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数字孪生在电气工程和能源管理中的潜力

时间:2023-03-18 22:38:47 科技观察

如果没有更智能的设计,就不可能存在高效、低碳的基础设施,施耐德电气英国和爱尔兰的咨询解决方案经理KevinJones说。这正是数字孪生在各行各业迅速普及的原因。作为物理对象或流程的虚拟表示,数字孪生可提供一系列实时洞察,从而提高质量、性能、生产力和能源效率。数字双胞胎本身并不是最终结果、产品、结果或技术。它是一个动态的、数据支持的框架,作为业务推动者使用真实世界的数据解决真实世界的问题。挑战之一是可持续性。为实现可持续发展目标,工业将越来越依赖电力基础设施作为最环保的能源,政府和企业开始意识到在全电力世界中提高性能的想法。虽然数字孪生在建筑和汽车等行业变得司空见惯,但它们在电气工程和能源管理方面的潜力尚未得到发挥。电气设计可持续性的双重视角根据IEA(国际能源署)的数据,到2040年,电力消耗将翻一番,占最终能源消耗的至少40%,太阳能和风力发电将增加六倍。然而,当今的配电系统效率低下。未来的答案在于更具创新性的设计,辅之以数字双胞胎等数字技术,它提供了一种安全的方式来模拟变化并测试、开发和改进系统,而无需高额资本支出。当必须实现雄心勃勃的净零目标时,数字孪生提供了无数的节能机会。例如,直布罗陀岩石历来严重依赖发电机,但也将其视为实现净零排放的障碍。使用数字孪生,他们可以设计电池存储解决方案并运行模拟以提高效率。下一阶段是支持AI的自动化——适应网络电力需求的自适应控制策略,设定日常可持续性目标,例如每日碳生产限制。同样,一家大型化工公司最近的一个项目使用数字孪生来模拟现场太阳能光伏、电池存储和供暖系统调整对能源消耗的影响。在数字孪生的帮助下,可以对此类策略进行建模,以了解网络在不同场景下的行为及其性能。消除复杂性虽然用于能源管理的数字双胞胎越来越受欢迎,但它们的潜力尚未得到充分发挥。原因之一是创建数字孪生的复杂性,这需要特定技能才能可靠地模拟复杂的流程和系统。虽然初始化数字双胞胎确实需要专业知识,但“事后”管理起来更容易。因此,最初涉及的复杂性不应被视为障碍,尤其是当专家可以建立并提供培训组织在整合后管理双重责任时。虽然可持续性是当前的热门话题,但数字孪生对工业环境中的电气系统的价值更进一步。例如,《工作电力法》特别提到了所有建筑物的文件要求,其中单线图是基本要求。尽管构建控制是长期需要的方面,但保持这些控制是最新的、可访问的,并保持对它们代表事实的信心一直是一项挑战。这再次证明了适当的数字双胞胎的价值。构建一个更易于更新并且可以向其添加元素和特征的电气系统模型使其成为一个强大的仿真工具和用于其他目的的最新信息的可靠来源。这消除了定期进行昂贵且耗时的数据收集的需要。例如,借助数字双胞胎,跨项目电气系统的真实世界视图与承包商共享,因此每个人都在朝着一个共同的框架努力。实现任何目标的第一步是了解您的当前状态,以便您可以设计一个有影响力且可衡量的策略。数字工具提供了在虚拟环境中试驾不同路线所需的可见性,以便为实际旅程选择最有效的路线。我们知道,这种复杂的能源管理技术已经被用于为电动汽车提供动力,而这只有通过使用数字双胞胎才能实现。尽管有明显的好处,但这种类型的电气建模在行业中仍然不常见。问题是,既然好处已经如此明显且潜力如此巨大,为什么不使用这项技术呢?无论犹豫的原因是什么,响应可持续发展目标的紧迫性无疑使数字孪生值得认真考虑。如果不是现在,那什么时候呢?