特别报道：打造世界领先的绿色智能炼化企业

  [中国石油新闻中心2023-11-22]
  编者按：习近平总书记在中国石化九江分公司考察时强调：“大力推进数智化改造、绿色化转型，打造世界领先的绿色智能炼化企业。”
  为深入学习贯彻习近平总书记重要指示精神，11月9日至10日，国家能源局在江西省九江市组织召开《关于促进炼油行业绿色创新高质量发展的指导意见》贯彻落实推进现场会，动员部署下一步贯彻涫倒ぷ鳌?
  炼化业务是石油企业增值创效、提高核心竞争力的重要环节。在“双碳”背景下，在新一轮科技革命浪潮中，炼化企业面临转型升级的严峻挑战和实现高质量发展的重要机遇。如何把握机遇、打造“世界领先”？中国石油报推出系列报道，围绕“绿色化”和“数智化”两大焦点，邀请专家学者、企业相关负责人深入探讨世界领先的绿色智能炼化企业的内涵及实现路径。同时，立足国内，展现中国石油炼化企业在迈向世界领先进程中的探索与实践。
  今日推出第二期，敬请关注。
  以“智”提“质”?加速炼化转型发展
  ◇我国的智能炼化工厂整体上智能化应用水平较低，离世界领先还有较大差距。
  ◇中国石油炼油化工和新材料业务从“四条链”总体布局，形成聚焦“8+22”标准转型场景。
  ◇工业软件的深化应用是实现炼化高质量发展的核心要素。
  当前，我国大宗基础化学品产能产量稳居世界首位；炼油总产能达到9.2亿吨/年，已成为世界第一炼油大国。在规模化扩展取得突破的同时，我国石化行业仍面临着产能结构性过剩、高端产品供给不足等问题。随着新一代信息技术与炼化业务流程深度融合，打造智能炼化工厂成为推动石化行业提质增效、高质量发展的重要手段。
  寰球公司首席技术专家张来勇介绍，所谓智能炼化工厂，就是一个系统集成、机理驱动、多模型联动的工厂，将人工智能、大数据、物联网等新技术与炼化业务流程深度融合，实现数据驱动的生产管控智能化、设备管理智能化、经营决策科学化，最终实现自主学习和智能预测、最优生产、无人干预、动态平衡、效益最佳的智能炼化建设目标。
  “当前，我国的智能炼化工厂建设范围广，涵盖内容丰富，建设内容和国外企业相当，但整体上智能化应用水平较低，离世界领先还有较大差距。在企业管理方面，国内还未能充分认识到智能炼化工厂的价值和运行方式，仍然按照建设信息系统的模式开展智能化建设，未能真正实现业务转型和组织机构转型。在专业软件应用方面，国内的通用智能化技术已经达到或者领先于国外水平。虽然国内外在智能化技术研发和设计上均没有颠覆性的技术产生，但核心的专业软件应用差距较大，国外对专业软件的应用要比国内更有深度，应用效果较好。”兰州石化规划发展部副部长张健谈道。
  如何将信息技术和炼化业务紧密结合，探索建设智能炼化工厂的最佳路径，打造具有世界领先水平的样板工程？
  工业和信息化部提出着力打造智能炼化“生产管控、供应链管理、设备管理、能源管理、安全环保、辅助决策”六大业务场景。张健解释，这是国内智能炼厂建设要遵循的基本范围和原则。由于石化行业原料复杂、生产工艺复杂、市场变化大，国内智能炼化工厂建设在总体覆盖“六大业务场景”的基础上，各自有比较鲜明的特点，没有固定模式。
  依照国家标准《智能制造能力成熟度模型》（GB/T?39116-2020），国内智能炼化工厂的评价标准划分为一级（规划级）、二级（规范级）、三级（集成级）、四级（优化级）、五级（引领级）。中国石油的炼化企业整体普遍处于三级，部分企业整体可达到四级，部分业务可达到五级。
  中国石油大力推进“数智中国石油”建设，炼油化工和新材料业务从“四条链”总体布局，即建立以效益最大化为核心的智能价值链、以精益高效为核心的智能产品链、以可靠运行为核心的智能资产链、以协同共享为核心的智能创新链，形成聚焦“8+22”标准转型场景，重点支撑生产经营、计划调度、生产运行、工艺技术、能源优化、设备管理、安全环保和化工销售等专业领域。
