為深入貫徹落實(shí)黨中央、國(guó)務(wù)院關(guān)于“做好碳達(dá)峰、碳中和工作”的決策部署，經(jīng)報(bào)國(guó)家碳達(dá)峰碳中和工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)同志后，中國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)聯(lián)合會(huì)自2022年起，從征集范例、調(diào)查研究和宣傳培育三個(gè)維度開(kāi)展中國(guó)工業(yè)碳達(dá)峰“領(lǐng)跑者”企業(yè)遴選和研究工作。截至目前，全國(guó)范圍內(nèi)共有170家工業(yè)行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)（2022年42家，2023年63家，2024年65家）成為中國(guó)工業(yè)碳達(dá)峰“領(lǐng)跑者”企業(yè)。

根據(jù)工作計(jì)劃，在有關(guān)部委、地方政府和行業(yè)組織的支持下，中國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)聯(lián)合會(huì)將于2025年持續(xù)做好本項(xiàng)工作，并將于年底召開(kāi)的第四屆中國(guó)工業(yè)碳達(dá)峰論壇上發(fā)布當(dāng)年的中國(guó)工業(yè)碳達(dá)峰“領(lǐng)跑者”企業(yè)研究成果（含企業(yè)名單）。

現(xiàn)將研究過(guò)程中了解到的一些優(yōu)秀企業(yè)成果和案例進(jìn)行系列報(bào)道，構(gòu)建中國(guó)工業(yè)碳達(dá)峰長(zhǎng)效宣傳機(jī)制，傳遞綠色低碳理念，為各地方、行業(yè)、企業(yè)做好工業(yè)碳達(dá)峰工作，實(shí)現(xiàn)工業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型和工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供范例參考和路徑借鑒。

上海華誼新材料有限公司（以下簡(jiǎn)稱“華誼新材料”或“公司”）是上海華誼集團(tuán)股份有限公司的全資子公司，成立于2013年5月，前身為1991年創(chuàng)建的上海高橋石化丙烯酸廠，公司以丙烯酸及酯項(xiàng)目為產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、以催化劑項(xiàng)目和高吸水性樹(shù)脂項(xiàng)目為競(jìng)爭(zhēng)核心、以丙烯酸及酯新技術(shù)升級(jí)為主要抓手，著力于打造行業(yè)領(lǐng)先的C3+全產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)。目前，公司擁有年產(chǎn)72萬(wàn)噸丙烯酸及酯生產(chǎn)線，位列中國(guó)丙烯酸及酯產(chǎn)能排名前三。2024年，華誼新材料成為中國(guó)工業(yè)碳達(dá)峰“領(lǐng)跑者”企業(yè)。

圖1上海華誼新材料有限公司

圖22024中國(guó)工業(yè)碳達(dá)峰“領(lǐng)跑者”企業(yè)

“雙碳”政策是我國(guó)推動(dòng)全球脫碳進(jìn)程、促進(jìn)能源資源轉(zhuǎn)型、加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型的重要戰(zhàn)略部署。華誼新材料是一家典型的流程性化工企業(yè)，主要原料和產(chǎn)品均為危險(xiǎn)化學(xué)品。生產(chǎn)流程復(fù)雜，擁有近萬(wàn)個(gè)操作點(diǎn)位，數(shù)據(jù)量龐大，協(xié)同操作難度高。操作指標(biāo)與能耗、物耗之間的關(guān)聯(lián)性復(fù)雜，使得傳統(tǒng)的人工分析難以提供及時(shí)有效的生產(chǎn)指導(dǎo)，也因此造成了物料與能源的浪費(fèi)，給節(jié)能降碳工作帶來(lái)了挑戰(zhàn)。面對(duì)以上痛點(diǎn)，華誼新材料采用大數(shù)據(jù)、人工智能等數(shù)字化技術(shù)，建立高階分析模型，并形成以數(shù)據(jù)賦能生產(chǎn)的PDCA（Plan，Do，Check，Act，即計(jì)劃、執(zhí)行、檢查、處理）閉環(huán)精益管理模式，最終實(shí)現(xiàn)能耗、物耗指標(biāo)的顯著節(jié)降，推動(dòng)公司實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”。

