数字孪生在电气工程和能源管理方面的潜力

施耐德电气 UK&I 咨询解决方案经理 Kevin Jones 表示，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。这正是为什么数字孪生的扩散在各个行业中获得动力的原因。

作为物理对象或过程的虚拟表示，数字孪生（Digital Twins）可实现一系列实时洞察，从而提高质量、性能、生产力和能源效率。数字孪生本身并不是最终结果、产品、成果或技术。它是一个动态的、数据支持的框架，可作为业务推动者，利用现实世界的数据解决现实世界的问题。

其中一项挑战是可持续性。为了实现可持续发展目标，工业将越来越依赖电气基础设施作为最绿色的能源，政府和企业正在意识到在全电动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中变得司空见惯，但其在电气工程和能源管理方面的潜力尚未实现。

电气设计中可持续性的双重观点

根据 IEA（国际能源署）的数据，到 2040 年，用电量将翻一番，至少达到最终能源消耗的 40%，太阳能和风能发电量将增加 6 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，辅以数字孪生等数字技术，这些技术提供了一种安全的方式来模拟变化以及测试、开发和发展系统，而无需高额资本支出。当必须实现雄心勃勃的净零目标时，数字双胞胎提供了无数的节能机会。

例如，直布罗陀巨岩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。下一阶段是支持人工智能的自动化——适应网络电力需求的自适应控制策略，设定每日可持续发展目标，例如每日碳产量限制。

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发电、电池储能和加热系统调整对能源消耗的影响。借助数字孪生，可以对此类策略进行建模，从而了解网络在不同场景下的行为方式及其性能。

消除复杂性

虽然用于能源管理的数字孪生技术一直备受关注，但其潜力尚未充分发挥。造成这种情况的一个原因是创建数字孪生的复杂性，需要特定技能来可靠地模拟复杂的流程和系统。虽然初始化数字孪生确实需要专业知识，但“事后”更容易管理。

因此，所涉及的初始复杂性不应被视为障碍，尤其是当专家可以建立和提供组织所需的培训以在整合后管理孪生的责任时。

虽然可持续性是目前的热门话题，但数字双胞胎对工业环境中电气系统的价值延伸得更远。例如，《工作电力法》对所有建筑物的文件要求做出了具体参考，其中单线图是一项基本要求。尽管建筑物控制的这一长期需要的方面，保持这些是最新的、可访问的，并保持对它们是事实代表的信心一直是具有挑战性的。这再次证明了适当的数字孪生的价值。

建立一个更容易更新并且可以添加元素和特性的电气系统模型使其成为强大的仿真工具和用于其他目的的最新信息的可靠来源。这消除了定期收集昂贵且耗时的数据的需要。借助数字孪生，例如与承包商共享跨项目的电气系统的真实视图，因此每个人都在为一个通用框架工作。

实现任何目标的第一步是了解您当前的状态，以便您可以设计有影响力和可衡量的策略。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，从而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孪生才能实现。尽管有明显的好处，但这种类型的电气建模在工业中仍然不常见。

问题是，当好处已经如此明显且潜力如此巨大时，为什么不使用这项技术？无论犹豫的原因是什么，回答可持续发展目标的紧迫性肯定会让数字孪生技术值得认真考虑。如果不是现在，那什么时候呢？