今年夏天，全國(guó)多地?zé)崂?、干旱等天氣頻發(fā)，再次為全社會(huì)敲響警鐘：氣候變暖已“亮起紅燈”，減碳減排刻不容緩。國(guó)際能源組織數(shù)據(jù)顯示，2021年中國(guó)工業(yè)領(lǐng)域的碳排放占總量的40%，工業(yè)減碳是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵，而涉及電力、石化、化工、建材等多個(gè)能源密集型產(chǎn)業(yè)的過(guò)程工業(yè)則是其中的重中之重。西門子通過(guò)將數(shù)字化與綠色化深度融合，以工藝過(guò)程數(shù)字孿生技術(shù)(PSE)為核心，從全產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排提效、清潔能源拓展應(yīng)用、碳捕集利用與封存三個(gè)維度，打造了一體化的低碳技術(shù)架構(gòu)與工藝方案，為過(guò)程工業(yè)碳減排按下“加速鍵”。
減排增效，加速傳統(tǒng)行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型
過(guò)程工業(yè)的特點(diǎn)是大規(guī)模、連續(xù)化生產(chǎn)，因生產(chǎn)流程復(fù)雜、集成度高、工藝相對(duì)固化，所以低碳轉(zhuǎn)型過(guò)程中需要全流程相互配合，是一項(xiàng)實(shí)施難度極大的系統(tǒng)工程。為流程行業(yè)企業(yè)建立生產(chǎn)全過(guò)程的數(shù)字孿生， 通過(guò)現(xiàn)實(shí)與虛擬世界的實(shí)時(shí)交互與迭代優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)核心生產(chǎn)工藝優(yōu)化、生產(chǎn)過(guò)程精準(zhǔn)預(yù)測(cè)與控制、設(shè)備全生命周期管理、產(chǎn)品質(zhì)量追溯與管控等功能，可以大幅優(yōu)化生產(chǎn)效率、提升能源利用效率，實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型。
西門子PSE 擁有先進(jìn)的多維度精細(xì)建模、動(dòng)態(tài)仿真和實(shí)時(shí)優(yōu)化技術(shù)。利用PSE工藝建模平臺(tái)gPROMS ，企業(yè)能夠在整個(gè)工廠生命周期內(nèi)，建立生產(chǎn)工藝的機(jī)理模型，并結(jié)合動(dòng)態(tài)生產(chǎn)數(shù)據(jù)持續(xù)優(yōu)化工藝、自動(dòng)操控生產(chǎn)參數(shù)、確保系統(tǒng)實(shí)時(shí)處于最優(yōu)的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)“卡邊操作”，從而不斷提高生產(chǎn)效率、降低能耗與碳排放。
在助力傳統(tǒng)行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的過(guò)程中，PSE的應(yīng)用價(jià)值已得到了實(shí)際驗(yàn)證。在天然氣液化與存儲(chǔ)領(lǐng)域，西門子基于豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)與設(shè)備知識(shí)，利用PSE gPROMS平臺(tái)，助力國(guó)內(nèi)某石化企業(yè)實(shí)現(xiàn)了科學(xué)排產(chǎn)、實(shí)時(shí)優(yōu)化、開車輔助、工藝安全保障、BOG管理等功能，為該企業(yè)帶來(lái)了1.51%的液體產(chǎn)品提升率。對(duì)于這家日外輸量達(dá)千萬(wàn)級(jí)別的場(chǎng)站而言，此次優(yōu)化將帶來(lái)每年約2億元人民幣效益的提升。
降本提速，推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程
要想從源頭實(shí)現(xiàn)低碳、乃至零碳生產(chǎn)，供給側(cè)改革的重要性不容忽視。氫能源因儲(chǔ)量大、污染小、效率高，被譽(yù)為“ 終極清潔能源”，是實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、清潔能源替代的重要抓手。
當(dāng)前，制約氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一是如何降低成本，亟需通過(guò)需求端培養(yǎng)，有效拉動(dòng)供給端，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?yīng)。西門子PSE氫能產(chǎn)業(yè)鏈工藝仿真技術(shù)，通過(guò)在虛擬空間模擬氫能開發(fā)、應(yīng)用的全過(guò)程，能夠大幅降低新技術(shù)、工藝的開發(fā)、運(yùn)營(yíng)成本，緩解企業(yè)發(fā)展氫能的成本之憂，加速氫能產(chǎn)業(yè)的普及和規(guī)模化進(jìn)程。
某汽車品牌在氫燃料電池車輛的設(shè)計(jì)過(guò)程中使用了西門子SPSE模擬優(yōu)化技術(shù)，通過(guò)全工藝流程的虛擬仿真，大幅度減少了車輛開發(fā)過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)次數(shù)，從而縮短了新技術(shù)商業(yè)化時(shí)間，降低了電池堆成本，降低了整個(gè)項(xiàng)目的開發(fā)成本。西門子gPROMS平臺(tái)強(qiáng)大的動(dòng)態(tài)模擬仿真優(yōu)化功能，還為該品牌實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)雜的車輛運(yùn)行工況、可再生能源發(fā)電的高動(dòng)態(tài)性進(jìn)行高效分析、便捷控制，從而有效提升運(yùn)營(yíng)效率、降低運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。
循環(huán)利用，打通零碳最后一公里
在中國(guó)能源結(jié)構(gòu)仍以化石能源為主體的背景下，碳捕集、利用與封存(CCUS)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)化石能源凈零排放、保障電力穩(wěn)定供應(yīng)的重要途徑。CCUS能夠把生產(chǎn)過(guò)程中排放的二氧化碳進(jìn)行捕集提純，繼而投入到新的生產(chǎn)過(guò)程中，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)再利用，并打通零碳的“最后一公里”。
西門子PSE gCCS是全球首個(gè)專為完整CCS鏈設(shè)計(jì)的建模軟件。這一高保真系統(tǒng)碳捕集封存解決方案，可模擬從燃料燃燒到二氧化碳捕捉、壓縮和運(yùn)輸，再到注入的全生命周期。該軟件基于西門子PSE gPROMS先進(jìn)過(guò)程建模平臺(tái)，運(yùn)用精密模型算法，能夠建立高保真的現(xiàn)實(shí)模型，為企業(yè)提供制定決策的可靠依據(jù)，有效避免工藝過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤，帶來(lái)浪費(fèi)。
從傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化到碳管理， PSE正為過(guò)程工業(yè)的減碳之旅帶來(lái)強(qiáng)勁動(dòng)力。展望未來(lái)，西門子也將以咨詢規(guī)劃為先導(dǎo)，以數(shù)字孿生為核心，幫助不同行業(yè)企業(yè)量身打造低碳戰(zhàn)略路線，做好綠色智能制造的領(lǐng)先踐行者與布道者，幫助更多過(guò)程工業(yè)用戶解決減碳難題，推動(dòng)中國(guó)工業(yè)邁向高質(zhì)量、綠色與可持續(xù)發(fā)展。
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