数字技术能为传统高耗能行业带来怎样的改变？一张基于工业互联网平台开出的数字化“药方”，正助力广西、山东、新疆等地重点企业实现电解铝工艺管控的标准化智能化，可为企业带来数千万元年化节降效益。
近日召开的“2023·广域铭岛电解铝高质量发展论坛”上，广域铭岛解决方案专家分享了数字化节能降碳“术”，引发行业顶级专家学者及业界代表们的深入探讨。
以数字化方式实现电解槽工艺自优化
铝是金属里面仅次于钢铁的重要战略资源，是发展航空航天、新能源汽车、动力电池、电子信息制造等新兴产业的重要支撑。
相关数据显示，当前我国电解铝行业吨铝综合电耗在13300多千瓦时，运行产能稳定在4000多万吨，是工业领域绝对的耗电大户，也是国家“双碳”目标下节能治理的重要环节。
在节能降碳上，行业中有不同的探索路径，包括低碳冶炼技术、清洁能源电解、节能槽设计等，其中电解槽工艺数字化管控是有效且必要的手段。
“电解槽电解过程用电占吨铝电耗的90%，但传统企业在电解槽工艺管控上，难以摆脱依赖个人经验的泥潭，使得工艺标准不统一、执行不到位，易出现槽况不稳而导致电耗增加。通过数字化管控可以有效解决这些问题。”
广西百矿集团工艺研究专家易勇厅介绍，百矿集团与广域铭岛共同探索数字化节能降碳，基于Geega（际嘉）工业互联网平台，搭建了电解铝智能分析平台，集成电解槽槽控数据、质量化验数据、温度等测量数据等多环节数据，以槽状态、工艺参数和槽分类三大标准对电解槽做综合判断，并给出操作建议，有效解决了“有监控没结论、人工判断随意性大”等问题。
▲百矿集团德保基地
不仅如此，通过数字化方式还可以实现电解槽工艺的自优化。广域铭岛节能降碳解决方案专家黄勇彪介绍，数字化的工艺管控除了要标准化，更要智能化。“在工艺知识、经验数字化封装的基础上，运用机器学习和统计学的理论和方法，可以持续挖掘潜在优化空间，并通过数字化闭环管控进行固化、沉淀，完成滚动寻优。”
在百矿德保基地，上述数字化智能化的工艺管控，落地实施不到一年即获得超2500万节降效益，实现“一个平台，两大改变，三大提升”——即建立一个具有电解铝行业特色的大数据智能分析平台，改变工艺决策思路和知识传递沉淀，提升管理水平、决策效率和经济效益。
通过炉膛仿真辅助工艺提升
“工艺管控的标准化和智能化，本质是基于现有的数据沉淀和专家经验，以数字化方式来做固化和提升。但我们还可以做‘增项’，实现更深度数字赋能。”广域铭岛基于Geega（际嘉）平台的数据采集和解析能力，开发电解槽炉膛仿真系统，通过槽况监测和分析指导电解槽工艺管控。
炉膛是电解槽启动初期在内部四周生成的一层固体结壳。规整的炉膛可起到保温作用，降低电解槽热损，减少能量输出，同时也能保护电解槽侧部不被熔融电解质腐蚀，增加槽寿命。因此，对炉膛进行动态监控，能给工艺管控和电解槽管理提供有效决策指导。
“实现炉膛的动态在线监测很难，因为电解槽内部900多度高温和强磁场，有很多无法直接用数学模型表达和量化的非物理量，比如内部的热对流、热辐射方式和比例等。”广域铭岛电解铝专家赫耕介绍，由广域铭岛自主打造炉膛仿真系统，基于三钢温度、电解槽实时运行数据、工艺参数，运用算法、大数据、机器学习，可以得到电解槽内部炉膛变化趋势，实现高时效性的炉膛仿真，为电解槽的长期高效稳定运行提供数据支撑，保证产量与质量、减少热损失、节约电耗、延长槽龄。
目前，炉膛仿真系统应用在部分电解铝厂，已取得了良好成效，正在更多生产基地进行应用和推广。
▲百矿集团德保基地数字孪生工厂
同时，孪生辅助决策的方式，也从设备层扩大到产线、车间、整厂及集团。在百矿集团，广域铭岛助力企业构建了数字孪生铝厂和电厂，实现了数字世界对物理世界的实时还原和反向指导。“在电解铝、钢铁、焦化、磷化工等高耗能行业，孪生、运筹优化、AI算法、机器学习等数字技术还将有广阔的应用空间。”
从能源密集型向环保型转变，从低效生产到高效生产，电解铝行业正经历着蜕变。广域铭岛将携手更多的“创变者”和“攀登者”，持续为行业数字化发展贡献更高价值的解决方案，同时基于高耗能行业共性特点，加速数字技术赋能，推动高耗能行业实现绿色低碳的进化。