近3年來(lái)，華誼新材料積極探索綠色低碳新技術(shù)、新方法，先后布局實(shí)施了多項(xiàng)工藝改進(jìn)、原輔料替代、能源優(yōu)化節(jié)降、分布式光伏、綠電采購(gòu)等節(jié)能減碳工作，公司減碳效果顯著。

在實(shí)物總產(chǎn)量逐步上升的情況下，通過(guò)技術(shù)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了2023年碳排放總量較2021年下降10.5%，綜合能耗逐年下降。

一、場(chǎng)景透視

在國(guó)家“雙碳”政策的推動(dòng)下，華誼新材料在“十四五”規(guī)劃中，將雙碳工作作為一項(xiàng)重點(diǎn)工作。為此，公司組織各專業(yè)人員，對(duì)公司生產(chǎn)全流程開(kāi)展減碳診斷評(píng)估，并發(fā)現(xiàn)以下痛點(diǎn)：

（1）丙烯氧化反應(yīng)作為公司生產(chǎn)的核心工序，是影響公司主要產(chǎn)品物耗指標(biāo)的重點(diǎn)工序。該工序因涉及高溫高壓、易燃易爆等風(fēng)險(xiǎn)，存在質(zhì)檢采樣分析頻率低、分析依賴人工經(jīng)驗(yàn)、過(guò)程控制操作復(fù)雜等問(wèn)題，最終導(dǎo)致工藝調(diào)整滯后性較高，造成物耗損失；

（2）蒸汽能源是華誼新材料的主要應(yīng)用能源，占公司總能耗的70%以上。公司現(xiàn)有蒸汽用戶眾多，蒸汽用量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)繁瑣，特別是在生產(chǎn)期間，蒸汽能源主要由反應(yīng)過(guò)程中的氧化反應(yīng)放熱產(chǎn)生，在滿足自身使用需求后，富余蒸汽通過(guò)回供上?；^(qū)管網(wǎng)進(jìn)行循環(huán)利用，這也導(dǎo)致公司蒸汽調(diào)度十分復(fù)雜，最終造成能源浪費(fèi)；

（3）公司現(xiàn)有生產(chǎn)指令的下達(dá)主要靠人工調(diào)度，存在滯后性，且部分小指令難以進(jìn)行追蹤或追溯。在工況變動(dòng)情況下，部分指令執(zhí)行不及時(shí)、不準(zhǔn)確，最終導(dǎo)致能源損失，間接導(dǎo)致碳排放量的提高。

綜上所述，華誼新材料亟需建立快速、精準(zhǔn)的分析手段與及時(shí)、閉環(huán)的管理體系，結(jié)合數(shù)字化、智能化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能耗與物耗的進(jìn)一步節(jié)降，推動(dòng)雙碳工作更好、更快完成。

二、實(shí)施方案與技術(shù)應(yīng)用

為解決以上痛點(diǎn)，達(dá)成節(jié)能降碳目的，華誼新材料從物耗管理、能耗管理、精益生產(chǎn)管理三個(gè)維度出發(fā)，應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)等數(shù)字化技術(shù)手段，建立大數(shù)據(jù)分析模型，通過(guò)智能分析對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行全方位、精準(zhǔn)化管控。

（一）物耗管理優(yōu)化：AI驅(qū)動(dòng)的丙烯酸反應(yīng)過(guò)程優(yōu)化

華誼新材料通過(guò)建立丙烯反應(yīng)工段的AI算法模型，結(jié)合自研在線分析設(shè)備，優(yōu)化和升級(jí)了丙烯酸裝置反應(yīng)工段的過(guò)程控制參數(shù)及調(diào)節(jié)邏輯。用例逐步落地實(shí)施，原料消耗逐步下降，2022年項(xiàng)目投用后，年均實(shí)現(xiàn)3500噸二氧化碳的減排量。

