目前，歐洲地區(qū)陷入了能源危機(jī)，這場(chǎng)危機(jī)是由一系列因素所引發(fā)的，主要表現(xiàn)為燃料和電力價(jià)格上漲。
2020-2021年間，北半球迎來(lái)了異常嚴(yán)寒的冬季。最終使得歐洲地區(qū)對(duì)天然氣的需求暴增，而同時(shí)美國(guó)的天然氣出口下降。與此同時(shí)，拉丁美洲的干旱使得水電站的發(fā)電量驟減，更加劇了本土天然氣的消耗，由此減少了拉美地區(qū)的燃料出口。此外，受俄烏沖突影響，俄羅斯供應(yīng)的燃料大幅減少，這進(jìn)一步導(dǎo)致供需失衡達(dá)到了前所未有的程度，因?yàn)槎砹_斯供應(yīng)量占到了歐盟和英國(guó)天然氣消耗量的近30%，石油消耗量的近20%。在此情形之下，各行各業(yè)都受到了一定沖擊。在2021年新冠肺炎疫情防控解禁后，歐洲地區(qū)鋼鐵產(chǎn)量略有復(fù)蘇，但2022年再次出現(xiàn)減產(chǎn)。
根據(jù)歐洲鋼鐵協(xié)會(huì)的相關(guān)數(shù)據(jù)，歐洲基礎(chǔ)工業(yè)受到了歐盟以外國(guó)家的競(jìng)爭(zhēng)，而這些國(guó)家的基礎(chǔ)工業(yè)并未受到燃料和電力價(jià)格不穩(wěn)定的影響，且在氣候變化措施方面的目標(biāo)也不一樣。在此背景之下，由于產(chǎn)量縮減，這場(chǎng)危機(jī)正直接導(dǎo)致大量鋼廠關(guān)停和大規(guī)模裁員。
為了積極應(yīng)對(duì)危機(jī)，作為高能耗行業(yè)，鋼鐵工業(yè)必須改變現(xiàn)有面貌。在生產(chǎn)相同數(shù)量、相同質(zhì)量產(chǎn)品的同時(shí)，鋼鐵企業(yè)應(yīng)該轉(zhuǎn)而減少資源的消耗，產(chǎn)生更低的排放。
短期觀點(diǎn)和長(zhǎng)期觀點(diǎn)
只能通過(guò)立即的、多學(xué)科的努力來(lái)解決能源危機(jī)問(wèn)題，其中包括各種短期、中期和長(zhǎng)期措施。作為一項(xiàng)短期措施，在原料使用和供應(yīng)方面，應(yīng)該提升靈活性，此舉有利于行業(yè)暫時(shí)規(guī)避天然氣短缺和原材料價(jià)格波動(dòng)。不過(guò)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這可能會(huì)損害整個(gè)行業(yè)的根本利益。如果使用天然氣以外的替代燃料，盡管原料結(jié)構(gòu)的改變有助于穩(wěn)定傳統(tǒng)原料價(jià)格的波動(dòng)，但可能會(huì)降低加工效率和質(zhì)量。與下游鋼鐵消費(fèi)行業(yè)重新談判，規(guī)定價(jià)格浮動(dòng)而不是固定價(jià)格，有助于暫時(shí)提高利潤(rùn)率。
長(zhǎng)期措施包括將能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為更多的可再生能源，增加非集中化的能源發(fā)電量，這些行動(dòng)必須得到政治和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的支持。具體來(lái)說(shuō)，需要采用能源儲(chǔ)存系統(tǒng)，以便在需要時(shí)由可再生能源供應(yīng)能源。另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是生產(chǎn)方法的徹底改變，例如，使用氫氣等清潔燃料生產(chǎn)綠色鋼材。
據(jù)能源咨詢公司伍德麥肯茲預(yù)測(cè)，到2050年之前，生產(chǎn)綠色鋼鐵將需要5200萬(wàn)噸綠氫，2000吉瓦的可再生能源(占當(dāng)前能源需求的67%)，47000萬(wàn)噸CCUS(碳捕集利用和封存)，相當(dāng)于目前高品位鐵礦石數(shù)量的5.5倍，廢鋼數(shù)量的兩倍。為了實(shí)現(xiàn)2050年的凈零目標(biāo)，這意味著整個(gè)價(jià)值鏈上會(huì)產(chǎn)生1.4萬(wàn)億美元的投資機(jī)會(huì)。由于全球氫氣在工業(yè)規(guī)模上的可獲得性受到限制，預(yù)計(jì)到21世紀(jì)30年代中期之后才會(huì)達(dá)成顯著的產(chǎn)量數(shù)據(jù)。因此，必須采取更多切實(shí)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)全球凈零目標(biāo)。
數(shù)字化是提高能源效率的關(guān)鍵
通常而言，提高生產(chǎn)過(guò)程的能源效率是一項(xiàng)龐大而繁瑣的任務(wù)，會(huì)導(dǎo)致成本增加和設(shè)備更換。在現(xiàn)實(shí)中，通過(guò)相對(duì)較低的時(shí)間和金錢投資，可以顯著提升工廠或生產(chǎn)過(guò)程的能源效率。舉例來(lái)說(shuō)，綜合工廠煉鋼工序的尾氣處理，這類副產(chǎn)氣體在鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中可以用作燃料。不過(guò)，這種氣體在整個(gè)過(guò)程中的處理并不簡(jiǎn)單，還會(huì)涉及到多個(gè)決策和變量，正因?yàn)槿绱?，盡管這項(xiàng)任務(wù)具有巨大的優(yōu)化潛力，但同時(shí)在可預(yù)測(cè)性、間歇性可用性上還有一定不足，而且還存在各種技術(shù)限制。通過(guò)采取積極有效的舉措，如最大限度地減少煙囪中的燃燒，減少天然氣消耗，就可以最大限度地提升內(nèi)部能源效率。
作為一種立竿見(jiàn)影的行動(dòng)，數(shù)字化有助于提升能源效率，同時(shí)加快所有其他措施的實(shí)施。數(shù)字化可以在短期、中期和長(zhǎng)期產(chǎn)生積極結(jié)果。麥肯錫公司提供的數(shù)據(jù)顯示，全球冶金行業(yè)80%以上的企業(yè)都把數(shù)字化作為第一要?jiǎng)?wù)，借助人工智能，數(shù)字化的技術(shù)手段可以將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為知識(shí)，并沿著整個(gè)價(jià)值鏈指導(dǎo)決策實(shí)施。
軟件解決方案為降低能源成本鋪平了道路
目標(biāo)可能是明確的，但實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的道路是曲折復(fù)雜的。數(shù)字化，尤其是軟件解決方案將會(huì)在這種背景下發(fā)揮至關(guān)重要的作用，但它們會(huì)在哪里發(fā)揮作用，起點(diǎn)又是什么?
