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劉懷平:節能減排和數字化將成為我國鋼鐵行業未來十年發展主題

發表日期:2022-07-07 07:59:17 biwei必威体育

2022年2月,工業和信息化部、國家發展和改革委員會、生態環境部三部委聯合發布《關於促進鋼鐵工業高質量發展的指導意見》,力爭到2025年80%以上鋼鐵產能完成超低排放改造,噸鋼綜合能耗降低2%以上,水資源消耗強度降低10%以上,確保2030年前碳達峰,打造30家以上智能工廠,電爐鋼產量占粗鋼總產量比例提升至15%以上。為實現這一目標,必須把節能減排和數字化作為我國鋼鐵工業未來幾年的發展主題,綠色低碳是我國鋼鐵行業實現碳達峰碳中和的有效手段,智能化改造和數字化轉型是我國鋼鐵行業高質量發展的重要支撐。

一、節能減排是構建鋼鐵企業綠色低碳發展重要抓手

2021年,我國粗鋼產量達到10.3億噸,占全球粗鋼產量的54%。鋼鐵行業是高耗能和高排放的行業之一,鋼鐵行業能源消費量約占全國能源消費總量的11%,碳排放量約占全國碳排放總量的15%。雙碳目標下,碳排放的標準會越來越嚴格,碳排放的成本也會越來越高,鋼鐵企業普遍麵臨綠色低碳轉型的壓力。

(一)雙碳目標倒逼鋼鐵企業節能減排轉型

雙碳目標倒逼企業向節能減排轉型,主動適應綠色低碳發展要求的鋼鐵企業,將獲得未來市場競爭的“製高點”,誰先實現綠色低碳轉型,誰就能在未來的競爭中占據主動地位。

“十四五”期間,鋼鐵行業的超低排放改造力度將空前,但在降低環保設施運營成本、控製二次汙染排放方麵,節能減排需要有更大的技術創新,鋼鐵行業的低碳轉型之路任重道遠。

要實現節約能源、提高能效和減少碳排放,發展低碳技術是鋼鐵行業實現大規模減汙降碳的最重要途徑。

鋼鐵行業的綠色低碳路徑按照減汙降碳原理可分類六類:減少產量、節能技術、短流程技術、新能源替代、末端治理技術和廢棄物綜合利用。

節能減排要求鋼鐵工藝結構的調整,不僅僅隻是實施末端治理,更多要求企業從生產工藝路線上進行結構調整,從源頭上減少碳排放。

當前一些大的企業已采取了應對措施,比如寶鋼提出將把減汙降碳作為源頭治理的“牛鼻子”,優化能源結構、加大節能環保技術投入;將不斷提高天然氣等清潔能源比例,加大太陽能、風能、生物質能等可再生能源利用,布局氫能產業,推進能源結構清潔低碳化;將不斷提高爐窯熱效率、深挖餘能回收潛力,提升能源轉換和利用效率,大幅降低能源消耗強度,嚴控能源消耗總量,推動我國鋼鐵行業加快綠色發展,發揮示範效應。

總體上,我國鋼鐵行業突破性減汙降碳技術支撐能力仍顯不足,多數仍停留在設計研發階段,尚未形成可工業化、規模化應用的創新技術,需進一步加大工作力度,確保技術的支撐來更好地完成鋼鐵企業節能減排和可持續發展。

(二)節能減排重塑鋼鐵企業的商業邏輯

在綠色低碳發展背景下,鋼鐵企業在減排壓力與降本動力的雙重驅動下,急需打破傳統商業模式的束縛,從而實現低碳經濟下商業模式的重塑。

鋼鐵企業要將雙碳約束引入到企業的生產和經營過程中,不僅要對產品生成過程中各個構成要素進行碳足跡和碳含量的分析和控製,還要爭取因踐行減汙降碳而產生的環保功能收益,當鋼鐵企業獲得碳減排優勢後,充裕的碳排放額度也將為企業帶來可觀的收益和良好的公眾形象。

鋼鐵企業的節能減排不僅僅關乎企業的市場形象,更關乎其在市場的生存與發展,未來鋼鐵企業的可持續發展依托於對環境保護的可持續投入,擁有綠色低碳發展模式的鋼鐵企業兼具環境責任擔當和良好的可持續發展前景。