（1）反應(yīng)工段多回路自動(dòng)化控制：華誼新材料部署了智能控制APC系統(tǒng)（AdvancedProcessControl，先進(jìn)過(guò)程控制），采用先進(jìn)的控制理論和控制方法，以工藝過(guò)程分析和數(shù)學(xué)模型計(jì)算為核心，以工廠控制網(wǎng)絡(luò)和管理網(wǎng)絡(luò)為信息載體，將控制目標(biāo)由原有DCS（DistributedControlSystem，分布式控制系統(tǒng)）系統(tǒng)的單一參數(shù)，拓展到整個(gè)被控對(duì)象的全部相關(guān)控制參數(shù)，且被控變量也在傳統(tǒng)的溫度、壓力、流量和液位四大參數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了拓展，增加了諸如產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)和設(shè)備負(fù)荷、模型預(yù)測(cè)結(jié)果等工藝生產(chǎn)所需要的變量，從整體上提高裝置的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量的卡邊操作，為挖潛增效創(chuàng)造了條件。

圖3APC系統(tǒng)投用后操作平穩(wěn)率顯著降低

（2）在線分析頻率提高：華誼新材料通過(guò)自主創(chuàng)新研發(fā)丙烯酸HGSS（HotGasSamplingSystem，熱氣體采樣系統(tǒng)）在線分析儀，通過(guò)文丘里負(fù)壓抽吸技術(shù)，解決在常溫尾氣總管丙烯酸降溫冷凝聚合堵塞管道的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫?zé)釟怏w的自動(dòng)采樣，再結(jié)合色譜儀進(jìn)行在線分析。色譜分析結(jié)果將實(shí)時(shí)自動(dòng)同步至Lims（LaboratoryInformationManagementSystem，實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)）質(zhì)檢系統(tǒng)，供模型分析使用。

（3）數(shù)據(jù)分析與反應(yīng)控制優(yōu)化：通過(guò)模型自動(dòng)運(yùn)算與迭代功能，對(duì)裝置實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，并給出參數(shù)優(yōu)化調(diào)整意見(jiàn)，最終實(shí)現(xiàn)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率與收率提高。

（二）能耗管理優(yōu)化：高階分析賦能蒸汽網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

華誼新材料通過(guò)應(yīng)用大數(shù)據(jù)模型，結(jié)合工藝運(yùn)行原理，探究公司蒸汽消耗裝置及設(shè)備的最優(yōu)消耗區(qū)間，并建立全廠級(jí)的蒸汽單點(diǎn)優(yōu)化模型與管網(wǎng)平衡模型，優(yōu)化能源調(diào)度。2022年項(xiàng)目投用后，公司平均小時(shí)蒸汽外供量提升130%，單位產(chǎn)品消耗蒸汽下降38%。較投用前年均降低二氧化碳排放量超2萬(wàn)噸。

（1）蒸汽單點(diǎn)優(yōu)化模型

華誼新材料應(yīng)用大數(shù)據(jù)工具，對(duì)全廠110個(gè)單點(diǎn)用戶進(jìn)行多因子關(guān)聯(lián)分析，結(jié)合蒸汽負(fù)載曲線，找到單個(gè)蒸汽消耗單位在不同開(kāi)工負(fù)荷下的最優(yōu)參數(shù)組合，并通過(guò)優(yōu)化回流量，降低蒸汽用量；同時(shí)通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)模型自動(dòng)學(xué)習(xí)更優(yōu)參數(shù)并推薦的能力。

