石油石化行业数字化转型白皮书

数字化转型智造未来 石油石化行业数字化转型白皮书 内容目录 第一章.洞悉宏观趋势预见能源新机�.�.�.�.�.�.�.01 1.1石油石化行业加速推进转型升级 1.2优化能源结构布局绿色发展 1.3石油石化行业数字化转型势在必行 第二章.重塑多维企业创新智造未来�.�.�.�.�.�..�.04 2.1未来石油石化企业：绿色、敏捷、高效、可持续 2.2全厂信息化EPC模式，开启企业数字化转型新篇章 2.3解析未来的石油石化企业 2.4重塑数字化架构创新发展模式 第三章.识别关键场景抓住数字机遇�.�.�.�.�.�..�.17 3.1数字化转型的方法：赋值赋智赋能 3.2聚焦转型场景识别业务优先级 3.3构建数字化核心能力制定衡量成功标准 第四章.制定转型路线平台助力转型�.�.�.�.�.�.�.29 4.1制定数字化转型路线图 4.2数字平台助力全方位转型 4.3一体化模式加速转型进程 4.4培育数字文化重构人才技能 第五章.技术驱动创新领先指引方向�.�.�.�.�.�.�.37 5.1国外领先转型实践案例剖析 5.2对于中国石油石化行业的启示 第六章.实践引领发展使能业务转型�.�.�.�.�.�..�.43 6.1打造全厂信息化EPC新建设模式 6.2关于ProMACE平台 6.3实践新标杆：中科炼化 附录�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.��55 预洞见悉能宏观源趋新势机 当前，全球新一轮科技革命和产业变革加速演进，世界政治经济格局深度调整，作为各国经济命脉的基础，在2020年初爆发的新冠肺炎疫情所联动的深远影响之下，能源供需格局正在发生深刻变革，能源不平衡不充分问题仍然突出，能源安全问题广受关注。 中国石油石化行业宏观环境 1.1石油石化行业加速推进转型升级 以新技术、新材料、新能源为主要驱动力的能源革命正推动人类社会进入全新能源时代，全球石油石化行业迎来周期性转折。面对我国能源发展洁净化、数字化、多元化的大趋势，石油石化行业转型升级压力凸显。 全球石油石化行业宏观环境 2021年，全球能源市场供需不稳定，能源品种在大宗交易市场中价格波动较大，影响较为广泛，能源市场将持续演变。全球能源需求与去年相比将增长4.6%，包括石油、火电和天然气在内的能源均保持增长，全球可再生能源发电量尤其是太阳能光伏发电和风能发电同比保持较高的增长率，全球增长预期和发展意向逐步转为可再生能源和其他形式的零碳或低碳能源。另外，多国相机确立碳中和目标，以二氧化碳为主要排放源的石油石化行业将长期受到这一目标的影响。能源消费未来更加偏重于可再生能源，在过渡阶段将更加重视电气化进程，着重发挥天然气、氢能的减碳作用。为优化主营业务，拓宽增长方向，全球石油石化企业正经历着兼并重组、低价值资产剥离和战略转型。 聚焦中国，能源是关系国计民生的基础性产业，也是国家经济发展、社会稳定的一大支柱产业。面对快速的经济增长和不足的国内能源供给，我国长期依靠原油进口来补足供应端缺口，对外依存度逐年攀升。因此，一方面需要加大国内资源的高效利用开发力度，另一方面要依托多元化方式，保障国家能源安全。 近年来，中国经济发展进入新快车道，同时中国的能源发展也进入崭新时代。习近平主席提出“四个革命、一个合作”的能源安全新战略，将能源安全作为国家安全的重要支撑，为新时代中国能源发展指明了方向，开辟了中国特色能源发展新道路：推进能源革命，积极推进能源生产和利用方式的变革，优化能源生产和消费结构，提高能源利用效率。 作为指导我国下一个五年发展的纲领性文件，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》（简称“十四五”规划）中也多次将能源作为关键词重点提及，显示我国在持续推进能源革命，建设清洁低碳、安全高效的能源体系，提高能源供给保障能力的决心。