近日，“2024年水電解制氫創(chuàng)新發(fā)展論壇”在無錫舉行，施耐德電氣受邀參會，向行業(yè)專家、企業(yè)伙伴等一眾與會嘉賓展示了覆蓋綠氫耦合化工全流程的數(shù)字化解決方案，并從五大維度分享了如何以“工藝+電力”的數(shù)字孿生賦能綠氫生產(chǎn)，為業(yè)內(nèi)綠電氫氨醇項(xiàng)目建設(shè)提供了先進(jìn)范本。
被譽(yù)為“21世紀(jì)終極能源”的氫能，具備清潔低碳、可再生等特性，在實(shí)現(xiàn)全球“碳中和”目標(biāo)進(jìn)程中發(fā)揮著重要作用。我國高度重視綠色生產(chǎn)力的發(fā)展，近年來不斷加快氫能產(chǎn)業(yè)布局。今年政府工作報(bào)告提出“大力推進(jìn)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)，加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力”，其中要“加快前沿新興氫能等產(chǎn)業(yè)發(fā)展”?？梢姎淠?，尤其是通過可再生能源制備的綠氫，已然成為推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵一環(huán)。
然而，除了受水電解制氫等制氫技術(shù)限制，綠氫制取項(xiàng)目還普遍面臨著安全性不可控、經(jīng)濟(jì)性不佳等痛點(diǎn)。究其原因，正是綠電制氫及合成氨等工藝流程不可控所致。為此，企業(yè)亟需利用可覆蓋設(shè)計(jì)與運(yùn)營考量的數(shù)字化解決方案，集成各個(gè)工藝流程的不同系統(tǒng)，打造安全可控、經(jīng)濟(jì)高效的產(chǎn)業(yè)鏈條。
以數(shù)字化解決方案貫穿綠氫耦合化工全流程
會上，在“綠電氫氨醇一體化項(xiàng)目中的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用”的主題演講中，施耐德電氣數(shù)字化解決方案經(jīng)理宮達(dá)人指出：“可再生能源的波動性和間歇性、高能量損耗，是當(dāng)下風(fēng)光綠電氫化工項(xiàng)目在生產(chǎn)與消納過程中的兩大挑戰(zhàn)。要想實(shí)現(xiàn)投資產(chǎn)出效益平衡的同時(shí)，兼顧生產(chǎn)安全與連續(xù)性，企業(yè)一方面需要提升用(綠)電端、用(綠)氫端、化工等流程的上下游適應(yīng)性，通過實(shí)現(xiàn)端到端流程設(shè)備之間的耦合聯(lián)動，達(dá)到動態(tài)平衡;另一方面，還需對綠氫供應(yīng)鏈每一環(huán)節(jié)的用能加以優(yōu)化，通過減少可再生能源的冗余，降低總體單位排放，提升整體能效。”
作為業(yè)內(nèi)首家實(shí)現(xiàn)電力和工藝聯(lián)動的數(shù)字化解決方案提供商，施耐德電氣基于貫穿能源“源網(wǎng)荷儲”、“風(fēng)光發(fā)電綠氫綠化工”全場景的一體化設(shè)計(jì)與運(yùn)營數(shù)字化總體解決方案，集成發(fā)電、儲能、電網(wǎng)、制氫、合成氨等獨(dú)立的數(shù)字化系統(tǒng)，從橫、縱、時(shí)、動、合五大維度實(shí)現(xiàn)了綠電綠氫綠化工上下游的整體設(shè)計(jì)和協(xié)同運(yùn)維。
● 橫：施耐德電氣AVEVA Process Simulation(APS)工藝數(shù)字孿生平臺能夠?qū)G電氫氨醇全流程進(jìn)行建模仿真，包括發(fā)/輸電、制氫工藝和化工合成等，橫向覆蓋從電氫耦合到氫化(工)耦合全生產(chǎn)流程。
● 縱：針對電解槽的生產(chǎn)、用能和集群控制等方面的需求，施耐德電氣提供涵蓋硬件設(shè)備、微網(wǎng)和(工藝端)全廠DCS在內(nèi)的數(shù)字化解決方案，能夠滿足客戶從互聯(lián)互通的產(chǎn)品到邊緣控制，再到應(yīng)用、分析與服務(wù)，三個(gè)應(yīng)用層級的綠色智能化升級。
