能源与双碳

钢厂是个奇特的地方：它既是耗能大户，也是发电厂。

生产过程会副产三种可燃气体，烧掉一部分自用，剩下的送自备电厂发电。很多钢厂相当比例的用电，来自烧自己的煤气。

理解这个"自循环"，就理解了钢厂能源系统为什么值得单独做优化。

能源介质网络

三种副产煤气的性格完全不同：

余热余能：让网络更复杂，也更有优化空间

钢厂到处是高温和高压，主要回收手段：

• 干熄焦（CDQ）——用惰性气体冷却红焦并回收热量产蒸汽
• 高炉炉顶余压发电（TRT）——利用炉顶煤气的压力驱动透平发电
• 烧结余热回收——回收烧结矿冷却废气的热量
• 转炉汽化冷却与煤气回收——回收烟气显热与化学能
• 加热炉烟气余热——预热助燃空气或产蒸汽

这些装置回收的能量以蒸汽或电的形式回到能源网络。从优化角度看，它们让网络拓扑多了很多能量回流路径——也就多了更多可调度的自由度。

吨钢综合能耗：先对齐口径再比较

因为能源种类繁多，要比较就必须换算到统一口径，通常折成"千克标准煤/吨钢"。

三个必须先说清楚的口径问题：

• 统计边界——算不算焦化、烧结？算不算自备电厂？边界不同数字差很多
• 折算系数——电力折标煤有等价值和当量值两种算法，结果差异显著
• 工序能耗 vs 综合能耗——前者是单工序的，后者是全厂的

大部分能耗对标的争议，不是出在数据上，是出在边界和口径上。

这条对系统设计有直接启示：任何涉及能耗/碳排的计算，边界定义必须显式建模、可配置、可追溯，不能硬编码。

碳核算：RAG + 结构化计算

基本公式简单到不像话：

排放量 = 活动数据 × 排放因子

复杂性全在边界和方法学：

• 范围一（直接排放）——燃料燃烧 + 工业过程
• 范围二（间接排放）——外购电力、热力
• 范围三——上下游供应链，最难核算

从系统角度，碳核算是「RAG + 结构化计算」的教科书案例：

• 方法学、边界定义、排放因子选取是文本（需要检索与解析）
• 活动数据是结构化的计量读数（确定性计算）
• 输出是一份需要经得起审计的报告（全程可追溯）

这个结构跟第 6 章的符合性判定完全同构——两个场景在架构上是一回事。

为什么这块的需求最刚性

两条制度线同时施压：

国内碳市场——纳入行业的企业获得配额，超出要买、低于可卖。碳排放从"环保指标"变成了有明确价格的成本项。

碳边境调节机制——出口到实施该机制的地区，需要就产品隐含碳排放缴费或提交证明。钢铁是首批覆盖的产品之一。

对企业的直接影响是：必须能拿出产品级、可核查的碳足迹数据。这不是"大概估算一下"能应付的。

所以能碳类应用的需求不是"做了更好"，而是"不做出不了货"。合规驱动的需求，确定性远高于效率驱动的需求——这是它在 12 个场景里工程风险最低、启动最容易的根本原因。

错峰：价值最直接，但约束最多

工业电价按时段分峰谷，价差可能达到数倍。对电耗巨大的电弧炉，什么时候冶炼直接影响成本。

但这不是简单的"谷时多干活"：

• 订单交期不能违约
• 连铸浇次不能中断
• 钢包和炉衬有热状态约束（停太久要重新烘烤）
• 人员班次安排

所以它本质上又是一个多目标、带时间窗、带序列约束的调度问题——跟第 3 章讲的排程问题高度重叠。实践中这两件事往往会合并成同一个求解器，只是目标函数里多了一项电费。