（2）蒸汽管網(wǎng)平衡模型

華誼新材料通過(guò)大數(shù)據(jù)歷史工況尋優(yōu)，利用歷史數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)能效變化，并結(jié)合Simplex算法（單純形算法）尋優(yōu)經(jīng)濟(jì)性最大的蒸汽網(wǎng)絡(luò)平衡舉措方案，指導(dǎo)一線人員在不同工況下，配合減溫減壓閥、省煤器、循環(huán)水透平、乏汽回收設(shè)備的使用，從64個(gè)可能的操作組合中選擇最優(yōu)操作組合，提高管網(wǎng)平衡能力，減少無(wú)效蒸汽放空，優(yōu)化蒸汽管網(wǎng)調(diào)度能力。

圖4蒸汽管網(wǎng)模型主界面

（三）精益生產(chǎn)管理優(yōu)化：數(shù)字化業(yè)績(jī)管理助力生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化

華誼新材料通過(guò)建立DPM（DigitalProjectManagement，數(shù)字化項(xiàng)目管理）數(shù)字化業(yè)績(jī)管理體系，提升生產(chǎn)管理透明度，實(shí)現(xiàn)指標(biāo)的自動(dòng)報(bào)警及任務(wù)管理閉環(huán)，推動(dòng)公司生產(chǎn)調(diào)度管理水平持續(xù)提升。

（1）數(shù)字化精益看板

華誼新材料針對(duì)日度交接班會(huì)、周度生產(chǎn)調(diào)度會(huì)、月度經(jīng)營(yíng)會(huì)等業(yè)務(wù)場(chǎng)景，建立針對(duì)性的數(shù)字化精益看板，實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)層級(jí)重點(diǎn)關(guān)注指標(biāo)的自動(dòng)更新與可視化展示，并結(jié)合各崗位的數(shù)據(jù)分析需求和工藝原理，建立OEE看板、物耗橋、負(fù)載曲線等精益生產(chǎn)工具，提高管理人員對(duì)數(shù)據(jù)的感知與分析能力。

（2）PDCA閉環(huán)管理

華誼新材料結(jié)合敏捷工作思維與工作機(jī)制，建立生產(chǎn)PDCA閉環(huán)管理體系，針對(duì)精益看板的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警自動(dòng)生成、任務(wù)自動(dòng)分配、指標(biāo)自動(dòng)追蹤、反饋?zhàn)詣?dòng)歸檔。最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度的全流程自動(dòng)化閉環(huán)管理。

圖5華誼新材料PDCA閉環(huán)管理機(jī)制

三、實(shí)施效果

（一）過(guò)程碳排放節(jié)降

在指標(biāo)優(yōu)化方面，華誼新材料通過(guò)應(yīng)用AI反應(yīng)過(guò)程模型，實(shí)現(xiàn)主要原料損耗降低20%，帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，因華誼新材料損耗原料主要為碳?xì)浠衔?，在處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定碳排放，因此物料損耗的降低實(shí)際等于過(guò)程碳排放的降低。

此外，該項(xiàng)目通過(guò)機(jī)器密閉采樣代替了原有熱氣體人工采樣等現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，并采用了在線分析等技術(shù)手段，提高分析效率的同時(shí)降低了過(guò)程中的安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，推動(dòng)企業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展。

（二）能源碳排放節(jié)降

通過(guò)應(yīng)用蒸汽能源相關(guān)優(yōu)化模型，華誼新材料在能源管理與節(jié)降方面均取得可觀效果。

在管理方面，對(duì)能源管理的分析頻率由1月/次提高到1小時(shí)/次，在顆粒度上也由僅關(guān)注進(jìn)、出廠2個(gè)計(jì)量節(jié)點(diǎn)，細(xì)化至110個(gè)蒸汽單點(diǎn)用戶獨(dú)立監(jiān)管，同時(shí)在調(diào)度管理方面，由人工主觀把控向模型自動(dòng)化建議及優(yōu)化改變，生產(chǎn)調(diào)整更具科學(xué)性和精準(zhǔn)性。

在節(jié)能方面，通過(guò)應(yīng)用相關(guān)模型，華誼新材料全廠單位產(chǎn)品消耗蒸汽量下降38%，平均蒸汽回供量提升130%，不僅實(shí)現(xiàn)了自身碳排放的降低，也大大加強(qiáng)了蒸汽能源的循環(huán)利用，進(jìn)一步推動(dòng)企業(yè)低碳發(fā)展。

