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廣皓天
施耐德電氣 UK&I 咨詢解決方案經(jīng)理 Kevin Jones 表示，如果沒有更智能的設(shè)計，就不可能存在高效、低碳的基礎(chǔ)設(shè)施。這正是為什么數(shù)字孿生的擴散在各個行業(yè)中獲得動力的原因。
作為物理對象或過程的虛擬表示，數(shù)字孿生(Digital Twins)可實現(xiàn)一系列實時洞察，從而提高質(zhì)量、性能、生產(chǎn)力和能源效率。數(shù)字孿生本身并不是最終結(jié)果、產(chǎn)品、成果或技術(shù)。它是一個動態(tài)的、數(shù)據(jù)支持的框架，可作為業(yè)務(wù)推動者，利用現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)解決現(xiàn)實世界的問題。
其中一項挑戰(zhàn)是可持續(xù)性。為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，工業(yè)將越來越依賴電氣基礎(chǔ)設(shè)施作為最綠色的能源，政府和企業(yè)正在意識到在全電動世界中提高性能的想法。雖然數(shù)字孿生在建筑和汽車等行業(yè)中變得司空見慣，但其在電氣工程和能源管理方面的潛力尚未實現(xiàn)。
電氣設(shè)計中可持續(xù)性的雙重觀點
根據(jù) IEA(國際能源署)的數(shù)據(jù)，到 2040 年，用電量將翻一番，至少達(dá)到最終能源消耗的 40%，太陽能和風(fēng)能發(fā)電量將增加 6 倍。然而，當(dāng)今的配電系統(tǒng)效率低下。未來的答案在于更具創(chuàng)新性的設(shè)計，輔以數(shù)字孿生等數(shù)字技術(shù)，這些技術(shù)提供了一種安全的方式來模擬變化以及測試、開發(fā)和發(fā)展系統(tǒng)，而無需高額資本支出。當(dāng)必須實現(xiàn)雄心勃勃的凈零目標(biāo)時，數(shù)字雙胞胎提供了無數(shù)的節(jié)能機會。
例如，直布羅陀巨巖歷來嚴(yán)重依賴發(fā)電機，但也將其視為實現(xiàn)凈零排放的障礙。使用數(shù)字孿生，他們可以設(shè)計電池存儲解決方案并運行模擬以提高效率。下一階段是支持人工智能的自動化——適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)電力需求的自適應(yīng)控制策略，設(shè)定每日可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，例如每日碳產(chǎn)量限制。
同樣，一家大型化工公司最近的一個項目使用數(shù)字孿生來模擬現(xiàn)場太陽能光伏發(fā)電、電池儲能和加熱系統(tǒng)調(diào)整對能源消耗的影響。借助數(shù)字孿生，可以對此類策略進(jìn)行建模，從而了解網(wǎng)絡(luò)在不同場景下的行為方式及其性能。
消除復(fù)雜性
雖然用于能源管理的數(shù)字孿生技術(shù)一直備受關(guān)注，但其潛力尚未充分發(fā)揮。造成這種情況的一個原因是創(chuàng)建數(shù)字孿生的復(fù)雜性，需要特定技能來可靠地模擬復(fù)雜的流程和系統(tǒng)。雖然初始化數(shù)字孿生確實需要專業(yè)知識，但“事后”更容易管理。
因此，所涉及的初始復(fù)雜性不應(yīng)被視為障礙，尤其是當(dāng)專家可以建立和提供組織所需的培訓(xùn)以在整合后管理孿生的責(zé)任時。
雖然可持續(xù)性是目前的熱門話題，但數(shù)字雙胞胎對工業(yè)環(huán)境中電氣系統(tǒng)的價值延伸得更遠(yuǎn)。例如，《工作電力法》對所有建筑物的文件要求做出了具體參考，其中單線圖是一項基本要求。盡管建筑物控制的這一長期需要的方面，保持這些是最新的、可訪問的，并保持對它們是事實代表的信心一直是具有挑戰(zhàn)性的。這再次證明了適當(dāng)?shù)臄?shù)字孿生的價值。
建立一個更容易更新并且可以添加元素和特性的電氣系統(tǒng)模型使其成為強大的仿真工具和用于其他目的的最新信息的可靠來源。這消除了定期收集昂貴且耗時的數(shù)據(jù)的需要。借助數(shù)字孿生，例如與承包商共享跨項目的電氣系統(tǒng)的真實視圖，因此每個人都在為一個通用框架工作。
實現(xiàn)任何目標(biāo)的第一步是了解您當(dāng)前的狀態(tài)，以便您可以設(shè)計有影響力和可衡量的策略。數(shù)字工具提供了在虛擬環(huán)境中試駕不同路線所需的可見性，從而為實際旅程選擇最有效的路線。我們知道，這種復(fù)雜的能源管理技術(shù)已經(jīng)被用于為電動汽車提供動力，而這只有通過使用數(shù)字孿生才能實現(xiàn)。盡管有明顯的好處，但這種類型的電氣建模在工業(yè)中仍然不常見。
問題是，當(dāng)好處已經(jīng)如此明顯且潛力如此巨大時，為什么不使用這項技術(shù)？無論猶豫的原因是什么，回答可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的緊迫性肯定會讓數(shù)字孿生技術(shù)值得認(rèn)真考慮。如果不是現(xiàn)在，那什么時候呢？
原標(biāo)題：數(shù)字孿生在電氣工程和能源管理方面的潛力
浙公網(wǎng)安備 33010602000006號
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