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(jì)，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(kuò)散在各個(gè)行業(yè)中獲得動(dòng)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(shí)現(xiàn)一系列實(shí)時(shí)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(gè)動(dòng)態(tài)的、數(shù)據(jù)支持的框架，可作為業(yè)務(wù)推動(dòng)者，利用現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)解決現(xiàn)實(shí)世界的問題。

其中一項(xiàng)挑戰(zhàn)是可持續(xù)性。為了實(shí)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(shí)到在全電動(dòng)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(shí)現(xiàn)。

電氣設(shè)計(jì)中可持續(xù)性的雙重觀點(diǎn)

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(jì)，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(shí)現(xiàn)雄心勃勃的凈零目標(biāo)時(shí)，數(shù)字雙胞胎提供了無數(shù)的節(jié)能機(jī)會(huì)。

例如，直布羅陀巨巖歷來嚴(yán)重依賴發(fā)電機(jī)，但也將其視為實(shí)現(xiàn)凈零排放的障礙。使用數(shù)字孿生，他們可以設(shè)計(jì)電池存儲(chǔ)解決方案并運(yùn)行模擬以提高效率。下一階段是支持人工智能的自動(dòng)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(gè)項(xiàng)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(chǔ)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(gè)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(shí)需要專業(yè)知識(shí)，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(shí)。

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(jià)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(xiàng)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(shí)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(jià)值。

建立一個(gè)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(qiáng)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(shí)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(xiàng)目的電氣系統(tǒng)的真實(shí)視圖，因此每個(gè)人都在為一個(gè)通用框架工作。

實(shí)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(jì)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(shí)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(dòng)汽車提供動(dòng)力，而這只有通過使用數(shù)字孿生才能實(shí)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(shí)，為什么不使用這項(xiàng)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(huì)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(shí)候呢?