新时代石化企业的挑战

本刊记者/梁秀璟

新时代石化企业的挑战

本刊记者/梁秀璟

中国石化工程建设有限公司副总工程师 林融

伴随着人类科技的进步与发展，石化行业逐渐成为全球经济的重要推动力和现代社会正常运行的重要支柱。石化行业资源资金技术密集，产业关联度高，经济总量大，产品广泛应用于国民经济、人民生活、国防科技等各个领域，对促进相关产业升级和拉动经济增长具有举足轻重的作用。

然而，随着全球能源危机和环境污染的到来，用清洁能源替代传统能源的声音此起彼伏，这将原本发展得顺风顺水的石化行业推入了有些尴尬的境地。

2014年12月，埃克森美孚发布了新版《2040年能源展望报告》。这份报告是在详细分析了近100个国家、15个需求领域及20种燃料类型后形成的。该报告对2040年前全球能源增长趋势进行了预测，形成以下几组数据：全球能源总需求将增长35%。其主要理由是全球将新增20亿人口，中产阶级人数将显著增加，新兴经济体将强势发展；可再生能源年均增速将达到6%，约占全球能源需求的15%。风能、太阳能和生物质能产业将成为发展速度最快的能源产业；全球核电产能将增长近一倍，这主要是受到以中国为首的亚太地区强劲增长的推动，届时亚太地区将占据全球新增核电能力的75%；传统能源（化石能源）中，天然气需求增长最快，总体将增长65%。其中，50%的新增需求来自亚太地区，尤其是中国。到2040年，天然气有望占据全球能源消费总量的25%，超过煤炭所占比例，煤炭需求2025年后将逐年下降。

通过对以上预测数据分析，清洁能源需求将上升到总需求的15%+25%=40%，而除天然气之外的传统能源（化石能源，包括石油、煤炭、页岩油等）需求将下降到总需求的约60%。这使传统石化行业的转型发展迫在眉睫。对此，中国石化工程建设有限公司副总工程师林融也深表认同。他认为，开发替代能源，特别是开发清洁能源、可再生能源已成为世界社会经济发展的大趋势，因此，如何研发页岩气、煤层气、生物质能（包括生物汽油、生物柴油、生物航煤等）、煤制气等清洁能源的开采及生产技术，开拓清洁能源市场份额，是摆在传统石油石化行业面前的紧迫问题。

事实上，无论是来自于清洁能源等外部环境的压力，还是石化企业自身，都让一向被看作是能源行业“老大”的石化行业在这个新的时代中面临诸多挑战。这一点对于一直工作在石化行业多年的林融来说深有体会。他认为，这些挑战主要来自于几方面：

（1）资源方面：油气资源短缺，大量依靠进口原油加工；原油资源劣质化，原油加工难度大；炼油及石化原料供需矛盾越来越突出；原油价格波动，生产成本提高，经营风险加大；世界著名石化公司在中国建厂，市场竞争激烈；中东廉价原料、美国页岩气的高速发展带来的竞争加剧等。

（2）环境方面：安全、节能、减排、环保方面的法律、法规、标准及指标要求越来越严格，投资大幅度提高。

（3）煤炭、电力、民营企业、互联网及IT等企业强势跨界，加剧了石化行业竞争。例如：神华、大唐电力、华润集团、恒力集团、恒逸集团、伊泰能源、久泰能源、联想集团等大力投资石化领域。

（4）伴随着“两化”深度融合，网络及信息安全已成为石化企业发展新的风险因素。

（5）移动互联网、物联网、云计算、大数据等新技术迅速融入工业化及商业化应用，给传统石化发展模式带来冲击。

除此之外，林融表示，煤制油、煤化工企业还面临着以下特殊挑战：耗水量大，而富煤地区缺水严重；三废量大，环保形势严峻；项目投资高，关键设备需进口；生产技术不成熟，能耗偏高；设备维护费用居高不下；煤制油、煤化工技术人才缺乏；项目布点集中，对市场冲击大。

自动化技术助力石化企业应对挑战

几十年来，石化行业自动化技术随着工艺和装备技术的不断发展而发展，从初期简单的手工操作到连续工艺及负荷不断加大，对生产稳定性要求越来越高，对控制的要求及自动化水平也越来越高，仪表使用越来越普遍，从简单回路的闭环控制到单元装置的全面自动化，使用的控制工具从气动单元组合仪表、电动单元组合仪表到广泛应用DCS，控制水平从单参数简单控制回路到多变量复杂控制回路，再到现在先进控制系统、优化控制系统在各种场合都有成功应用的典范。

应该说，我国石化行业的每一点进步，都有自动化技术在背后的推动。那么，自动化技术又将从哪些方面帮助石化企业应对新时代下的挑战呢？林融指出，第一，自动化技术可提高石化企业的智能化生产水平，精细化操作与管理，提高能源效率，节能减排，使企业经济效益最大化；第二，可提高石化企业的安全、环保、健康生产管理水平，使企业社会效益显著；第三，可使石化企业的生产运营灵活、产品营销机动、抗风险能力强，使企业的市场竞争力增强。