  以2023年度智能制造示范工厂——广东石化为例，作为新建炼化企业，广东石化智能工厂与工程项目同步建设投用，参照国家智能制造相关标准规范，采用云原生技术创新实现了新一代MES、企业生产指挥、数字孪生工厂、企业综合数据库等智能化应用，实现了全业务域数据集成共享。
  其中，工业软件的深化应用是实现炼化高质量发展的核心要素。为打造具有世界领先水平的智能炼化工厂，昆仑数智智慧炼化事业部技术总监李超认为，企业需要适时加大国产化工业软件开发力度，并进一步开展国产化分子模拟优化软件、炼化生产过程及工艺智能优化技术研究，从本质上实现原油高效转化、生产化学品，促进企业提质增效。
  西安石油大学化学化工学院教授黄风林指出，利用智能化技术对炼化企业进行高效运行管控，有助于提高生产效率和运行可靠性。智能炼化工厂的未来发展有“五大方向”：一是全面数字化与智能化，建立数字化的炼厂运营平台，实时监控生产过程，优化调度和预测性维护。二是实现自动化与机器人化，提高设备的自动化程度。三是提高能源互联网与新能源的应用，整合可再生能源、储能技术等，建立能源互联网，实现能源高效、安全、清洁利用。四是发展碳捕获与利用技术，降低温室气体排放。五是促进循环经济与加大环境保护，通过废物资源化、能源梯级利用等手段，进一步提高炼厂的资源利用效率和环保水平。（冯作文、吕斌、折群参与采访）
  案例分享
  独山子石化夯实数智之基?打造示范样板
  11月中旬，位于塔克拉玛干沙漠边缘的独山子石化塔里木120万吨/年二期乙烯项目正加速推进。独石化聚焦“数智工程”领题破题，研究提出建设炼化工程项目管理、智慧工地、互联网+安全、数据仓库“四大平台”，深入推进数据集成、场景拓展和效能提升，打造数智化工程建设新样板。
  独石化在中国石油炼化企业中试点实施数字化转型，建设“智能炼厂”，助力炼化主营业务高质量发展和服务业务品牌化发展。塔里木60万吨/年乙烷制乙烯项目（简称塔里木乙烯）是公司建设“智能炼厂”的典范。
  塔里木乙烯是国家乙烷制乙烯示范工程，于2021年8月30日21时57分产出合格乙烯产品，填补了南疆地区乙烯生产的空白。自运行以来，项目创造了国内同类装置开工效率、经济效益等多项纪录。
  塔里木乙烯在MES系统的基础上拓展新用途，提升了生产管理效率，实现了生产业务对计划、调度、工艺、执行、统计、分析等全过程的闭环管理，提高了生产管理水平。项目投用国产Robust-IPC全流程智能控制系统，优化了乙烯装置整体控制方案，实现了裂解炉多变量智能控制和一体化运行，乙烯从投料至生产出合格产品仅需11个小时，刷新了同类装置开工纪录，各项指标处于国际领先水平。该系统的成功应用，实现了国产全流程智能控制技术的重大突破，引领了乙烯行业智能化发展，助推我国乙烷制乙烯项目高质量发展。
  塔里木乙烯搭建了报警和回路性能评估系统，可快速消除装置的无效报警干扰。该系统运行3个月后，报警消减率达到95%以上，大大降低了无效报警的干扰。同时，建立起一套反馈控制回路性能的工作流程，并持续跟踪和改进。目前，具备投用条件的控制回路自控率达到100%，回路性能指标提高30%以上。
  此外，塔里木乙烯以数字化交付为基础，搭建了工厂一体化信息管理平台，为生产运营提供高质量的数据服务和支撑，助力数字化转型和智能化发展。利用三维模型协同设计及碰撞检测，核查设计成果中的“错、漏、碰、缺、余”问题，减少了设计变更，提高了设计效率；与MES系统实时数据库进行集成，接入生产实时数据及视频信息，实现生产运行监控、人员培训、应急演练、设备管理、装置检维修等领域的深度应用，为工艺资料查询、内外操协同培训、检维修方案编制等专业化管理提供一体化信息平台。（记者?李志强）
  行业借鉴
  生产监控专业：