● 時(shí)：憑借以生產(chǎn)過程機(jī)理為基礎(chǔ)的工藝生產(chǎn)流程數(shù)字孿生，施耐德電氣通過融合模擬仿真、一體化工程、數(shù)字化交付、施工和材料管理等，幫助企業(yè)打破數(shù)據(jù)孤島和工作流程單線性，實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營到維護(hù)的一致性與優(yōu)化性。
● 動：利用數(shù)字孿生仿真技術(shù)，企業(yè)能夠?qū)Χ鄤討B(tài)場景進(jìn)行建模，包括天氣、設(shè)備、流程等，通過判定當(dāng)前狀態(tài)并預(yù)測未來走勢，從而優(yōu)化決策，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)端與運(yùn)營端的一體化、前瞻性、自治性、全面性。
● 合：施耐德電氣協(xié)同跨專業(yè)領(lǐng)域，通過聯(lián)合AVEVA Process Simulation工藝數(shù)字孿生平臺與ETAP電氣系統(tǒng)數(shù)字孿生平臺，將“工藝+電力”的整合從設(shè)計(jì)端擴(kuò)展到運(yùn)營端，幫助客戶實(shí)現(xiàn)從工藝控制到電力能源管理的全局安全協(xié)同與效率提升。
打造電氫氨一體化項(xiàng)目全球樣本，引領(lǐng)綠氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展
目前，在中國乃至全球范圍內(nèi)，施耐德電氣AVEVA Process Simulation工藝數(shù)字孿生平臺已成功應(yīng)用于多個(gè)可再生能源制綠氫綠化工項(xiàng)目中，包括風(fēng)光發(fā)電制氫制氨一體化項(xiàng)目、水電解制氫以及合成氨項(xiàng)目等，為眾多頭部企業(yè)提供工藝初始設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)模擬仿真、在線關(guān)鍵設(shè)備性能檢測、數(shù)據(jù)采集和預(yù)測性維護(hù)，以及基于動態(tài)工藝模擬仿真基礎(chǔ)上的操作員仿真模擬培訓(xùn)等，實(shí)現(xiàn)了貫穿項(xiàng)目全生命周期的數(shù)智化躍升。
其中，施耐德電氣正攜手水木明拓(達(dá)茂)氫能源科技有限公司圍繞電氫氨動態(tài)聯(lián)合仿真項(xiàng)目，打造從綠電到綠氫再到綠氨的全流程優(yōu)化業(yè)務(wù)。施耐德電氣通過AVEVA工藝數(shù)字孿生平臺和ETAP 電氣系統(tǒng)數(shù)字孿生平臺的聯(lián)合仿真工程研究、工程技術(shù)專家的工況場景分析服務(wù)等，實(shí)現(xiàn)了工藝流程和電力流程的連動，繼而助力水木明拓規(guī)劃包括制氫工藝流程、儲能在內(nèi)的合理系統(tǒng)配置以及控制策略，從而提高系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。
《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021—2035年)》提出，到2035年，形成氫能產(chǎn)業(yè)體系，構(gòu)建涵蓋交通、儲能、工業(yè)等領(lǐng)域的多元?dú)淠軕?yīng)用生態(tài)。不難預(yù)見在未來的終端能源消費(fèi)中，可再生能源制氫的比重將顯著提升，支撐我國能源綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展。立足氫能企業(yè)的真實(shí)需求，施耐德電氣將依托自身豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的數(shù)字技術(shù)，賦能更多可再生能源制氫項(xiàng)目的建設(shè)，為我國綠氫產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展不斷注入綠色動能。
（來源：施耐德電氣）