“数字化工厂”促进控制系统的变革

几年前，数字化工厂在人们脑海中还仅仅是个梦想，而今天，它已经被应用到汽车、航空航天、电子等行业。林融告诉记者，中石化、中石油、中海油等特大型石化企业早在10年前就已经积极响应国家的两化融合，开始了“数字化工厂”、“数字化油田”的建设进程，目前，已经取得了卓有成效的成果。

而在这种趋势的变化过程中，“数字化工厂”、“数字化油田”也为控制系统的发展带来了重大变革：（1）在ISA S95标准模型的5层网络架构中，在第1层现场设备网络中广泛应用现场总线技术（短距有线通信）、工业无线仪表技术（传感网——短距无线通信）、SCADA/RDS技术（M2M——4G/5G长距有线和无线通信）、RFID/IR（短距无线通信）等物联网技术和普适测量技术。（2）在第2层~第4层网络中，大量应用移动互联网、大数据、云计算等新技术，并与传统的AMS、AAMS、APC、RTO、RTDB、LIMS、MES、APS、ERP、SCM等应用系统相结合，构成泛在信息网，大幅提高过程控制系统的能力。（3）在过程控制系统广泛应用“瘦客户端”、“数据挖掘/数据仓库”、“可视化/虚拟化”等最新ICT技术。

积极推进信息化建设

随着中国经济的迅速发展，面对经济全球化和社会信息化的挑战，能源企业也不得不把信息化作为技术创新、管理创新和体制创新的重要手段。石化行业是高科技密集型行业，与其他传统行业相比，信息化在石化行业的生产运行和管理当中起着非常重要的作用，信息化实施的程度和实施的成效，在很大程度上影响着石化行业的竞争能力。因此，积极推进信息化建设成为了石化企业的重中之重。

有别于通用信息管理系统，工业控制系统有着其独特的特点。因此，林融强调，石化企业的信息化建设一定要基于工业控制系统的特点来进行。首先，工业控制系统与生产过程直接相连，需要具备高可靠性、高可用性和鲁棒性，需要具备冗余、容错、自诊断等功能；工业控制系统需要具备良好的实时性，对于特殊工艺过程要具有高速处理能力；工业控制系统中所采用的设备、组件、元器件需要采用厂家特殊定制的工业级产品，如：工作站、服务器、交换机、电源等；在网络和信息安全方面，工业控制系统与通用信息管理系统有着较大区别，如：不能随意查杀病毒、不能轻易停机等。

林融认为，石化企业信息化建设的重点应该放在两个方面：第一，要在项目前期阶段，如可行性研究报告阶段、总体设计阶段对信息化建设的总体方案、网络架构做出很好的规划设计，然后在项目实施阶段，如基础设计、详细设计、安装施工、调试开车阶段分布落实；第二，要充分重视解决方案及应用系统。例如先进技术，如APC（先进控制）、RTO（实时优化）、OBS（油品调和）等在国内石化行业的应用水平参差不齐。其中，合资企业、“三大油”应用水平较高，民营企业、地方企业应用水平较低。理念、资金和技术是制约其发展的关键问题。在未来几年中，APC、RTO等技术可以提高产品的产率、收率及合格率，降低综合能耗，并且利用先进的自控技术以及“卡边”、“夹点”操作能够提高经济效益、提高工艺生产操作的稳定性，便于精细化管理等方面加速石油石化行业节能减排进程。

针对这两个建设重点，林融也对自动化企业提出了建议。第一，国内大型石化企业对自动化厂商的工程执行能力要求日趋提高。近十年，MAV模式在国内石化行业得到了广泛推广，特别是在以“三大油”为首的一些特大型石化企业的工程项目中得到了普遍应用。除DCS、SIS（安全仪表系统）、AMS（设备管理系统）、OTS（操作培训仿真系统）等系统之外，像FGS（火灾和气体检测系统）、CCS（压缩机控制系统）、MMS（转动设备监视系统）、PLC、MAS（储运自动化系统）、PAS（过程分析仪系统）、AAMS（先进报警管理系统）、APC（先进过程控制）及RTO（实时优化）等系统是自动化企业与石化企业合作的方向。第二，随着“三大油”等大型石化国企正在实施的 “国际化”发展战略，需要国际、国内自动化厂商大力支持、密切配合，例如：在石化国企对外做EPC项目报价阶段，需要自动化厂商配合做仪表、控制系统的预报价；在EPC项目实施阶段，需要中标的自动化厂商做好技术服务、系统集成、安装调试、用户培训、现场试车等。

钱学森先生曾经指出：“信息技术是测量技术、计算机技术和通信技术相结合的产物，测量技术是基础”。所以，林融在采访的最后强调：“切忌为了信息化而信息化，信息化是为企业生产服务的，信息化是工具、手段，不是目的，而信息化的核心目标是智能制造。”