（三）管理優(yōu)化與提升

華誼新材料通過(guò)可視化看板的形式，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)業(yè)務(wù)的可視化、透明化管理，結(jié)合Jira等敏捷管理工具，實(shí)現(xiàn)了各業(yè)務(wù)條線的線上協(xié)同辦公，減少人工溝通成本，提高工作效率。

此外，通過(guò)對(duì)精益看板各個(gè)指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與報(bào)警分析，華誼新材料在原有保障指標(biāo)安全的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輔料單耗、焦油比等生產(chǎn)過(guò)程指標(biāo)的最優(yōu)區(qū)間分析與調(diào)度管理優(yōu)化，進(jìn)一步提高企業(yè)精益生產(chǎn)管理水平。

四、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與未來(lái)展望

“雙碳”政策是我國(guó)推動(dòng)全球脫碳進(jìn)程、促進(jìn)能源資源轉(zhuǎn)型、加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型的重要戰(zhàn)略部署，也是制造業(yè)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型建設(shè)的重要課題。華誼新材料以節(jié)能降碳為目標(biāo)，堅(jiān)持應(yīng)用先進(jìn)智能技術(shù)，探索數(shù)字化技術(shù)賦能企業(yè)綠色發(fā)展的關(guān)鍵路徑，并形成一系列實(shí)踐成果，主要經(jīng)驗(yàn)有以下幾點(diǎn)：

（一）堅(jiān)持業(yè)務(wù)為核原則

碳排指標(biāo)是企業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展的重要指標(biāo)，但作為化工企業(yè)，碳排數(shù)據(jù)往往并不直觀。華誼新材料公司與碳排放相關(guān)的主要指標(biāo)便是過(guò)程排放與能源消耗，過(guò)程排放又與物耗息息相關(guān)，正是基于上述分析，才最終決定將降低能耗和物耗作為實(shí)現(xiàn)綠色低碳發(fā)展的重要抓手。因此，數(shù)字化項(xiàng)目一定是結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景，以解決行業(yè)痛點(diǎn)難點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)，將最終指標(biāo)與業(yè)務(wù)日常指標(biāo)緊密關(guān)聯(lián)，最終實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)精益管理。

（二）堅(jiān)持效益為先原則

企業(yè)的每一次轉(zhuǎn)型，目的都是為了提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)效益提升，數(shù)字化轉(zhuǎn)型的目的和本質(zhì)也不外如此。因此，對(duì)于數(shù)字化節(jié)能項(xiàng)目的規(guī)劃和實(shí)施，必定是要把其所能帶來(lái)的效益作為優(yōu)先考量要素。華誼新材料正是基于這樣的原則，在模型規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，就為其制定了對(duì)應(yīng)KPI，即文中提及的主要原料損耗、單位產(chǎn)品蒸汽消耗等，以提升KPI為目標(biāo)導(dǎo)向，最終實(shí)現(xiàn)指標(biāo)優(yōu)化提升。

（三）堅(jiān)持能力為本原則

項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，體會(huì)最深的是業(yè)務(wù)人員與IT人員很難深度融合，“業(yè)務(wù)+數(shù)字化”復(fù)合型人才極度短缺，打造一支可以支撐企業(yè)數(shù)字化節(jié)能項(xiàng)目建設(shè)的人才隊(duì)伍對(duì)企業(yè)通過(guò)智能技術(shù)持續(xù)為節(jié)能降碳工作賦能至關(guān)重要。在這一點(diǎn)上，需要企業(yè)成立專門的工作組，在項(xiàng)目過(guò)程中不斷實(shí)踐、培養(yǎng)，逐步成熟，最終推動(dòng)相關(guān)數(shù)字化成果持續(xù)迭代升級(jí)，才能實(shí)現(xiàn)企業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。