赵欣梅

(石化盈科信息技术有限责任公司,北京 100007)

近年来，绿色发展成为国际主流发展意识。发达国家通过建立绿色机制、绿色标准，把生态环保与贸易、发展等问题挂钩［1］。我国在推动经济发展的同时，加快开展生态文明体制改革与美丽中国的建设。石化行业面临经济快速发展与环境约束的双重挑战，在满足国家不断提升的石油资源需求同时，开采与加工副产污染物也对环境质量产生了一定影响［2］，因此对石化企业环境保护工作提出了更高要求。我国石化企业环保管理工作一度采用末端控制的粗犷管理模式，缺乏数字化等有效的支持手段，主要表现为：专职环保岗位设置不足；环境监测体系不健全；源头与过程排污疏于管控，多为事后治理整改；海量的环境数据指标分散、孤立，没有统一的口径与标准［3］；污染排放底数不清，环保指标分解、下达与统计没有科学有效的手段；项目未批先建、久试未验问题持续困扰管理决策人员等等。随着全球进入互联网时代，我国适时抓住历史机遇，比肩发达国家加速推进各行业企业数字化转型，企业面临着制度创新、模式变革［4］。在这种新的时代背景下，由绿色革命引领与驱动，我国石化企业面临着环保管理体系、管理模式的创新与提升，借助数字化手段提升石化企业的环保管理模式，以数据驱动环保管理革新，是深度认知并优化改造环保管理体系的有效途径。

本文介绍了新时期提升石化企业管理模式的数字化环保管理系统，并阐述了某石化集团环保管理的数字化转型实践，为石化企业推行绿色革命提供可参考的模式和经验。

1 石化企业数字化环保管理目标

数字化环保管理的一项重点工作是创新提升环保业务管理模式［5］。应通过全面梳理环保业务，将环保业务流程标准化，规范全口径环境数据指标体系，厘清各管理层级管理职责，实现项目全生命周期的污染过程监控、环保专业化管理、综合决策的环保业务协同管理。

1.1 环保业务范畴

图1 石化企业PDCA闭环环保管理体系示意

石化企业的环保业务涵盖了勘探开发、石油加工、油品销售全产业链。在集团层面通常设置健康、安全、安保和环境（HSSE）管理委员会及环保综合监管部门，由集团HSSE委员会对环保工作进行统一监督和管理。集团下属分公司是各专业板块的环保管理主体，设置环保主管处室，负责板块环保管理。直属企业是环保责任主体，通常设置企业级环保主管处室、二级单位及基层单位环保主管岗位。

石化企业环保业务经梳理提炼可归纳为4条主线：1）通过实施项目全生命周期环保管理，支撑建设项目阶段的环保工作和生产运行阶段污染预防、源头削减、过程控制及综合治理。2）构建环境风险防控机制，提高企业风险防控水平，降低突发环境事件发生概率，支持应急处置。3）实现环保计划、统计、分析评价与绩效考核全面管理，监督、核算与评价环保持续改善成效。4）基于环保基础信息、实时监测及排放指标等数据辅助各级决策。按业务链梳理，石化企业环保业务有计划、监控、统计检查、绩效评价和对标考核的闭环管理特点，符合计划-执行-检查-决策（PDCA）循环，遵从环保管理体系要求，见图1。

1.2 数字化环保管理目标

石化企业的数字化环保管理需依据石化产业链特点与环保业务范畴，搭建上下一体化、统一高效的环保管控平台，提升企业自身环保水平与环境风险防范能力，加速实现“绿色转型”。在直属企业层面，应定位污染物源头—过程—末端的环保全过程管理，融合基层单位、二级单位与直属企业三级环保组织的环保业务，集成物料、装置、工艺运行等环保关注生产信息，实现建设项目环保、环境监测、污染源产排管理、“三废”管控治理、风险管控等环保核心业务管控。在集团层面，应规范上下贯通的五级环保流程，建立全口径数据指标标准，构建环境风险管控、排污许可、污染治理及建设项目环保管理四大预警机制，对直属企业实施统一标准的环保专业化监管，统筹决策，助力企业实现重点外排污染源监控率100%，环保指标监控率和覆盖范围100%，企业排污执行过程监控率100%，重大环境风险源动态管理率100%。

2 石化企业数字化环保管理系统的研发

数字化环保管理系统的研发定位于先进数字化技术与主流运行环境，着眼于打破末端控制管理模式，深入到污染产排过程摸清环保排放底数。在石化企业岗位设置与监测能力不足的情况下，通过数字化建模、逐点定义赋值提升信息获取的真实有效性是技术关键所在。此外还应进一步提炼环保核心业务，整合数据资源，遵从业务主线设计模块与功能交互。