  2017年，阿布扎比国家石油公司（ADNOC）建成全景指挥中心。该指挥中心根据石油天然气行业特点，使用工业互联网、云计算等技术采集全业务链的数据点，从上游生产到下游供销，涉及超过20万个数据采集点，覆盖原油勘探、天然气开采、炼油化工、国际贸易、物流运输、终端销售、金融投资等各领域，实现对所属14家公司“一杆到底”穿透式管控。
  全景指挥中心的人工智能平台通过运用大数据智能分析模型和尖端的人工智能技术，提供大量的运营数据和性能数据，最大程度地提高资产效率、节约成本。
  工艺技术专业：
  埃克森美孚公司分子管理项目
  埃克森美孚公司在分子炼油方面的技术积累最为雄厚，具有对原油性质分析和过程模拟优化的优势。
  分子管理项目提出了润滑油基础油生产等过程的结构导向集总动力学模型。同时，针对原油蒸馏单元、催化裂化单元、重整单元、烯烃单元和芳烃单元开发了RTO技术，并将其成功应用于多家炼厂，每年都给公司带来一定的经济效益。
  在此基础上，埃克森美孚公司还将油品分子表征技术、集总反应动力学模型与计划优化系统、生产调度和实时优化系统相结合，构建炼厂整体优化模型，实现全厂的动态经济优化。
  用能优化专业：
  美国Valero公司用能管理优化
  美国Valero公司休斯敦炼厂搭建了全厂公用工程在线优化系统。系统运行后，减少蒸汽排放7%，提高锅炉热效率0.6%。
  该系统具备能源计划管理、能源管网平衡、能源统计分析、能源运行与监控、用能分析与优化5项功能。
  （1）能源计划管理：生成及分解能源计划，并将能源计划与实际能耗进行对比分析，实现能源计划运行、统计分析、评价、优化的全流程管理。
  （2）能源管网平衡：采集出数据，并通过内置算法实现日平衡、月平衡，实现用能效率、成本、能量平衡的实时分析。
  （3）能源统计分析：通过报表、图形等方式分析企业用能情况，建立生产厂蒸汽、燃料和动力系统优化模型。
  （4）能源运行与监控：通过能流图对用能情况进行监控，包括能源使用监控、能源运行监控、开停工消耗管理等，实现对企业用能设备与公用工程系统实时数据的采集与监控。
  （5）用能分析与优化：采用能源产耗预测、能源管网模拟、能源多周期动态优化调度等核心技术，建立能源产耗预测模型、能源管网模拟模型和能源系统优化调度模型，并通过系统自动给出各种能源介质的优化调度和分配方案，实现能源系统（燃料气、氢气、蒸汽、电力、水系统等）的优化调度和运行，实现能源产、输、转、存、耗、销整个过程的管理与优化。
  设备管理专业：
  巴斯夫设备数字化管理
  巴斯夫对现场仪器仪表进行监控，读取其安全诊断的数据，并将数据传输至设备运行性能优化系统，实现全方位、全过程设备健康因素监控及分析。同时，基于大数据分析和专家知识库的关键机组故障定位及寿命预测，实现维修策略优化，提高设备预知维修和可靠性管理水平。
  该系统具备设备综合检测、设备资产基础数据管理、故障分析、设备资产维修策略制定、策略评价5项功能。
  （1）设备综合检测：从底层系统采集数据，包括点巡检系统、大机组在线监控系统等。
  （2）设备资产基础数据管理：实现与设备资产性能管理相关基础数据的管理，为故障分析、维修策略优化提供支撑，包括维修风险定义、设备关键性分级管理、经验建议管理等。
  （3）故障分析：基于大数据分析及知识库，实现关键机组故障定位及寿命预测、故障成本分析、可靠性分析、备件优化分析等。
  （4）设备资产维修策略制定：优化平衡设备可靠性、性能及成本之间的关系，根据分析和预测数据、历史维修方案，辅助管理层制定维修策略，避免欠维护或过度维护，包括维修策略优化、制定、审批、实施。
  （5）策略评价：基于故障风险评价，制定关键KPI指标，并实现根本原因分析、生产损失分析等。（兰州石化高级工程师高杨整理）
  业内讨论
  如何在智能化改造方面追赶世界领先？
  深化数字技术应用?协同优化生产管控
