能效管理

识此“氢”绿 | 施耐德电气助力“绿色电氢氨醇”行业实现全流程自动化

2024年02月18日

氢，排在元素周期表第一位。

通常的单质形态是氢气，一种无色、无味的气体。但在能源行业，氢又被赋予了不同的颜色，以此来区别产生方式。

绿氢便是使用可再生能源(太阳能、风能等)制取的，而通过绿氢制备的氨和甲醇即绿氨、绿甲醇。因为具有绿色、高效、无碳排和应用范围广等优势，发展“绿色电氢氨醇”或成为实现深度脱碳的可行路径。

什么是绿氢?

然而，就行业整体趋势而言，绿色电氢氨醇的生产及应用仍然面临诸多挑战：

挑战一：生产成本高

由于绿氢制取技术受限电解效率较低、可再生能源发电成本较高、电解设备投资较大等原因，导致绿氢生产成本仍相对较高;且由于安全性低、对运储条件要求严苛等原因，绿氢的广泛使用仍受到一定限制，导致收益较低。为降低绿氢的制取成本和提高绿氢的应用范围，则需要流程工业企业加强技术创新及基础设施的建设。

还需一提的是，绿甲醇的高成本主要源于电解水制氢所需的巨大电力消耗，解决了绿氢的制取效率问题，绿甲醇成本高的问题自然也就迎刃而解。

挑战二：安全性较低

随着工业4.0浪潮推动数字化与智能化的发展，流程工业企业对生产制造提出了更深层次的需求。但由于可再生能源的波动性、间歇性与合成氨化工生产安全连续性相冲突，使得两者在技术上存在难以耦合的情况，如何实现“安全、平稳、高效运行”是困扰绿氨生产的一大问题。

另外，为更好地应对可持续发展中的挑战，企业需要合理优化“能源、自动化、软件”工业可持续发展三要素之间的协同。

工业可持续发展三要素

施耐德电气以“能源效率、过程电气化、自动化创新和数字融合技术”为催化剂，应用“能源供给管理和脱碳技术+组件自动化技术+预测性分析和优化的数字软件”帮助企业提升绿色电氢氨醇生产使用的经济性与安全性，加速能源转型升级，助力行业迈向可持续发展未来。

降低能源管理成本

增强可持续发展能力

施耐德电气利用数字化手段对可再生能源产电过程中的供配电和工艺生产过程中的波动间歇性、安全连续性、可用性与经济性进行预测模拟。帮助工厂管理能源供应，优化可再生能源的使用，同时降低成本并保障正常运行时间，高效推进可持续发展目标。

1、可持续优化生产链

通过部署施耐德电气ETAP电力系统仿真软件以及AVEVA过程动态模拟仿真系统(APS/ADS)，提供覆盖底层设备、装置、工艺、控制、供应链、价值链的全生命周期解决方案，不仅能有效降低嵌入式二氧化碳排放和生产能耗，提升企业可持续发展能力，还能改进并简化设备调试、启动等流程，帮助企业加快达成产量目标和收入目标。

2、降成本强化竞争力

通过一体化能源管理与过程自动化解决方案(EcoStruxure™ Power & Process)，优化能源资源的使用分配，提高系统效率和电解系统的满负荷小时数，缩短生产周期，降低运营成本;统一管理过程运营与能源消耗，同时提供培训和模拟平台，帮助工厂运营商在安全的数字环境中探索更多场景。

数字化解决方案

安全稳定高效发展

在尽可能降低工厂运营成本和碳排放的同时，为确保工厂安全、稳定运作，则需要工厂工人持续监测相关参数。然而随着运行参数日益繁杂，看似独立的参数越来越相互关联，企业需要通过数据平台收集来自多个系统的实时及历史运行数据，并整合至同一环境下以便浏览、协作和分析。

施耐德电气提供“AVEVA™ PI System大数据管理平台和AVEVA™ UOC一体化运营中心解决方案”，结合人工智能(AI)和数字孪生技术，帮助工厂保持最佳运行状态合成(绿)氨，保障生产稳定运行。

因绿氢工艺的特殊性，在生产过程中需要大量的电力供应及安全保障。因此制氢装置适合采用一体化的安全仪表系统、配电系统和过程自动化系统。

施耐德电气提供由“分布式控制系统(DCS)、能源管理与控制系统(EMCS)以及安全仪表系统(SIS)”构成的一体化系统。采用数字孪生技术提高装置的控制能力和安全性;高效地利用设计阶段所产生的数字孪生模型，减少硬件、缩短系统设计时间、加快测试、节约调试和投运时间，以节省资本支出。