2.1 数字化环保管理系统技术要点

2.1.1 污染物排放业务建模与工厂模型

石化企业环保管理系统的数字化升级，首先应打破“管结果”的传统管理模式，向“管过程”转变［6-7］，纵深到石化企业基层推动“绿色转型”。系统设计拟采用多维数据建模技术，搭建生产单元级污染物产排模型，依据现有环保指标监控、核算、统计规则的雏形优化建模，实现生产单元污染物排放即时跟踪、环保指标监控、统计分析。环保管理系统的工厂模型见图2。由图2可见，工厂模型涵盖炼油、化工装置及废水/气污染治理等类设施，支撑污染源管控业务的运行与核算，包括测量网络层、生产操作层、统计归并层与核算模型层。测量网络层描述真实物理仪表或虚拟仪表，测量点包括在线监测与计量仪表、分析仪器、检测仪器等。生产操作层描述企业装置产排要素与污染源、治理设施的连接关系。统计归并层按业务统计规则及不同统计口径抽象描述环保拓扑逻辑关系。核算模型层描述企业污染产排的核算关系。

图2 石化企业数字化环保管理系统的工厂模型

2.1.2 基于工业互联网平台的研发与服务

在国家政策引导和企业数字化转型驱动下，我国工业互联网平台已进入快速发展期［8］，将助力企业在产业竞争中抢占优势，降低企业信息化部署的成本和难度。石化企业数字化环保管理系统拟基于工业互联网平台，采用“平台+应用+服务”技术路线，开发面向环保领域的业务应用，技术架构见图3。如图 3所示：环保应用可以通过浏览器和移动应用APP访问；应用层调用业务组件和技术组件服务，支持通用业务和计算，实现“三废”管理、治理设施管理等专业应用，用户可以订阅多种应用，实现个性化业务覆盖；服务层新增环保指标计算、监测计划编制等各项业务组件，并以组件组合方式满足各应用的业务需求。

2.2 数字化环保管理系统功能设计

石化企业数字化环保管理系统的总体功能框架见图4，主要分为5类20多个功能模块，分述如下。

2.2.1 项目建设期环境保护

“项目建设期环境保护”类实现企业新、改、扩建项目的环保管理，支持勘探开发过程中环境敏感目标的识别与评估，防止项目建设期的生产活动对环境产生污染和生态破坏。“建设项目环保管理”的内容是建设项目各阶段的环保过程管控，保障环保设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用，重点监管各阶段产生的环保违规、超期和进展情况。“环境敏感目标管理”是针对勘探开发区块中涉及的各类环境敏感目标，开展环境敏感目标评估与识别的应用。

2.2.2 在役运行期环境保护

“在役运行期环境保护”类主要是对生产运行阶段的污染物源头削减、过程控制及末端治理进行监控。其中，“环境监测”是对企业废水、废气污染源排放进行24 h全天候的环境在线监测，包括监测数据的实时监控、超标报警及趋势分析、现场分析设备有效性审核、对无效数据修约补遗等，实现企业从监测资源、计划、任务、监测数据采集的过程管理与分析预警；“三废管控”是基于污染源产排模型，实施废水分级控制、废气监测计量及固体废物全生命周期管理；“治理设施管理”是对企业污染治理设施的运行及停运进行管理，实时监控治理设施的运行状态。

图3 石化企业数字化环保管理系统的技术架构

图4 石化企业数字化环保管理系统的总体功能框架

2.2.3 环境风险防控

“环境风险防控”类是针对突发环境事件特点，构建风险防控机制，对重大环境风险源实施“一源一案”管理，支撑环境事件事前预防、事中控制及事后处理。“环境风险管理”是通过建立环境风险评估模型，识别企业环境风险，对重大风险源及分布情况监督管理；“环境隐患管理”是开展环保隐患排查和隐患分级管理，进行隐患治理项目进度跟踪、项目后评估等；“环境应急管理”是进行应急预案、应急资源、应急监测等日常管理，支持区域联防联控；“环境事件管理”是针对企业环境事件进行报告、分级、调查与处理，建设集团统一的环境事件案例库，指导企业风险防范，支持环境事件处置的辅助决策。

2.2.4 环保监督考核

“环保监督考核”类以石化企业环保工作中远期规划与年度工作计划为基准，通过实施环保计划、统计、分析评价与监督考核全面管理，评价企业环保管理的持续改善成效，对企业环境绩效进行量测与评估。其中，“环保规划计划”是进行企业环保规划和年度计划的编制与发布，跟踪环保计划与指标的完成情况；“环保统计”是通过建立环保指标核算模型，逐级核算统计分析；“检查督办”是进行各类环保检查的跟踪及问题整改跟踪；“绿色企业行动”是根据“一方案两清单”（绿色企业创建方案、项目清单、任务清单）要求，固化绿色企业评价指标体系，实施绿色企业申报、审核与备案管理；“排污许可”是根据国家“按证排污、自证守法”一证式污染源管理模式要求［9］，进行排污执行过程监控；“污染源普查”是进行污染源普查数据登记审批，针对污染源及污染源强进行统计分析。