眾所周知，鋼鐵工業(yè)會(huì)產(chǎn)生大的氣體副產(chǎn)品，如焦?fàn)t煤氣(COG)、高爐煤氣(BFG)和轉(zhuǎn)爐煤氣(BOFG)，這些副產(chǎn)品含有大量化學(xué)能和熱能。如果這些氣體副產(chǎn)品被燃燒發(fā)電，潛在的發(fā)電量通常高于工廠消耗的能量，如果將其用作工廠內(nèi)部工藝的燃料，則可以大大減少甚至消除外部燃料的采購(gòu)。在這種天然氣供應(yīng)和價(jià)格不穩(wěn)定的時(shí)期，這無(wú)疑是一個(gè)頗有前景的理念，提供了更廣泛的可能性。整個(gè)工藝流程可以進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)更高的能源效率水平。
然而，盡管前景看似光明，實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)卻并不是一項(xiàng)容易的任務(wù)，這樣的改進(jìn)機(jī)會(huì)伴隨著巨大的困難，這個(gè)問(wèn)題特別復(fù)雜，因其涉及來(lái)自不同領(lǐng)域的大量數(shù)據(jù)和變量，這些數(shù)據(jù)和變量雖然相互依存，但并未完全整合。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)使用煉鋼尾氣作為工藝燃料時(shí)，由于燃?xì)鈾C(jī)容量有限，可能很難使氣體生產(chǎn)和消耗之間的時(shí)間同步。基于這一點(diǎn)以及許多其他因素和限制，目前這類氣體副產(chǎn)品只能燃燒殆盡，還得額外采購(gòu)天然氣和其他燃料來(lái)滿足生產(chǎn)需求。
在處理如此大量的目標(biāo)、變量、限制和不確定性時(shí)，如果沒(méi)有人工智能工具，很難找到可行的最佳解決方案。當(dāng)前正處于工業(yè)數(shù)字化時(shí)代，軟件在其中扮演著至關(guān)重要的角色。為了真正實(shí)現(xiàn)更高效、更經(jīng)濟(jì)和更可持續(xù)的工藝，鋼鐵企業(yè)應(yīng)該立即采取實(shí)際行動(dòng)。
借助數(shù)字解決方案有助于顯著提升整個(gè)過(guò)程鏈的能源效率。這一綜合解決方案可以涵蓋多個(gè)領(lǐng)域，包括能源、資源和可持續(xù)發(fā)展管理。在優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)的能源績(jī)效的同時(shí)，減少了與能源相關(guān)的成本、原材料消耗，甚至碳、溫室氣體和廢物排放。
這些最先進(jìn)的軟件解決方案直接有助于高效提升運(yùn)營(yíng)效率、優(yōu)化規(guī)劃和集成管理，提供快速、具體的結(jié)果，并執(zhí)行持續(xù)的改進(jìn)周期。
能源效率的提升使企業(yè)更加環(huán)保，更具競(jìng)爭(zhēng)力，故而節(jié)能項(xiàng)目投資已成為大公司的首要任務(wù)，而且數(shù)字化以及選擇合適的軟件解決方案的重要性不言而喻。
提高能源效率的五大步驟
1)整合來(lái)自工廠許多不同區(qū)域的信息。這不僅意味著一個(gè)集中的信息來(lái)源，而且意味著整合和集中各種關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)的管理，確保公司來(lái)自不同領(lǐng)域和組織層面的目標(biāo)保持基本一致。
2)全面采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，部署預(yù)測(cè)、模擬和優(yōu)化氣體流動(dòng)模型，以期實(shí)現(xiàn)鋼鐵副產(chǎn)氣體和其他燃料的最佳利用。
3)分析過(guò)程的可變性，找出每個(gè)運(yùn)行狀態(tài)的最佳集合，最終達(dá)到最佳條件。
4)精準(zhǔn)識(shí)別配電網(wǎng)的泄漏和儀表故障，并嘗試預(yù)測(cè)能源和資源供需之間的不匹配。
5)隨時(shí)跟蹤每個(gè)工藝步驟的所有氣體和細(xì)微顆粒物排放，直至最終產(chǎn)品。
文章來(lái)源：世界金屬導(dǎo)報(bào)
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