率先構建低碳技術壁壘的鋼鐵企業,則能更快地實行綠色低碳經營模式,從而比競爭對手更具有競爭力,就可以在同行業、同產品競爭中獲得綠色低碳發展的“先占優勢”。

憑借“先占優勢”,鋼鐵企業可進一步增加企業價值,並盡可能地獲得增量資本,進入一個良性的汙染物減排和碳減排循環。

(三)節能減排提升鋼鐵產業國際競爭力

碳排放權就是發展權。與國外相比,我國鋼鐵行業的環境保護水平與先進產能的差距在縮小,但是差距依然存在。2021年,我國重點大中型鋼鐵企業噸鋼綜合能耗達550千克標準煤/噸,遠高於德國251千克標準煤/噸、美國276千克標準煤/噸,較國際先進水平存在較大差距。

目前我國對廢氣中汙染物的治理還主要停留在關鍵汙染物指標的超低排放整改上,而工業發達國家先進鋼鐵企業對煙塵,二氧化硫,氮氧化物的治理基本完成,正致力於第三代汙染物二氧化碳,二噁英控製技術的開發與應用。

我國鋼鐵行業工藝流程結構以長流程為主,電弧爐短流程煉鋼工藝生產的粗鋼產量僅占總產量10%左右,遠低於美國68%、歐盟40%、日本24%的發展水平;廢鋼比僅為18.7%仍有較大提升空間。以廢鋼為原料的電弧爐短流程,能耗僅為長流程的1/3。

雖然鋼鐵行業在各生產工序節能取得了巨大成績,但與國外在工藝流程上的差距將使得鋼鐵行業平均能耗指標仍有下降空間。

參與國際競爭比拚的不再是生產要素的粗放投入,而是要依賴科技創新。節能減排有助於強化我國鋼鐵行業產業升級和環境治理,促進達成“雙碳”目標和可持續發展目標,對於提升鋼鐵產業國際競爭力以及國家競爭力具有重要意義。

二、數字化是構建鋼鐵企業核心競爭力的主要路徑

鋼鐵企業數字化轉型主要有兩大目標:一是用數字技術重塑鋼鐵企業組織和流程,提高工作效率、降低能耗物耗、降本增效;二是支持鋼鐵企業綠色低碳轉型,賦能雙碳目標實現。落實雙碳戰略,需要節能減排與數字化深度融合,綠色發展成為企業數字化轉型的底色,數字化則是節能減排的主要路徑。

鋼鐵行業的碳排放來源於生產、運輸、儲存、使用等過程各個階段,單純依靠過去人為的管理經驗,已經不能適應未來低碳綠色發展趨勢,因此必然要實現精細化、專業化、科學化、數字化管理。

鋼鐵企業應充分利用數字化轉型新機遇,加快數字化技術在鋼鐵行業的全流程、全領域深度應用,以實現能源更有效的利用,為節能減排提供決策依據,實現“綠色製造”。

AI、5G、大數據、物聯網等新一代數字技術為節能減排綠色發展提供了許多新的契機。數字化轉型可以有效改進生產工藝流程,提高設備運轉效率、提升生產過程管理的精確性,實現用工和成本的“雙下降”,實現生產效率和碳減排的“雙提升”。因此,如何充分發揮海量數據和豐富應用場景優勢,賦能鋼鐵行業轉型升級,成為催生新產業新業態新模式的關鍵。

但也要看到,我國鋼鐵行業數字化水平參差不齊,大部分企業仍然存在數據自動采集率低、信息化孤島現象嚴重、數字化模型構建難度大、平台化程度低等問題,在信息係統和物理係統的開發、管理、集成方麵,創新能力較弱。

數字化轉型是一個長期和持續投入的工程,鋼鐵企業的數字化轉型也並非一蹴而就,它還麵臨著科技支撐不足、資金投入不夠、觀念轉變不到位、數字化人才短缺等一係列痛點。

數字化在寶鋼和南鋼得到了很好的應用實踐。例如,寶鋼通過“熱軋1580智能車間”項目,搭建自動化、無人化、智慧化平台對相關產品進行生產管理。在製造端,寶鋼在操作崗位領域引入機器人作業,在工廠節點引入無人機以及傳感器等方式追蹤工人生命體征、設備運行狀況、產品質量等數據信息,降低了人工監測成本,降低了6.5%的工序能耗及30%的內置質量損失,同時實現了10%的全自動投入率提升。截至2020年,寶鋼通過數字化提高了83%的規劃效率、30%的設備使用周期以及16%的勞動效率。

有數據統計,到2030年,各行業受益於數字化轉型所減少的碳排放量預計將達到121億噸,其中能源、製造業等傳統行業應用數字技術,可以減少15%的全球碳排放。數字化轉型對各行業減排效果和價值顯著,對我國2030年實現整體碳達峰具有重要戰略意義。

