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              進博會專題
              PLM

              全生命周期工藝仿真為過程工業減碳按下“加速鍵”

                2022年09月21日  

                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?;?。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?;M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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