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原材料行业稳增长工作方案出台:加速4个重点行业数字化绿色化转型

时间:2023-10-16

来源:控制工程网

导语:氨作为理想的零碳燃料和氢能载体,将在未来数十年全球能源转型中发挥重要作用。当下正值全球合成氨工业生命周期的早期发展阶段,尽早部署能源、自动化、软件三合一技术战略将有助于氨工业的绿色可持续发展,进而赋能社会和广大企业获取更多效益。

  遵循绿色可持续发展,不仅是当今国际社会倡导的主流共识,也是各行各业,尤其是工业行业加快能源转型、迈向未来工业的必经之路。然而,全球二氧化碳排放量正呈现不断增长的严峻态势,情况不容小觑。据国际能源署(IEA)3月2日发布的数据显示,2022年,全球与能源相关的二氧化碳排放量达到368亿吨以上,比上年增加3.21亿吨。此外,受供应链和资源开采的不稳定性影响,世界经济面临诸多不确定因素。为应对此类问题,利用绿色及蓝色能源(亦称,渗透能)、建立循环经济并提升企业运营韧性,已然成为全球化工行业探索可持续能源未来的核心发力点。

  氨由氢和氮组成,是重要的无机化工产品之一,同时也是制备绿色和蓝色能源的基本要素,广泛应用于化工、食品和农业等行业。因其高效、环保的特性,氨有望在未来的工业应用中作为重要的脱碳原材料,用于减少碳排放,并降低全球对化石燃料的依赖,成为促进全球工业能源转型的关键引擎。目前在相关碳税法案、政府激励措施,以及企业自身可持续发展目标的驱动下,全球合成氨工业以绿氨(Green ammonia)和蓝氨(Blue ammonia)项目为主。前者围绕可再生能源、可持续性、电解技术成本等关键因素,以区域化小规模生产为主;而后者则主要以天然气资源、碳捕集利用与封存技术(CCUS)及基础设施、低资本支出为衡量因素,通常依赖于大规模的生产设施。

  当下,氨的市场需求日益增长。作为全球能源管理和自动化领域的数字化转型专家,施耐德电气将以能源效率、过程电气化、自动化创新和数字技术融合为催化剂,通过打造行业新典范,致力于引领全球合成氨工业迈向可持续发展。

  另一方面,为更好地应对可持续发展过程中的挑战,施耐德电气认为,企业应合理优化能源、自动化和软件之间的协同。其中,能源供给是企业实体资产创造价值的基础,加以有效管理和脱碳技术,有助于企业实现生态效益;而除了维持企业正常的生产活动,组件自动化技术能够优化能源及资源利用,提高企业经济效益。同时,用于预测性分析和优化的数字化软件不仅能帮助企业开展智能化运作,还能提升整体能效,并完善工艺流程的设计及运营。三者相辅相成,是企业实现可持续发展目标的三大要素。

  


  实施工业数字化转型,增强可持续发展能力

  就全球部分地区来看,氨工业项目数量正在显著增长,在北美地区,未来两年新建氨项目投资将超100亿美元。在早期工程设计阶段实施技术解决方案,以电气化技术部署氨重整装置和旋转动设备,有助于企业优化整体资本支出及运营成本结构,从而高效推进可持续发展目标。

  施耐德电气的数字化工具可用于监测企业的可持续发展绩效,且可通过专用仪表盘向关键利益相关方报告。通过将仿真技术集成到工程设计中,施耐德电气数字化解决方案能有效改善能源效率并实现过程自动化,从而提升企业的运营及资产管理能力。同时,在工程设计阶段部署施耐德电气ETAP能源管理平台和电力仿真优化平台、AVEVA Process Simulation (APS) 工艺模拟仿真软件等解决方案,不仅能有效降低嵌入式二氧化碳排放和生产能耗,提升企业可持续发展能力,还能改进并简化设备调试、启动等流程,帮助企业加快达成产量目标和收入目标。此外,施耐德电气EcoStruxure Power & Process一体化能源管理与过程自动化解决方案基于同一平台统一部署和执行,可在电气、仪表和控制层面为企业减少20%资本支出,提高经济效益。

  持续监测数据,维持工厂安全稳定运作

  为确保工厂安全、稳定运作,工人需要持续监测相关参数,然而随着运行参数日益繁杂,看似独立的参数越来越相互关联。无论是只为优化能源消耗而不考虑实际生产情况,或是只为最大化经济效益而不考虑排放影响,顾此失彼的结果只会得不偿失。因此,企业需要通过数据平台收集来自多个系统的实时及历史运行数据,并整合至同一环境下以便浏览、协作和分析。

  施耐德电气AVEVA PI System大数据管理平台和AVEVA UOC一体化运营中心解决方案,结合人工智能(AI)和数字孪生技术,可以帮助工厂保持最佳运行状态合成(绿)氨,即在尽可能降低工厂运营成本和排放的同时,最大化提升产能和收入。此外,由于电力获取来源多元,这类氨工厂不仅需要维持供电平衡,还需提供详细且可核查的报告。针对此应用场景,施耐德电气数字化解决方案能够提供可配置的可视化KPI专用仪表盘,帮助工厂获取近乎实时的可持续发展绩效报告。

  配置关键管理套件,全生命周期保障氨生产

  为掌握全方位、多层次、全生命周期的管理能力,合成氨工厂亟需一套成熟、完备的数字孪生解决方案。除了需要具备对实体资产进行三维图形渲染的能力,该方案还需要构建一个严格机理的、近乎实时且精确的工厂运作模型,比如正在输送电力的可视化电网。借助数字孪生解决方案,工厂不仅能够深入了解影响运营绩效的各种因素,还能通过连接生产车间、控制室和后台系统,打通全生命周期的“数据”孤岛,同时可根据模拟仿真的生产环境做出优质决策,从而高效地优化工程设计、运营及维护。

  可预见的是,氨作为理想的零碳燃料和氢能载体,将在未来数十年全球能源转型中发挥重要作用。当下正值全球合成氨工业生命周期的早期发展阶段,尽早部署能源、自动化、软件三合一技术战略将有助于氨工业的绿色可持续发展,进而赋能社会和广大企业获取更多效益。

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