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中控技术:以AI赋能流程工业低碳化转型
全球气候变化已对全人类社会构成重大威胁,绿色低碳发展成为全球主要经济体的共识和使命,也逐步成为全球产业竞争的制高点。作为流程工业智能制造整体解决方案供应商,中控技术聚焦流程工业自动化、数字化、智能化需求,面向工业3.0+工业4.0全力构建了完整的智能制造产品/解决方案体系,帮助企业实现“安全生产、节能降耗、提高质量、降本增效、绿色环保”的发展目标。
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★本刊记者/文晓

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浙江中控技术股份有限公司高级副总裁 俞海斌

全球气候变化已对全人类社会构成重大威胁,绿色低碳发展成为全球主要经济体的共识和使命,也逐步成为全球产业竞争的制高点。我国工业碳排放量占全球工业排放量三分之一以上,接近我国碳排放总量的二分之一。其中,流程工业由于体量庞大,资源、能源消耗巨大,成为碳排放治理的关键领域和制造业绿色发展的主战场。积极践行“双碳”战略,推动经济发展模式向绿色低碳转变,加速流程工业绿色低碳发展将是我国达成碳中和目标及全国经济持续增长的关键。

作为流程工业智能制造整体解决方案供应商,中控技术聚焦流程工业自动化、数字化、智能化需求,面向工业3.0+工业4.0全力构建了完整的智能制造产品/解决方案体系,帮助企业实现“安全生产、节能降耗、提高质量、降本增效、绿色环保”的发展目标。中控技术高级副总裁俞海斌博士表示:“面对‘双碳’时代所带来的挑战和机遇,能源结构调整、产业结构转型、加速低碳技术研发将是推动流程工业绿色低碳转型和可持续发展的主要方向。中控技术以‘135客户价值创新模式’为核心,结合在践行‘双碳’战略上的深厚积淀,助力行业伙伴低碳转型,赋能流程工业绿色可持续发展。”

最“优”设计,极“智”运营,助力企业节能降碳发展

中控技术结合流程工业从工艺研发、设计到运营过程中的低碳需求,以AI技术为支撑,从工艺研发设计和生产运营两个阶段的重要维度,助力工厂节能降碳发展。

工艺研发与设计阶段:流程工业企业在工艺研发与设计阶段,重点是催化剂与装备研发及工艺设计;以工艺研发为例,催化剂研发技术作为低碳工艺的核心技术,通过中控技术流程工业催化剂研发平台,可以优选高效催化剂,大大缩短催化剂研发周期,减少实验成本和试错次数。中控技术借助机器学习算法有效预测催化反应过程的路径和产物种类;通过大数据分析预测催化剂性能,包括催化剂的选择、催化反应条件优化;通过高通量计算,能够快速筛选出具有中高性能的催化剂材料,并加以优化。

节能低碳工艺流程的优化设计涉及到专业的软件工具及平台。2022年,中控技术面向流程工业重磅发布了流程工业过程模拟与设计平台(APEX),有力支撑工艺设计工程师进行流程优化分析和节能工艺设计,并辅助节能设备选型,通过机理建模,辅助开展工厂节能瓶颈点分析,帮助工程师找到节能技改方向。借助APEX建立的流程机理模型,模拟装置在不同工况下的运行情况,生成大量的装置运行模拟数据,为工业AI模型的训练提供无限数据来源。

生产运营阶段:“双碳”背景下,流程工业面临更加激烈的市场竞争、更加严格的减排要求,需要改变传统的运营模式。在生产运营阶段,关键是通过供应链、计划、调度、操作优化实现企业的智慧运营。俞海斌博士表示,结合不同业务应用场景,中控技术借助人工智能、大数据技术等在流程工业供应链优化、计划调度优化、操作优化、工艺装置操作优化、还原炉操作优化、MCS装置操作优化、回转窑操作优化、公用工程系统优化、控制蒸汽动力系统优化、控制制冷与循环水系统优化、控制空压系统优化及控制智能化碳能协同管理、精准预测用能需求、精准预测碳排放配额盈缺等诸多关键环节及领域实现了先进技术应用,高效助力流程工业企业实现节能降碳。