具体来看，一方面在低碳化转型的进程中，规划指出要提升天然气作为过渡能源在能源结构中的占比，并加 ¹国际能源署，《2021年全球能源回顾》 快发展非化石能源，大力提升风电、光伏装机数量、发电规模;另一方面，政策鼓励对石油石化行业等重点行业进行前瞻性谋划和技术探索，进行数字化治理和改造，同时有序放开油气勘探开发市场准入，加快深海、深层和非常规油气资源利用，推动油气增储上产，体现了我国以推动高质量发展全面推进能源消费方式变革，构建多元清洁的能源供应体系的决心。同时，政策建议加速产业结构转型，促进我国石化产品由低端向高端化发展，淘汰落后产能，增强科技研发水平，精准洞察市场需求，扩大高附加值产品产能，注重炼化项目一体化建设，提高建设效率和智能化运营能力。 1.2优化能源结构布局绿色发展 国家提倡大力发展绿色经济，作为碳排放主要行业之一，石油石化行业在实现节能环保、清洁生产方面有着义不容辞的责任，企业应高度重视绿色经济下的双碳目标，探索突围之道。 ■企业层面：通过现状评估、目标制定与减排举措，企业可实现更为高远的绿色和减排目标。借助数字技术，企业可实时监测及管控碳排放，优化生产环节，实现能效提升、模式升级。通过绘制减排成本曲线，企业可选择最优的减排路径，赋能组织加快绿色转型。 ■IT层面：技术升级是驱动产业升级的重要手段。在双碳目标下，企业需积极利用云计算、人工智能、大数据、物联网、数字孪生等技术直接或者间接降低能耗，节约资源。通过搭建工业互联网平台，发挥云边端协作能力，优化生产流程，促进数据、业务、技术的能力复用，加快传统信息系统的改造和上云；通过科学控制高污染、高危险的业务环节，企业可降低能耗强度和资源利用效率，实现业务绿色可持续发展。 “知危才能求安，识变方能应变”²，认识当前面临的全球能源形式，增强风险意识和机遇意识，是石油石化企业突破求变，创新发展的前提。 1.3石油石化行业数字化转型势在必行 在国内外宏观环境之下，石油石化行业面临着安全、绿色、可持续发展等方面的严峻挑战，数字化转型的急迫性日益增强。中国石油石化企业在科技革命和产业变革交汇前夕，加强数字化转型的顶层设计，大力应用和实施工业互联网平台，提升技术装备数字化水平，在关键领域实施自主创新，是应对全球性竞争、捍卫市场地位的必经之路。 石油石化企业必须抓住全球新一轮科技革命与产业变革的机遇，实施创新驱动发展战略，增强企业的科技创新能力，打造技术先导型公司，加速石油石化企业数字技术升级，提高企业韧性，实现敏捷、高效运营。 同时，新冠疫情的爆发、极端天气等倒逼石油石化企业加速数字化转型，提高对于多变的市场环境的响应能力和适应能力。通过数字技术，增强企业弹性运营的能力，可以帮助石油石化企业更好地应对油价和全球供应链的波动，在复苏的市场中抢占先机。 ²国家能源局，章建华，《推进高质量发展开创能源事业发展新局面》 重创塑新多智造维未企来业 未将高来以效的实、石现可油绿持石色续化、的企敏能业捷源，、运营也能新将范新式一为代目IC标T，技同术时贯穿全于产全业业链务协环同节推，进围各绕项业化务企的业数将字在化资。源石开油发石、管产道品储销运售、等炼环油节化深工度、赋能面，全同面时数在字经化营，管以理实层现 数字化协同。 科业学财决融策合、风资险源控优制配、的 2.1未来石油石化企业：绿色、可持续、高效、敏捷 相较于其他行业，石油石化行业作为传统产业，数字化转型起步相对较晚。但其深入民生的独特地位，覆盖广泛的骨干网络及庞大体量的生产运营数据为企业的数字化重塑提供无限潜能。 依托于数年的信息化建设，石油石化企业已具备数字化转型的基础。借助云计算、物联网、人工智能、数字孪生及区块链等技术，企业可根据自身发展阶段选择合适的技术以驱动转型、实现产业的升级和业务可持续价值增长。未来的石油石化企业一定会践行绿色、可持续的发展观，以敏捷、高效、动态优化的运营管理和生产组织模式制胜未来。 未来的石油石化企业将以卓越的产品和服务满足客户需求，提升客户价值，实现绿色、敏捷、高效、可持续发展。