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施耐德電氣：如何通過聯(lián)合仿真解鎖工廠設(shè)計(jì)和運(yùn)營潛力？

2025-03-05 09:39:15來源：施耐德電氣關(guān)鍵詞：施耐德電氣閱讀量：19778

　　在全球邁向低碳未來的進(jìn)程中，推動燃燒型能源系統(tǒng)的電氣化轉(zhuǎn)型發力，為那些因生產(chǎn)特性而依賴化石燃料行業(yè)優勢領先，帶來了可持續(xù)發(fā)展的新契機(jī)。行業(yè)專家們正全力以赴共創美好，尋找化石燃料的替代方案推動並實現，并借助先進(jìn)的數(shù)字化控制技術(shù)，更好地管理溫室氣體排放協調機製，滿足日益嚴(yán)格的環(huán)境信息化、社會與公司治理(ESG)要求，加速可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的落地實踐者。在此過程中取得明顯成效，電力與工藝仿真技術(shù)成為關(guān)鍵助力。

　　德勤的研究顯示數據，低碳轉(zhuǎn)型的核心在于工業(yè)流程創新的技術、生產(chǎn)空間和運(yùn)輸車隊(duì)的電氣化與脫碳化發揮。一項(xiàng)針對制造商的調(diào)查顯示，近45%的企業(yè)計(jì)劃在2035年前實(shí)現(xiàn)流程的電氣化更加堅強。為此與時俱進，制造商正大力投資，采用生物質(zhì)能初步建立、太陽能綜合運用、水能和地?zé)崮艿瓤稍偕茉矗瑸楣I(yè)生產(chǎn)注入綠色動力的方法。

　　然而實事求是，從燃燒型和蒸汽動力系統(tǒng)向電氣化系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型進(jìn)展緩慢。即使對于技術(shù)嫻熟的工程和工廠設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)來說落到實處，成功替代燃燒源也是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)服務水平。脫碳轉(zhuǎn)型需要投入大量工程和設(shè)計(jì)資源，以實(shí)現(xiàn)工廠新資產(chǎn)及現(xiàn)有資產(chǎn)的電氣化技術創新，這無疑是一項(xiàng)成本高昂的挑戰(zhàn)處理方法。

　　施耐德電氣認(rèn)為，應(yīng)對氣候變化需要一場根本性變革持續向好，以及思維模式的全面轉(zhuǎn)型習慣。我們必須敢于突破傳統(tǒng)，探索前所未有的創(chuàng)新路徑進一步推進，通過數(shù)字化與電氣化的深度融合導向作用，實(shí)現(xiàn)真正意義上的可持續(xù)影響力。電力和工藝流程仿真(聯(lián)合仿真)能夠顯著提升對新舊設(shè)備運(yùn)營狀況的洞察力應用的選擇。此外，該技術(shù)還能助力工程師在設(shè)計(jì)最終確定前左右，充分掌握新技術(shù)適用性的關(guān)鍵信息背景下，從而優(yōu)化決策，降低風(fēng)險(xiǎn)可靠保障。

　　掌握電力和工藝流程聯(lián)合仿真的四大關(guān)鍵要點(diǎn)

　　一體化的電力和工藝流程仿真能夠?qū)に嚵鞒坦┡潆姷母鞣N運(yùn)行及設(shè)計(jì)場景進(jìn)行測試自然條件，對新建項(xiàng)目和改造項(xiàng)目均有重要價值。對于新建項(xiàng)目開展，它可以通過基于模擬運(yùn)行的電力需求計(jì)算互動互補，優(yōu)化電解槽尺寸，從而加速工藝電氣化意向。對于改建項(xiàng)目意料之外，它可以通過回路測試和減少停機(jī)時間來提高工廠運(yùn)行時間。

　　具體而言發展空間，聯(lián)合仿真可為運(yùn)營管理者和工程師提供更高效的方式進(jìn)行如下操作：

　　1.深度分析：通過聯(lián)合仿真技術(shù)效果，研究工藝擾動對配電的影響有所應，以及電力擾動對工藝生產(chǎn)產(chǎn)生的波動，并使用具有代表性的數(shù)據(jù)(如天氣合作關系、太陽能著力提升、氫/氨目標(biāo)以及相互依存關(guān)系)進(jìn)行分析；

　　2.精準(zhǔn)優(yōu)化：根據(jù)工藝需求傳遞、平準(zhǔn)化成本最小化(LCOH融合、LCOE、LCOA)等目標(biāo)相關性，設(shè)計(jì)并優(yōu)化電力分配規劃，通過減少有功/無功損耗和發(fā)電機(jī)組燃料成本，挖掘電力節(jié)能潛力可以使用；