  全国工程勘察设计大师、寰球公司首席技术专家张来勇：首先，进一步深化数字技术的应用。全面构建以工业PaaS为核心的工业互联网，将炼化企业的核心业务和信息系统的核心功能全面整合至工业PaaS中，为全面建成智能炼化奠定扎实基础。
  其次，提高智能风险预警能力。通过大数据分析，提供原料采购、运输、仓储、加工、产品质量和市场需求风险等智能预警，并为企业的生产过程提供包括小到单台设备的正常运行、大到单元装置的正常操作等潜在风险的预警。通过最先进的机理模型技术和AI大数据技术，建立准确的预测模型，实现智能炼化预知预警功能。
  再次，生产管控一体化协同优化。智能炼化不仅能实时优化供应链上的原料采购等环节和生产运行各项参数，而且能协同优化企业中、远期规划的各个环节，以保证炼化企业整体效益最大化。
  最后，智能科学统一决策。系统自动将决策反馈到横向供应链和纵向生产链的各环节，执行结果会在第一时间通过实时数据反馈，以确保炼化企业时刻保持最佳状态运行。
  数据高效治理?运营协同管理
  长庆石化科技信息部主任陈洪：对标世界先进炼厂，我们在全业务链智能优化管控、上下游一体化业务协同运营、智能化工业应用工具等方面还有待提升。构建以高效灵活、智能可靠、安全可控为特色的智能炼厂，应当在以下六个方面久久为功。
  具有前瞻性的顶层设计。明确企业的发展方向和目标，制定短期和长期的战略规划，逐步引导企业转型升级，降低智能炼厂的推进难度和实施风险。
  具有先进扎实的底层基础。实现计算存储、通信网络、信息安全等方面兼容互通，满足上层智能化应用的硬性要求。
  具有数据高效治理能力。打破数据壁垒，联通烦杂的设备、多元网络和信息系统，以数据实时泛在感知、快速分析处理，实现数据实时感知、信息共享。
  具有运营协同管理能力。推动全业务专业化、一体化运营，多部门、多专业共同协作，达到信息快速共享、报警集中处置、资源最优调配、统筹应急指挥和运行效益最大化。
  具有创新融合应用能力。紧贴企业生产、设备、安全环保等全业务链，利用5G、大数据、人工智能等新技术的先进性，提升生产精益管控、设备可靠管理、安环动态监控等业务水平，实现生产全过程自动优化操作、设备全生命周期精细化管理、安全环保风险主动预防、事件及时跟踪处置。
  具有智能决策支持能力。多维度、多层次、多角度分析与预测企业生产经营数据，辅助管理层经营决策、运行调整，助力企业高质量、可持续发展。
  持之以恒加大投入?提高现场感知能力
  兰州石化规划发展部副部长张健：一是坚持企业战略定力。智能炼厂建设绝不是一蹴而就的，需要企业有清晰的顶层设计和持之以恒的投入。
  二是培养企业数字文化。普及数字化理念，形成数字化思维，有助于消除数字鸿沟，实现跨业务的沟通与协作。
  三是认真做好数据治理。数字化是智能化的基础，数据是智能化的重要元素，通过数据治理实现数据共治共享，激发数据价值。
  四是持续提高物联网水平。现场感知能力是目前智能化发展的瓶颈，持续投入做好现场智能化改造是智能工厂建设的基础。
  五是大力推进集团公司信息化补强工程。推进大集中ERP建设，在经营层面搭建一体化运营平台；推进数字化转型试点建设项目，在感知运行层搭建智能管控平台；推进IPV6改造和网络安全项目，在基础设施层打造企业网络安全平台。
  注重自主创新?加强合作交流
  西安石油大学化学化工学院教授黄风林：打造世界领先的智能炼厂，需要作出这些努力：加大技术研发投入力度，积极引进国际先进技术，并注重自主创新，形成具有自主知识产权的核心技术；培养和引进具有国际化视野、跨学科背景的复合型人才，为智能炼厂建设提供强有力的人才保障；推动企业管理模式向数字化、智能化转型，提高决策效率和准确性，增强企业应对市场变化的能力；将绿色低碳理念贯穿炼厂的规划、设计、建设和运营全过程，努力实现零排放、零污染的目标；加强与国际先进炼化企业和科研机构的合作与交流，共同推动炼化行业的技术进步和绿色发展；积极参与国际标准和规则的制定，提升中国炼化企业在全球的话语权和影响力。