2.2.5 环保综合决策

“环保综合决策”类是基于海量环保数据、环保业务信息及知识库，顶层设计“领导驾驶舱”、“环保地图”、“移动应用”，辅以环保“综合管理”，为环保决策提供全方位、多层次的决策支持和数据服务。通过建设“领导驾驶舱”为各级管理者提供决策平台，包括建设项目环保预警、污染源监测预警、实时污染物排放等环保核心业务，满足用户基于数据的业务场景定制及指标管控分析。“环保地图”可实现企业污染源、“三废”管控、风险应急等基于地理信息分布的分类监控，进一步辅助各级管理用户的决策。“移动应用”支撑各级管理用户随时随地监控环保主要业务，掌控环保管理现状。

3 石化企业数字化环保管理系统的应用效果

数字化环保管理系统的应用能够有效支撑石化企业在“绿色转型”和践行生态文明中的责任担当［10］。该系统优化改造了传统的环保管理模式，数字化定义了各级环保组织与岗位职责，实现了企业污染产排过程的透明化监管、重点污染源排放的在线监测及建设项目环保过程的管控。企业环保部门依靠该系统全面规范整合海量数据，解决指标口径不一、信息孤岛问题，彻底摸清污染排放底数，实现了依数据管理、以数据决策。如某石化集团通过应用该数字化环保管理系统，在推动“绿色革命”的进程中取得了一定的经验与成效。

3.1 支撑集团层面环保业务统筹管理

通过数字化顶层设计，该石化集团对直属企业环保管理实施全面管控、考核、统计分析与决策，满足环保职能部门统筹管理和油/炼/化/销专业板块的环保监管，并建设领导驾驶舱，全局展现环保管理核心业务，为各级环保管理者提供可视化的环保决策平台。

3.2 细化直属企业层面环保过程管控

数字化环保管理系统实现了环境监测、过程管控、环保统计与评价的闭环管理，“管结果”转变为“管过程”，“事后追责”变为“事前预防控制”。以该石化集团某直属企业为例，通过应用环境监测、“三废”管理、VOCs管理、治理设施监控、环保统计及风险防控等环保核心解决方案，实现环保业务纵向贯通、横向关联，信息高度共享，支持车间发起、逐级核算归并、层层审批的规范管理模式［11］，辅以便捷审批流程，提升了环保过程管控的敏捷性和预警能力。

3.3 提升重点污染源外排达标率

实施重点污染源排放监测，能够支持石化企业掌控污染源外排超标情况，监督企业污染源排放达标。该石化集团通过进行环境监测，辅以管控固体废物排放与处置，减少了超标排放与违规操作。2019年COD、氨氮、二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物的排放量均得到有效控制，国（省、市）控排放源废水、废气综合达标率分别达到99.9%和99.8%，固体废物产生量减少5%，综合利用率增加5%，妥善处理处置率达到100%。

3.4 助推“绿色企业”行动

该石化集团通过在各板块、专业公司、科研单位范围内实施“绿色企业”行动，应用数字化环保管理系统明确了9项总体要求，规定了10项主要指标和21项重点任务，有力推动了“绿色企业”创建工作。至2019年，总体已开展49家企业的申报与“绿色企业”创建，其中10家示范企业已获得“绿色企业”称号并发挥示范引领作用持续“增绿”，34家申报企业入围完成了“绿色企业”现场评审。

3.5 协助污染防治攻坚

该石化集团利用数字化环保管理系统辅助开展环保检查督办与问题整改跟踪，推进了90家企业1 700余个污染防治项目的实施，2019年项目完成率达50%以上，辅助督办环保检查督查发现问题的整改1 000余项。同步协助开展长江、黄河等重点流域33家企业生态环保“回头看”发现问题的督促整改，基本实现废水达标排放，未发生一般及以上级别的污染和生态破坏事件。

4 结语

石化行业稳定发展带来的污染排放新增压力仍将处于高位水平。在发展生态文明、建设美丽中国的时代发展趋势下，石化企业作为污染排放主体，面临着“绿色转型”与环保管理革新。运用先进数字化技术实现石化企业环保管理体系的创新，是互联网高速发展时代的必然举措。数字化浪潮为石化行业推进绿色革命带来了前所未有的历史机遇，数字化技术的高速发展正加速赋能石化企业节能减排，实现“绿色转型”。因绿色革命驱动的环保业务需求可进一步采用智能传感、智能物联等先进技术，实现环保管控主体基于网际协议（IP）的精准感知，打造企业环保数字孪生，更精准支撑管理与决策。进一步，可应用大数据、云计算、虚拟现实/增强现实（VR/AR）、深度学习等技术，构建生产与生态的环境共享平台，助推石化人、石化企业与社会、生态共享和谐。