比如在装置运行操作过程中,面对不同行业,不同的生产装置特性,一些装置易于建立机理模型,可基于机理模型开展操作方面的优化,一些机理模型不明确,必须基于大数据模型开展操作优化,然而即使是基于机理模型的优化控制也需要依赖数据校验、稳态检测等数据分析方法辅助,所以在装置的操作优化当中,AI也起着重要作用。

又比如在热电生产系统中,中控技术基于用户侧的大量历史蒸汽消耗数据,能够精准预测蒸汽需求,并通过煤耗、汽耗、发电功率数据在线校准锅炉、汽机和管网模型参数,优化计算风煤比、最佳供汽温度和压力,联动控制系统,下发控制指令,优化运行,可有效降低供热供电煤耗。基于以上技术,在某大型企业的应用实践中,借助AI辅助设备机理模型,中控技术助其实现供汽管网压力运行平稳率提升16.63%,吨煤产汽提高了0.7%以上,大幅降低煤耗。

模式创新赋能低成本减碳

在工业领域,必须保证100%的安全,AI的应用要和工业机理、工业经验等深度结合,通过AI优化越来越复杂的工业问题,依靠大数据驱动,朝“本质低碳”的方向努力。另一方面,如何通过新技术、新模式、新生态来更好地助力企业节能降碳,降低减碳的投入成本,中控技术围绕服务模式创新和生态构建进行了持续探索和研究。

随着全生命周期减碳的推进,与单一的技术手段相比,“平台”逐渐成为减碳的杀手锏。俞海斌博士认为,全生命周期减碳不仅要求企业自身减碳,还要求企业的供应链上下游共同减碳,这就需要企业之间共享和披露碳排放信息,以方便企业开展绿色供应链管理。中控技术通过构建“工厂操作系统+工业APP”统一数据底座,实现数据的自动采集、整合分析和共享,帮助企业快速获取准确的信息并制定相应的减碳策略,同时助力企业把自己的产品碳足迹在线共享给采购方,实现产业链间披露碳排放信息的高效协作。

降低减碳投入成本的关键路径:

第一,可以通过技术创新和升级来实现减碳。例如,通过工艺改进和高能效设备升级,减少能源和材料的消耗,提高产品质量和效率,从而降低减碳成本。

第二,可以通过新产品和服务的创新来降低减碳投入成本。例如,中控技术“5S店+S2B平台”一站式智能服务新模式引入联储联备理念,让工业园区的多个企业共享同一个备件仓库,从而降低整个园区的备件成本。

最后,要加强包括政府、企业、行业等各界的合作,探索新的合作模式和商业模式,以促进减碳投入成本的降低。例如,通过建立产业联盟或区域性绿色经济体系,实现企业间资源共享和协同创新;或者推行“绿色供应链管理”,通过供应链的整合和优化,提高物流效率和节能减排水平,从而降低减碳成本。

共建可持续生态体系,迈向碳中和

目前中控技术正大力投入并实施“5T战略”,布局低碳工艺与装备技术,结合中控技术目前在自动化技术、信息技术方面的优势,打破不同技术体系之间的壁垒,形成面向企业整体运营的新技术方案,通过5T技术和平台策略的深度结合,有效助力流程工业深度脱碳。事实上,中控技术始终致力于将绿色发展和“双碳”目标相结合,与股东、客户、员工、供应商、合作伙伴等利益相关方携手共进,共建可持续生态体系,通过持续为流程工业企业提供各类控制类产品、信息化产品、节能优化类产品、数智解决方案等服务,赋能行业低碳可持续发展。

面向未来,中控技术将紧抓新一轮科技革命的浪潮,持续通过技术创新、模式创新、平台创新加快赋能行业绿色转型,让更多的人看到中控技术的“双碳雄心”和深厚实力,让人与工业发展和谐共生,共建更加美好的家园。

摘自《自动化博览》2023年8月刊

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