【施耐德】“双碳”目标下，煤化工行业发展该何去何从

　　中国北京，2021年8月20日——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、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%以下，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作为原燃料，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8091万吨，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8227万吨，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，中国的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，煤化工依然处于技术示范阶段，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，煤化工产业还要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(征求意见稿)》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。从最初的办公自动化系统(OA)到如今不再陌生的生产过程执行软件(MES)和企业资源计划软件(ERP)，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》(下称《白皮书》)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;从环保响应方面来看，煤化工企业存在源头追溯困难和监管落实不到位的情况。

　　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的矛盾，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。

　　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架构为其提供了一系列数字解决方案，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。

　　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。

　　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，施耐德电气的OTS和AVEVA操作员培训方针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。相信在更多如施耐德电气一样的企业的群策群力下， 国内煤化工企业也必将在技术、装备以及环保安全层面取得更大进步，为实现“双碳”目标贡献行业力量。

　　欲了解更多信息，请点击链接获取《绿色智能制造行业观察——煤化工行业》白皮书。