值得关注的是，国际领先的石油石化企业正不断加强数字技术、清洁低碳生产、碳捕捉及储存等新技术领域的投入，重塑石油石化行业和发展方向。 2.2全厂信息化EPC模式，开启企业数字化转型新篇章 当前，中国稳居全球制造中心，国内对石油石化产品需求持续增长，也刺激了能源供应和产能的增长。经过数年的发展，我国新的生产炼化项目建设已由单点铺设向一体化统筹规划发展。全厂信息化EPC模式聚焦于构建与物理空间相互映射、高效协同的数字空间，围绕业务域进行数字化顶层设计，打造统一的数字化平台，以数据流贯通企业经营管理、生产管控、过程控制、边缘感知各层级，可帮助企业实现信息化建设与工程建设的同步规划、同步设计、同步实施、同步交付、同步投用，极大地提升建设效率和节约成本。 同时，一体化的信息化建设可夯实数字化地基，创造集成高效的工作环境。相较于项目建设完成后再分别针对各生产环节进行改造来数字化转型，全厂信息化EPC的优势在于其通盘筹划和体系化的数据集成管理，从项目建设初期为企业创造良好的信息化框架，打好数字化转型基础，省去了后期统一平台的时间和资金成本。一体化的趋势正在不断深入普及到石油勘探开发平台、炼化工厂的建设中。在全球范围内，多个石油石化企业已践行这一理念，例如，沙特阿美炼厂SASREF在全厂部署云解决方案实现IT-OT的全面整合，埃克森美孚和道达尔能源借助微软Azure平台打造智能数字工厂等。 2.3解析未来的石油石化企业 实现未来石油石化企业绿色、敏捷、高效、可持续的目标，可分别从业务的数字化和管理的数字化入手。 2.3.1关键业务数字化 •资源开发 后疫情时代世界能源需求复苏，油气作为传统能源品消费量稳步回升。虽然长期能源结构将向清洁能源过渡，但在快速发展的中期，油气勘探开采在保障能源供应方面仍将发挥不可或缺的作用。 当前，勘探生产主要集中在资源富集地块。而未来，随着地下条件更加复杂，勘探难度逐渐增大，油气藏信息的地震反演难度加大。由于油气地震勘探各环节数据孤立、单体价值低、共享程度低、资源开发企业无法充分挖掘和利用数据价值、实现规模与集群效应，这对提升油气数据分析精准度和产能目标至关重要。面对高速的技术迭代及日趋激烈的市场竞争压力，油气田开发面临准确而敏捷地测算储量信息、确认地质甜点分布、选择开采方式以及量化环境影响等问题。企业必须降低勘探时间与成本，精细化勘探数据管理，提高勘探准确性，从而高效高质量进行资源开采，数字化开采将是整个行业关注的重点。另外，对于勘探开发的钻机等重型机械，设备维修周期长，停机成本高昂，企业需要加强预测性检修和资产设备管理，提高设备性能和降低维护成本。 •管道储运 油气管网是保障油气供应的重要基础设施，是实现能源消费转型革命的重要支撑。近年来，我国油气管网基础设施建设稳步推进，截至2020年底，油气管道总里程累计超过14万千米。但相较于欧美发达国家，我国的油气管网铺设普及率低仍然较低，负荷率高，参与主体较少。为支撑高速的能源需求增长，未来的10-15年将是油气管网建设的高峰期，其中天然气管道的铺设将成为发展重点，助力我国能源低碳化发展。随着油气管道规模的扩大、主干线并网运行、基础设施第三方开放、油气托运商机制建立、市场化进程的推进，数据共享将成为搭建“全国一张网”的基础。管网运营企业需要搭建安全的数据共享网络，智能监控管道负荷压力等运行状态，确保全天候机器人智能巡检，保障油气管道及站点的安全性，提高运输效率。 6 除管道运输外，油气物料的运输还可包括水运、陆运等物流环节。其中，海运船舶主要涉及大型原油运输船和液化天然气LNG船等，海运已成为我国大宗原油和天然气进口的主要方式。受制于地理条件以及人为因素干扰，海运途中不确定性多，同时涉及水污染和大气污染排放的问题，如若发生泄漏事故或不良作业，开展救援难度较大，考虑到可能造成的对海洋生态的不可逆破坏，救援行动分秒必争。另外，随着近年来船舶数量的增加和规模货运量的增加，运输网络不断扩大。海事组织对于