數(shù)字技術(shù)如何助力石化業(yè)減碳?
文章來源：中國化工報 更新時間：2024-02-23 14:08:56
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近年來，我國工業(yè)體系不斷健全，總體規(guī)模不斷擴大，工業(yè)領(lǐng)域節(jié)能降耗取得積極進展。然而，工業(yè)依然是我國能源消費和碳排放的重點領(lǐng)域，其能源消費總量占全國能源消費總量超過60%。工業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型成為我國實現(xiàn)“雙碳”目標的必經(jīng)之路。
與此同時，隨著新一輪科技革命突飛猛進，數(shù)據(jù)作為關(guān)鍵生產(chǎn)要素的價值日益凸顯。數(shù)字技術(shù)已深入滲透到工業(yè)領(lǐng)域高質(zhì)量發(fā)展的過程中，助力工業(yè)加速邁向高端化、智能化、綠色化。
近日，中國信通院發(fā)布《 數(shù)字碳中和工業(yè)篇(2024年)》報告指出，數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展為工業(yè)低碳轉(zhuǎn)型提供了新路徑，特別是通過與鋼鐵、石化化工、建材等重點行業(yè)不斷融合，正推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)由高碳向低碳轉(zhuǎn)型。
數(shù)字技術(shù)推動生產(chǎn)效率與碳效率雙提升
互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、區(qū)塊鏈……這些耳熟能詳?shù)臄?shù)字技術(shù)，正深入滲透到經(jīng)濟社會的各領(lǐng)域、全過程，除了推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)加速向高端轉(zhuǎn)型，也為工業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型提供了全新的路徑。
報告指出，通過集成利用先進的數(shù)字技術(shù)，促進研發(fā)設計、生產(chǎn)制造、經(jīng)營管理、運維服務等全方位全鏈條的升級改造，可推動工業(yè)向環(huán)境影響小、資源利用高、經(jīng)濟效益好的綠色化方向發(fā)展，實現(xiàn)生產(chǎn)效率與碳效率的雙提升。
據(jù)全球電子可持續(xù)發(fā)展推進協(xié)會(GeSI)研究結(jié)果，在未來10年內(nèi)，數(shù)字技術(shù)將通過賦能能源、制造業(yè)等行業(yè)，減少20%的全球碳排放。數(shù)字技術(shù)、數(shù)字基礎設施與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的融合將進一步推動產(chǎn)業(yè)數(shù)字化和綠色化轉(zhuǎn)型，釋放全領(lǐng)域數(shù)據(jù)價值，提高全過程生產(chǎn)效率，降低全鏈條能源消耗，實現(xiàn)發(fā)展和減排的“雙贏”。目前，數(shù)字技術(shù)已與鋼鐵、石化化工、建材等重點行業(yè)不斷滲透融合，推動工業(yè)數(shù)字化綠色化協(xié)同轉(zhuǎn)型。
報告指出，基于流程制造業(yè)相關(guān)應用情況，現(xiàn)有數(shù)字技術(shù)主要通過能源管控、生產(chǎn)過程自動化控制、副產(chǎn)物回用、系統(tǒng)集成控制四大方面的應用助力工業(yè)碳減排。
對石化業(yè)碳減排貢獻度將達6%~16%
為評估現(xiàn)有數(shù)字技術(shù)對重點流程制造業(yè)的碳減排潛力，報告研究團隊采用模型進行了評估。結(jié)果表明，未來10年，現(xiàn)有的數(shù)字技術(shù)將分別助力鋼鐵、石化化工、建材三大重點行業(yè)減少5%~20%、6%~16%、3%~9%的碳排放，賦能潛力正處于快速增長期。
