2020年初突发的新冠肺炎疫情重创全球经济,对石油市场也产生了剧烈冲击。我国炼油行业在油价大幅波动、汽柴油市场需求疲软、大量新建产能即将进入市场的严峻形势下,开展提质增效、转型升级工作的难度和挑战进一步加大。
但是,对于炼油行业来讲,危机中依然存在机遇。后疫情时代中的炼油行业如何重塑竞争力,在经济复苏和结构调整的进程中实现高质量发展的转型,需要炼油企业增强对市场需求转变的敏感性和迅速响应能力,以及对突发和计划外事件的弹性适应能力。随着数字化技术在工业生产中的应用更加广泛,融合更加深入,炼油行业将利用先进数字技术,抓住新的竞争优势,创造新的增长点。
智能化为炼油行业发展带来新动力
以大数据、物联网、人工智能等数字技术为代表的第四次工业革命将智能制造从理念层面向生产实践层面加快推进,通过在工业生产中实现智能化、相互连通和高度自动化,对行业转型升级带来更加颠覆性的变革。
一方面,基于数字化技术的智能炼厂通过大数据分析实现更快、更精准的决策。人类智能在视觉感知、理解、推理、复杂思考和决策等方面具有优势,计算机在快速分析大规模数据、数据处理的一致性和准确性等方面具有优势,以数字化技术为基础的智能工厂将人和计算机的优势相结合,使系统具备自主学习的能力,通过实践操作获得的反馈不断提升改进认知,并将这种认知扩展应用到新的情景中,使生产运行更快达到最优化的状态。
另一方面,通过数字化转型,可以实现企业内部不同业务单元之间,以及外部上下游价值链相关环节更好的相互连通。在企业内部,生产运行和管理人员通过先进数据分析系统、数字双胞胎等技术对装置运行状态的数据进行对标分析,确定装置存在的瓶颈,发掘改进提升的机遇;利用先进过程控制系统、智能机器人等工具提升企业自动控制和自主运行水平。在企业外部,可以实时与供应商、工程技术服务商、公用工程、物流企业、下游客户等通过信息共享及时准确地提出和响应需求,打通最优物料、服务渠道。
应用大数据和人工智能等前沿信息技术,还可以使传统的实验室研究+计算机向反应规律建模、过程模拟等智慧实验室方向升级,有助于优化创新流程,加快炼化科技创新的进程。
石油公司在炼油智能化方面加速行动
随着技术的不断成熟和应用经验的积累,炼油智能化的程度进一步提升,对石油公司业务增长和利润提升的影响将越来越显著。例如,埃克森美孚、BP等公司都有专门的部门来研究数字化技术对生产经营的影响和能够带来的价值,其不仅希望借助数字化技术辅助生产运营,同时也投入开发满足自身需求的智能化系统。
埃克森美孚公司正在实施一个制造支持数据湖(The ExxonMobil Manufacturing Support Data Lake)项目,该项目将其炼油和化工企业的所有生产运行数据收集到高性能的计算系统中进行分析,为企业清洁高效生产提供解决方案。美国《烃加工》杂志2017年评选的油气加工技术奖中,埃克森美孚公司的自适应先进过程控制技术入围“最佳控制与仪表技术”奖,成为与霍尼韦尔等过程控制公司一同角逐智能化技术相关奖项的石油公司。
BP公司多年前就在其所有炼厂布局了先进控制系统,通过大数据建立的模型确定最佳运行参数,BP公司把这个过程形象地比喻为“飞机自动驾驶”过程。系统不仅同时监控炼油过程所有关键参数,还要正确调控所有阀门,使炼厂能够在安全的前提下优化运行,装置达到经济性最佳的状态。BP在美国华盛顿的Cherry Point炼厂已经采用机器人来检查加氢裂化反应器等装置,爬行机器人利用超声技术可以发现装置上的微小裂缝。常规情况下,安全人员在加氢裂化装置关停期间必须在装置内部检查超过23个工时,而利用机器人在1小时内就可收集到相同的信息。
壳牌公司与美国卡内基梅隆大学合作开发了Sensabot机器人,这是一种用于监控安全防爆的移动机器人,设计理念是可以在炼厂中自由活动,到达操作人员希望其到达的任意位置,将现场信息如实传递给远程的控制人员。机器人上安装大量传感器和摄像头,能够获取操作人员所需的各类信息,被称为操作人员的“眼”和“耳”。尤其对于监控远程的无人设施或者高危设备,通过精确收集现场数据,进行更快速的预警响应,使操作人员处于一个更加安全的环境中,还可以随时连线世界各地的专家进行远程诊断。壳牌公司已将这种机器人用于荷兰Pernis炼厂,根据运行效果会推广到其他炼化企业和上游的油气设施。
道达尔公司2015年开展了一项未来工厂4.0项目,是最先在企业生产运营中推出数字孵化器战略的石油公司之一,目的是加快智能化技术在石油公司的应用。这个项目围绕资产优化和改善操作运行两个方面,该公司认为这是智能化技术能够提供最多支持和价值的两个领域,并确定了大约10个创新解决方案,涉及网络安全、资产安全和完整性,以及基于自动化的操作支持等。
我国政府多次强调以智能化技术为代表的新一轮产业革命对增强制造业核心竞争力,以及建设制造强国的重要作用,对包括炼油行业在内的制造业建设智能工厂提出了更高要求。我国工信部自2015年开始评选智能制造试点示范项目,目前为止共公布了5批试点示范项目,其中涉及炼化的企业有9家。在首批智能制造试点企业中,从中国石化九江石化实施智能化工厂建设运营的效果来看,在劳动生产率、年利润、安全管理等方面都取得了不错的成效。中海油惠州石化、中国石油长庆石化也分别于2017年和2018年入选智能制造试点示范项目。
结语
习近平总书记指出,我们正处在新一轮科技革命和产业变革蓄势待发的时期,以互联网、大数据、人工智能为代表的新一代信息技术日新月异。促进数字经济和实体经济融合发展,加快新旧发展动能接续转换,打造新产业新业态,是各国面临的共同任务。
炼油业是实体经济的重要组成部分,是国家实施创新驱动发展战略的重点行业,智能化是炼油行业的未来趋势。要提高竞争力,炼油行业需要在现有基础上进一步提高智能化水平,实现工业生产与互联网、大数据、人工智能的深度融合。能否利用新一轮科技革命带来的新动力,抓住产业变革机遇,是炼油行业实现转型升级的关键。