全生命周期工藝仿真為過程工業減碳按下“加速鍵”
http://www.moduwu.com 2022-09-23 09:35 來源：西門子工業業務領域
今年夏天，全國多地熱浪、干旱等天氣頻發，再次為全社會敲響警鐘：氣候變暖已“亮起紅燈”，減碳減排刻不容緩。國際能源組織數據顯示，2021年中國工業領域的碳排放占總量的40%，工業減碳是實現“雙碳”目標的關鍵，而涉及電力、石化、化工、建材等多個能源密集型產業的過程工業則是其中的重中之重。西門子通過將數字化與綠色化深度融合，以工藝過程數字孿生技術（PSE）為核心，從全產業節能減排提效、清潔能源拓展應用、碳捕集利用與封存三個維度，打造了一體化的低碳技術架構與工藝方案，為過程工業碳減排按下“加速鍵”。
減排增效，加速傳統行業低碳轉型
過程工業的特點是大規模、連續化生產，因生產流程復雜、集成度高、工藝相對固化，所以低碳轉型過程中需要全流程相互配合，是一項實施難度極大的系統工程。為流程行業企業建立生產全過程的數字孿生， 通過現實與虛擬世界的實時交互與迭代優化，實現核心生產工藝優化、生產過程精準預測與控制、設備全生命周期管理、產品質量追溯與管控等功能，可以大幅優化生產效率、提升能源利用效率，實現低碳轉型。
西門子PSE 擁有先進的多維度精細建模、動態仿真和實時優化技術。利用PSE工藝建模平臺gPROMS ，企業能夠在整個工廠生命周期內，建立生產工藝的機理模型，并結合動態生產數據持續優化工藝、自動操控生產參數、確保系統實時處于最優的工作狀態，實現“卡邊操作”，從而不斷提高生產效率、降低能耗與碳排放。
在助力傳統行業低碳轉型的過程中，PSE的應用價值已得到了實際驗證。在天然氣液化與存儲領域，西門子基于豐富的行業經驗與設備知識，利用PSE gPROMS平臺，助力國內某石化企業實現了科學排產、實時優化、開車輔助、工藝安全保障、BOG管理等功能，為該企業帶來了1.51%的液體產品提升率。對于這家日外輸量達千萬級別的場站而言，此次優化將帶來每年約2億元人民幣效益的提升。
降本提速，推進氫能產業化進程
要想從源頭實現低碳、乃至零碳生產，供給側改革的重要性不容忽視。氫能源因儲量大、污染小、效率高，被譽為“ 終極清潔能源”，是實現能源結構調整、清潔能源替代的重要抓手。
當前，制約氫能產業發展的關鍵因素之一是如何降低成本，亟需通過需求端培養，有效拉動供給端，實現規模化效應。西門子PSE氫能產業鏈工藝仿真技術，通過在虛擬空間模擬氫能開發、應用的全過程，能夠大幅降低新技術、工藝的開發、運營成本，緩解企業發展氫能的成本之憂，加速氫能產業的普及和規模化進程。
某汽車品牌在氫燃料電池車輛的設計過程中使用了西門子SPSE模擬優化技術，通過全工藝流程的虛擬仿真，大幅度減少了車輛開發過程中的實驗次數，從而縮短了新技術商業化時間，降低了電池堆成本，降低了整個項目的開發成本。西門子gPROMS平臺強大的動態模擬仿真優化功能，還為該品牌實現了對復雜的車輛運行工況、可再生能源發電的高動態性進行高效分析、便捷控制，從而有效提升運營效率、降低運營維護成本。
循環利用，打通零碳最后一公里
在中國能源結構仍以化石能源為主體的背景下，碳捕集、利用與封存（CCUS）技術是實現化石能源凈零排放、保障電力穩定供應的重要途徑。CCUS能夠把生產過程中排放的二氧化碳進行捕集提純，繼而投入到新的生產過程中，從而實現循環再利用，并打通零碳的“最后一公里”。
西門子PSE gCCS是全球首個專為完整CCS鏈設計的建模軟件。這一高保真系統碳捕集封存解決方案，可模擬從燃料燃燒到二氧化碳捕捉、壓縮和運輸，再到注入的全生命周期。該軟件基于西門子PSE gPROMS先進過程建模平臺，運用精密模型算法，能夠建立高保真的現實模型，為企業提供制定決策的可靠依據，有效避免工藝過程中出現嚴重錯誤，帶來浪費。
從傳統產業轉型、能源結構優化到碳管理， PSE正為過程工業的減碳之旅帶來強勁動力。展望未來，西門子也將以咨詢規劃為先導，以數字孿生為核心，幫助不同行業企業量身打造低碳戰略路線，做好綠色智能制造的領先踐行者與布道者，幫助更多過程工業用戶解決減碳難題，推動中國工業邁向高質量、綠色與可持續發展。
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