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數字技術如何助力石化業減碳?

文章來源：中國化工報更新時間：2024-02-23 14:08:56

近年來，我國工業體系不斷健全，總體規模不斷擴大，工業領域節能降耗取得積極進展。然而，工業依然是我國能源消費和碳排放的重點領域，其能源消費總量占全國能源消費總量超過60%。工業綠色低碳轉型成為我國實現“雙碳”目標的必經之路。

　　與此同時，隨著新一輪科技革命突飛猛進，數據作為關鍵生產要素的價值日益凸顯。數字技術已深入滲透到工業領域高質量發展的過程中，助力工業加速邁向高端化、智能化、綠色化。

　　近日，中國信通院發布《數字碳中和工業篇(2024年)》報告指出，數字技術的快速發展為工業低碳轉型提供了新路徑，特別是通過與鋼鐵、石化化工、建材等重點行業不斷融合，正推動產業結構由高碳向低碳轉型。

　　數字技術推動生產效率與碳效率雙提升

　　互聯網、大數據、云計算、人工智能、區塊鏈……這些耳熟能詳的數字技術，正深入滲透到經濟社會的各領域、全過程，除了推動傳統產業加速向高端轉型，也為工業綠色低碳轉型提供了全新的路徑。

　　報告指出，通過集成利用先進的數字技術，促進研發設計、生產制造、經營管理、運維服務等全方位全鏈條的升級改造，可推動工業向環境影響小、資源利用高、經濟效益好的綠色化方向發展，實現生產效率與碳效率的雙提升。

　　據全球電子可持續發展推進協會(GeSI)研究結果，在未來10年內，數字技術將通過賦能能源、制造業等行業，減少20%的全球碳排放。數字技術、數字基礎設施與傳統產業的融合將進一步推動產業數字化和綠色化轉型，釋放全領域數據價值，提高全過程生產效率，降低全鏈條能源消耗，實現發展和減排的“雙贏”。目前，數字技術已與鋼鐵、石化化工、建材等重點行業不斷滲透融合，推動工業數字化綠色化協同轉型。

　　報告指出，基于流程制造業相關應用情況，現有數字技術主要通過能源管控、生產過程自動化控制、副產物回用、系統集成控制四大方面的應用助力工業碳減排。

　　對石化業碳減排貢獻度將達6%~16%

　　為評估現有數字技術對重點流程制造業的碳減排潛力，報告研究團隊采用模型進行了評估。結果表明，未來10年，現有的數字技術將分別助力鋼鐵、石化化工、建材三大重點行業減少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而言，現有數字技術對行業的碳減排潛力在2025年、2030年和2035年將分別達到3700萬噸、5600萬噸和7800萬噸。其中，副產物回用類技術的減排潛力最大，約占數字技術總碳減排潛力的43%左右。這主要是由于石化化工行業的余熱資源較其他行業更豐富，通過對余熱等副產物開展動力系統建模、實時監測與優化調度，實現熱能梯級利用、蒸汽系統優化等目的，可有效減少碳排放。其次是能源管控類技術和自動控制類技術，碳減排潛力分別占數字技術總碳減排潛力的36%和19%左右。最后是集成控制類技術，碳減排潛力約占數字技術總碳減排潛力的2%左右。

　　報告指出，現有數字技術對石化化工行業的賦能潛力正處于快速增長期，2035年后潛力可能持續增加，但增加速率可能逐漸變緩。也就是說，數字技術賦能石化化工行業碳減排量在碳達峰期以及碳中和前期內快速增加，在碳中和后期內增速可能呈放緩趨勢。

　　數字化賦能碳減排場景將不斷豐富

　　通過近年來的快速發展，石化化工行業已具備良好的自動化基礎，自動化、信息化程度走在工業領域前列。現階段，數字技術已在石化化工行業能源管控、自動控制、建模仿真及污染物管控等方面發揮了賦能碳減排的作用。

　　一是生產制造智能建模仿真和自動控制。以石化化工行業工藝流程為基礎，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，模擬生產狀況、工藝系統、設備啟停，故障處理，可實現生產控制培訓前移。利用生產制造信息平臺和生產裝置的先進自動控制系統，結合能源管理系統，可實時采集各類能源供應、生產、輸送、轉換、消耗全過程的完整能源數據和工藝數據，對能源供應、設備的啟停狀態等關鍵指標進行監控，實現能源供給與生產負荷聯動調整，提高蒸汽等能源的二次利用效率，降低工藝參數的波動方差和裝置能耗，提高綜合能源利用率，進而促進整個生產過程減排。

　　二是環境污染物管控。通過建立環境智能監測與管控體系，對生產裝置及儲運系統的廢水、廢氣、固體廢棄物等污染物排放指標如濃度、流量、超標次數及噪聲進行實時動態監測、智能分析及可視化管理，可實現全過程管控和排放達標。

　　報告認為，未來數字技術有望在石化化工行業碳資產管理、集成控制等方面逐漸釋放減碳潛力。

　　以碳資產數字化管理為例，在線計算企業各環節碳排放、碳資產數據，通過數據分析和應用，可及時、準確、完整反映企業碳排放情況，實現對設備裝置和生產過程碳排放的事前預測、事中跟蹤、事后分析，及時優化生產流程，提高碳減排和碳交易效益。此外，通過建立企業碳資產管理機制和體系，實時跟蹤優化企業“雙碳”工作進展和計劃執行情況，可實現企業碳資產清晰、碳管控到位、碳分配合理高效的低碳化管理。

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