　　3.智能策劃：在電解槽運(yùn)行和氫氣生產(chǎn)分配中進入當下，結(jié)合工藝輸入和目標(biāo)函數(shù)，優(yōu)化電力流動效高化；

　　4.效益最大化：通過計(jì)算氫氣/熱能的平準(zhǔn)化成本新體系，實(shí)現(xiàn)從能源生產(chǎn)到轉(zhuǎn)換的全生命周期管理，同時基于工藝需求調(diào)整發(fā)電規(guī)模創造，以最小化總擁有成本不難發現。

　　精確的聯(lián)合仿真帶來穩(wěn)定性、安全性并節(jié)約成本

　　聯(lián)合仿真使工程團(tuán)隊(duì)能夠在問題發(fā)生之前測試設備製造、觀察和模擬控制假設(shè)發展需要，并預(yù)見潛在問題。它進(jìn)一步幫助工程師在虛擬世界的“安全港”中檢查和分析操作和設(shè)備管理。憑借更精確的仿真和基于數(shù)據(jù)的敏銳洞察顯示，聯(lián)合仿真有助于實(shí)現(xiàn)質(zhì)量、電力和電網(wǎng)控制的穩(wěn)定性效率和安，通過幫助理解偏差設計能力、工藝變化和控制偏移提升安全性，通過優(yōu)化效率深入開展、可靠性和產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)營更為一致，并通過通過管理熱能和能源節(jié)約成本。

　　仿真精確度取決于保真度技術的開發、時間分辨率和同步性三大要素研究與應用。由于電氣仿真的時間戳以毫秒為單位，而工藝仿真則以秒到分鐘為單位不斷發展，研究工作需要精確的時間同步積極影響。聯(lián)合仿真恰好能夠滿足這一需求。作為一種使能技術(shù)集成，它將系統(tǒng)各部分的獨(dú)立仿真組合起來重要手段，實(shí)現(xiàn)對耦合系統(tǒng)的全局仿真互動講。

　　施耐德電氣AVEVA工藝模擬仿真平臺(AVEVA Process Simulation & Dynamic Simulation)和ETAP暫態(tài)穩(wěn)定性分析功能的結(jié)合提供了一種更簡單、更直接的方法像一棵樹，用于識別工藝生產(chǎn)中的效率提升和優(yōu)化機(jī)會過程中。其中，AVEVA工藝模擬仿真平臺(AVEVA Process Simulation & Dynamic Simulation)用于處理瞬態(tài)非穩(wěn)態(tài)過程(即動態(tài)狀態(tài)引擎)評估能運用，ETAP用于處理瞬態(tài)非穩(wěn)態(tài)電氣(即瞬態(tài)穩(wěn)定性引擎)評估達到。該聯(lián)合仿真平臺與其仿真應(yīng)用套件相結(jié)合，將物理工廠數(shù)字化為機(jī)理孿生模型不可缺少，從而為設(shè)施提供高效節(jié)能蓬勃發展、安全和可持續(xù)的解決方案。

　　結(jié)合AI技術(shù)的聯(lián)合仿真助力簡化工廠設(shè)計(jì)并優(yōu)化運(yùn)營

　　統(tǒng)一的集成化電力和工藝仿真模型能夠簡化工廠設(shè)計(jì)并優(yōu)化運(yùn)營積極回應。此外重要性，將聯(lián)合仿真與人工智能和第一性原理建模技術(shù)相結(jié)合，可以為實(shí)時多種場景、數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策支持鋪平道路多元化服務體系，同時也有助于開發(fā)有效的操作員培訓(xùn)方案。

　　施耐德電氣項(xiàng)目數(shù)據(jù)顯示擴大公共數據，通過將工藝性能和電能消耗進(jìn)行整合管理深度，企業(yè)的資本支出將減少20%、停機(jī)時間減少15%核心技術體系、碳足跡減少7%～12%開拓創新，同時盈利能力增加3%。通過部署這些能夠進(jìn)行根本原因分析必然趨勢、提供切換計(jì)劃驗(yàn)證促進善治、跟蹤資產(chǎn)管理，以及提供成本優(yōu)化和基于模型驗(yàn)證的工具(所有功能均可實(shí)時實(shí)現(xiàn))的方法，工廠就可以借助可靠且可操作的數(shù)據(jù)實事求是，充分釋放其脫碳潛力。

　　在工業(yè)脫碳的征程中落到實處，聯(lián)合仿真技術(shù)正成為解鎖工廠設(shè)計(jì)與運(yùn)行潛力的關(guān)鍵鑰匙，助力企業(yè)邁向綠色十分落實、高效倍增效應、可持續(xù)的未來。

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