具體對于石化化工行業(yè)而言，現(xiàn)有數(shù)字技術(shù)對行業(yè)的碳減排潛力在2025年、2030年和2035年將分別達到3700萬噸、5600萬噸和7800萬噸。其中，副產(chǎn)物回用類技術(shù)的減排潛力最大，約占數(shù)字技術(shù)總碳減排潛力的43%左右。這主要是由于石化化工行業(yè)的余熱資源較其他行業(yè)更豐富，通過對余熱等副產(chǎn)物開展動力系統(tǒng)建模、實時監(jiān)測與優(yōu)化調(diào)度，實現(xiàn)熱能梯級利用、蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化等目的，可有效減少碳排放。其次是能源管控類技術(shù)和自動控制類技術(shù)，碳減排潛力分別占數(shù)字技術(shù)總碳減排潛力的36%和19%左右。最后是集成控制類技術(shù)，碳減排潛力約占數(shù)字技術(shù)總碳減排潛力的2%左右。
報告指出，現(xiàn)有數(shù)字技術(shù)對石化化工行業(yè)的賦能潛力正處于快速增長期，2035年后潛力可能持續(xù)增加，但增加速率可能逐漸變緩。也就是說，數(shù)字技術(shù)賦能石化化工行業(yè)碳減排量在碳達峰期以及碳中和前期內(nèi)快速增加，在碳中和后期內(nèi)增速可能呈放緩趨勢。
數(shù)字化賦能碳減排場景將不斷豐富
通過近年來的快速發(fā)展，石化化工行業(yè)已具備良好的自動化基礎，自動化、信息化程度走在工業(yè)領(lǐng)域前列。現(xiàn)階段，數(shù)字技術(shù)已在石化化工行業(yè)能源管控、自動控制、建模仿真及污染物管控等方面發(fā)揮了賦能碳減排的作用。
一是生產(chǎn)制造智能建模仿真和自動控制。以石化化工行業(yè)工藝流程為基礎，運用能量平衡原理、反應動力學原理等建立機制模型，利用擬仿真平臺進行工藝流程仿真，模擬生產(chǎn)狀況、工藝系統(tǒng)、設備啟停，故障處理，可實現(xiàn)生產(chǎn)控制培訓前移。利用生產(chǎn)制造信息平臺和生產(chǎn)裝置的先進自動控制系統(tǒng)，結(jié)合能源管理系統(tǒng)，可實時采集各類能源供應、生產(chǎn)、輸送、轉(zhuǎn)換、消耗全過程的完整能源數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)，對能源供應、設備的啟停狀態(tài)等關(guān)鍵指標進行監(jiān)控，實現(xiàn)能源供給與生產(chǎn)負荷聯(lián)動調(diào)整，提高蒸汽等能源的二次利用效率，降低工藝參數(shù)的波動方差和裝置能耗，提高綜合能源利用率，進而促進整個生產(chǎn)過程減排。
二是環(huán)境污染物管控。通過建立環(huán)境智能監(jiān)測與管控體系，對生產(chǎn)裝置及儲運系統(tǒng)的廢水、廢氣、固體廢棄物等污染物排放指標如濃度、流量、超標次數(shù)及噪聲進行實時動態(tài)監(jiān)測、智能分析及可視化管理，可實現(xiàn)全過程管控和排放達標。
報告認為，未來數(shù)字技術(shù)有望在石化化工行業(yè)碳資產(chǎn)管理、集成控制等方面逐漸釋放減碳潛力。
以碳資產(chǎn)數(shù)字化管理為例，在線計算企業(yè)各環(huán)節(jié)碳排放、碳資產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析和應用，可及時、準確、完整反映企業(yè)碳排放情況，實現(xiàn)對設備裝置和生產(chǎn)過程碳排放的事前預測、事中跟蹤、事后分析，及時優(yōu)化生產(chǎn)流程，提高碳減排和碳交易效益。此外，通過建立企業(yè)碳資產(chǎn)管理機制和體系，實時跟蹤優(yōu)化企業(yè)“雙碳”工作進展和計劃執(zhí)行情況，可實現(xiàn)企業(yè)碳資產(chǎn)清晰、碳管控到位、碳分配合理高效的低碳化管理。
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