三、工業互聯網是鋼鐵企業數字化轉型的關鍵載體

工業互聯網是構建全要素、全產業鏈、全價值鏈全麵聯接的新型生產製造和服務體係,是各領域實現數字化轉型的關鍵載體和方法論。當前以5G、大數據、人工智能、雲計算、數字孿生為代表的新興技術正處於創新高度活躍和密集的時期,技術成果亟需實際場景落地,工業互聯網領域所具備的廣闊場景需求正使得其與新興技術的融合應用從技術落地走向效率化應用。

工業互聯網根據客戶群體、應用場景、功能支持三個維度劃分為基礎級、專業級、企業級、行業級、雙跨級五大類。

基礎級是以通用型雲平台、大數據平台、AI中台等為代表的提供某項或多項基礎性技術功能的平台。

專業級是聚焦於企業研發設計、經營管理、設備運維等某一業務環節的平台。

企業級是以服務特定企業為準則,圍繞企業業務痛點和場景需求打造的平台。

行業級是針對工業領域某一細分行業,圍繞行業生產特點開展平台服務的平台。

雙跨級是目前最具普適性的平台,具備服務工業體係下跨行業、跨領域的技術能力。

傳統工業自動化和信息化本質是把生產操作和管理流程通過軟硬件係統的方式予以固化,從而建立了垂直製造體係,這一體係下負責不同業務環節或流程的子係統間彼此孤立,即使不同自動化廠商間的設備在工業現場的部署位置相鄰為伴,彼此之間的數據也絕無交集,這也就形成了鋼鐵企業存在大量煙囪式的係統和碎片化的信息。

工業互聯網由平台+雲+網+智能硬件+工業軟件等要素構成,主要包括邊緣層、 IaaS 層、Daas層、PaaS 層、 SaaS 層以及貫穿上述各層級的係統安全體係,充分滿足了企業的“省錢、省事、省心”的數字化應用需求。

平台將知識、機理等隱性經驗固化成其自身顯性核心資源,結合更具廣度和深度的數據采集進行數據分析、建模和利用,實現了數據驅動的生產和運營優化閉環,為企業帶來“降本、安全、高效、便捷、可靠”五大價值。

工業互聯網以數據為驅動,借助人工智能、大數據、雲計算、IoT等技術聯接鋼鐵企業中“人、機、網、場”,打通信息孤島,促進各類數據有序流動,為鋼鐵行業數字化轉型提供智能感知、網絡連接、數據分析等能力支撐,利用智能技術與工業知識的有機融合,推進鋼鐵企業智能化改造和數字化轉型。

工業互聯網還能促進鋼鐵行業產業鏈緊密協同,引導企業延長價值鏈,催生智能化製造、網絡化協同、規模化定製等新模式新業態,培育形成新動能。

以專注工業企業節能減排的昆嶽工業互聯網(INECO平台)為例,目前已形成智慧環保運維、數字化能耗管控、碳資產管理、環品彙、“智改數轉”、產業鏈供應鏈保障和“工業互聯網+產業園區”等綜合解決方案。

在智慧環保運維方麵,昆嶽工業互聯網緊密圍繞環境基礎設施狀態的監控與預測、維修、使用等信息,運用人工智能技術對涉及設備健康的因素進行全麵分析和管控。

通過更全麵、綜合、及時、準確的信息可視化、預測性維護和簡化作業流程來提高設備的可靠性和可用性,減少設備停機造成的延誤,並通過預測和認知分析加快設備維修進度。幫助客戶實現生產少人化無人化,實現生產管理集中化和遠程化,提升能源利用效率,實施監測環保指標和碳排放量、及時預警,實現對減汙降碳的數字化管理。

雙碳目標是機遇也是挑戰。雙碳目標加速了鋼鐵行業數字化進程,誰率先全麵實現數字化轉型,誰就能在未來競爭中占據主動。未來,鋼鐵企業一定要堅持“節能減排”和“數字化”兩條腿走路,走高質量實現碳達峰碳中和道路。

我們堅信隻有將“節能減排”和“數字化”深度融合,才能加快鋼鐵行業轉型升級,才能助力鋼鐵企業提高核心競爭力,綠色低碳發展和數字化轉型將成為推動鋼鐵行業變革創新的新引擎。(唐山市鋼鐵工業協會 作者:全聯冶金商會副會長 劉懷平)

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