“雙碳”目標下，煤化工行業發展該何去何從？
時間：2021-08-27來源：中國能源報作者：點擊數：
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。2020年9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。可以預見的是，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。“雙碳”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。在“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。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，煤化工依然處于技術示范階段，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。在近期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。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。化工企業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的矛盾，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。現在，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。
