單一燃料向燃料和原料并重轉變,建設現代煤化工產業體系。面對前路的諸多挑戰,信息技術大變革大發展的時代,數字化技術給煤化工行業提供了另一個機會。推動數字化轉型是諸多行業正在經歷的過程,對于煤化工行業和企業來說,數字化轉型既是順應產業升級的客觀趨勢,也是企業自身提質增效的內在要求,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“工業化”高層次深度結合,一直推動著煤化工產業從信息化到智能化的轉變。從最初的辦公自動化系統(OA)到如今不再陌生的生產過程執行軟件(MES)和企業資源計劃軟件(ERP),以及如今的智能制造,中國的煤化工行業正經歷從信息化到智能化,最終實現智慧化的轉型之路。

          ▎洞悉煤化工產業發展痛點

          在近期施耐德電氣商業價值研究院發布的《綠色智能制造行業觀察——煤化工行業》(下稱《白皮書》)中,通過對國內上百家煤化工企業摸底、抽樣和總結,分析了當前的行業現狀,提出了對未來產業高端化和差異化發展的借鑒和思考。

          《白皮書》指出,國內煤化工行業轉型升級在信息化、安全性、環保、供應鏈、生產等五大方面存在挑戰:當前煤化工行業信息化程度都在穩步提高,但普遍存在數據孤島、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、制度上和技術上制定對策,杜絕違規操作,消除安全隱患;從環保響應方面來看,煤化工企業存在源頭追溯困難和監管落實不到位的情況。

          另外,高效的供應鏈是提升企業核心競爭優勢的重要手段之一,但許多企業還存在采購計劃不嚴謹、供應鏈管理意識不足、缺少經濟性評估、采購與需求脫節乃至進出場車輛管理粗放等問題。

          要實現智能制造,不能生搬硬套。煤化工企業需要對資深行業特點和企業的具體情況進行分析思考,以可持續的、漸進式的、適合自身發展的方式去落實:轉型是一段長征路,但普遍企業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,施耐德電氣商業價值研究院專家認為,未來標桿煤化工企業應具備以下多種特征,在決策、數據、生產運營、執行等多方面具備智慧特征,同時強調能效優化和安全主題,構建標準化體系為原則的全生命周期綠色智能工廠。即持續探索降本增效的長效機制,加大綠色低碳生產工藝、技術和裝備的研發、示范和推廣力度,提高能源資源利用效率等。

          ▎老牌“煤”企的華麗轉身

          湖北三寧化工的數字化轉型,就體現了老牌化工企業的智能蛻變。

          三寧化工始建于1969年的枝江縣化肥廠,是化工行業領先的民族品牌,集煤化工、磷化工、精細化工和工業服務業于一體,總資產接近200億元?;て髽I常常面臨著三種必須解決的矛盾,即生產工藝復雜性和安全穩定要求矛盾,同質化產品與激烈市場競爭的矛盾,以及行業本身高污染、高耗能和綠色可持續發展之間的矛盾?,F在,隨著工廠自動化生產程度越來越高,工藝原理越來越復雜,裝置工藝師和生產操作員也面臨著越來越多的挑戰。
           
          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架構為其提供了一系列數字解決方案,幫助三寧化工建設數字化工廠,并由此實現了項目建設及安全生產的全面升級,開啟了生產管理和項目運維的全生命周期數字化轉型之路。

          除此以外,施耐德電氣還幫助三寧化工實現了項目數字化交付,成為構建數字化工廠的第一步;而通過AVEVA資產信息管理軟件,企業也可以將項目建設階段所產生的工程信息、生產過程產生的實時數據信息及管理信息在數字孿生中融合使用,優化生產和運營管理。

          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,提高供電連續性和可靠性;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模擬工廠現場裝置和控制情況,在虛擬環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,施耐德電氣的數字化解決方案幫助企業實現了25%-30%的崗位融合,能源效率也提高了5%。

          伴隨人工智能、大數據、物聯網、云計算等新一代數字化技術的日漸成熟,傳統的信息化建設已逐步升級為全新的數字化轉型,而煤化工企業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的群策群力下,國內煤化工企業也必將在技術、裝備以及環保安全層面取得更大進步,為實現“雙碳”目標貢獻行業力量。
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