“雙碳”目標下，冶金行業(yè)作為高能耗、高排放的行業(yè)之一，面臨著(zhù)前所未有的碳減排壓力，業(yè)內亟需從高碳工藝向低碳工藝轉變，加大清潔低碳能源替代煤炭的應用。其中，尤以鋼鐵行業(yè)為最，為實(shí)現近零排放，鋼鐵企業(yè)除了要積極采用低碳零碳燃料方案，還需加快數字化轉型，提升整體能效和運營(yíng)效率；同時(shí)，企業(yè)也必須結合利用諸如氫基煉鋼、鐵礦石電解，以及碳捕集、利用與封存（CCUS）等變革性技術(shù)，以達到高效脫碳。

　　氫能作為一種可制備、可運輸的清潔能源，通過(guò)可再生能源生產(chǎn)的綠氫（GH2），有助于構建清潔低碳安全高效的能源體系。當前，我國正積極探索氫能在冶金、化工等工業(yè)領(lǐng)域替代化石能源的應用空間。國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(cháng)期規劃（2021-2035年）》提出，探索氫能冶金示范應用，將作為“十四五”時(shí)期氫能產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新應用示范工程之一。

　　向綠氫燃料轉型，無(wú)疑是推動(dòng)煉鋼等“碳減排困難型”行業(yè)邁向碳中和的有效手段之一。然而，當前我國氫能制備的原料以化石燃料為主，綠氫制備面臨生產(chǎn)成本高、專(zhuān)用基礎設施不全、能量損失較大等難題，在大規模商業(yè)化應用方面仍有一定距離。施耐德電氣認為，制氫企業(yè)需要全方位加強可再生能源的整合能力，以更低成本、更高效益且更大生產(chǎn)規模的綠氫制備，助力更多高能耗行業(yè)企業(yè)實(shí)施碳減排。在此過(guò)程中，綠氫工廠(chǎng)的數字化運營(yíng)能力成為高質(zhì)量制氫的關(guān)鍵。

　　數字賦能，高效整合綠氫制備全流程

　　立足行業(yè)真實(shí)需求，施耐德電氣提供綠氫一體化設計與運營(yíng)解決方案，以數字化手段幫助企業(yè)減少碳足跡、降低總資本和運營(yíng)支出，并最大化提升綠氫整合效率。具體而言，主要從以下四個(gè)維度賦能綠氫工廠(chǎng)“設計工程施工到生產(chǎn)運營(yíng)維護”全生命周期：

　　1. 集成設計與仿真模擬：綠氫制備是電力密集型的生產(chǎn)流程，其能源系統設計需具備對電力和過(guò)程的仿真建模能力。

　　依托施耐德電氣AVEVA Pro/II & Process Simulation工藝模擬仿真軟件和AVEVA E3D Design三維設計軟件，綠氫工廠(chǎng)可構建以生產(chǎn)過(guò)程機理為基礎的工藝生產(chǎn)流程數字孿生，對多種設計和場(chǎng)景進(jìn)行集成建模，包括天氣、設備、流程、承購商需求波動(dòng)和本地基礎設施（當前和未來(lái)）等變量，通過(guò)模擬設備屬性和在線(xiàn)工藝行為，對設計、建設到生產(chǎn)的整體設計進(jìn)行尋優(yōu)，實(shí)現投資回報最大化和風(fēng)險最小化。其中，基于模擬仿真與工廠(chǎng)3D設計工具集成的數字孿生解決方案有助于：

　　實(shí)現各環(huán)節無(wú)縫過(guò)渡，縮減工程施工時(shí)長(cháng)；

　　減少人為失誤，以及因其導致的返工風(fēng)險；

　　集成過(guò)程和電力設計，構建一個(gè)工程數字孿生底座；

　　集成能源管理和過(guò)程模擬，實(shí)現過(guò)程設備端到端的耦合聯(lián)動(dòng)及全面分析；

　　提升整體性能，并確保過(guò)程設備和配電設備之間的設計完整性。

　　在建造與交付階段，施耐德電氣提供涵蓋AVEVA ERM材料和施工管理系統、AVEVA AIM資產(chǎn)信息管理平臺（數字化交付）和AVEVA OTS操作員仿真培訓系統在內的解決方案，幫助綠氫工廠(chǎng)搭建一個(gè)三維可視化的數字化工廠(chǎng)，為參與項目的設計院、施工方、設備供貨商、客戶(hù)建立一個(gè)跨組織協(xié)作、信息共享平臺，從而能夠在保證施工數據和交付數據質(zhì)量的同時(shí)，減少成本浪費并優(yōu)化操作工序。

　　2. 配電優(yōu)化：目前，成本過(guò)高是掣肘高能耗行業(yè)向綠色氫能燃料轉型的核心問(wèn)題之一。根據《中國綠色氫能發(fā)展路線(xiàn)圖》，我國綠氫的生產(chǎn)成本介于33.9-42.9元/千克（4.92-6.23美元/千克）之間，若要替代煤制氫，其生產(chǎn)成本需降至6.8-12.1元/千克（0.99-1.76美元/千克）。千兆瓦級的綠氫項目作為高能耗行業(yè)實(shí)施碳減排的關(guān)鍵支撐，其當前的首要任務(wù)是降低生產(chǎn)成本，并提高供給量，不斷提升綠氫應用的市場(chǎng)覆蓋率。

　　借助施耐德電氣全新可擴展的模塊化配電解決方案，綠氫工廠(chǎng)可有效降低綠氫的制備成本，盡可能縮小與媒制氫的成本差距。這些升級版電力架構采用標準化的緊湊型設備，能夠更好地幫助工廠(chǎng)強化自身的可擴展性。而結合配電設計優(yōu)化工具以及模塊化的E-House預制式變電站等，工廠(chǎng)還能平穩過(guò)渡到低成本且穩健的配電方案。

　　此外，基于施耐德電氣ETAP電力系統仿真軟件和AVEVA工業(yè)軟件的組合，工廠(chǎng)可覆蓋綠氫耦合化工全流程，對可再生能源產(chǎn)電制氫用氫過(guò)程中的供能配電和工藝生產(chǎn)過(guò)程中的波動(dòng)間歇性、安全連續性、可用性與經(jīng)濟性進(jìn)行預測模擬，進(jìn)一步挖掘數據價(jià)值，實(shí)現整體效益最大化。

　　3. 安全、高效的運營(yíng)與維護（O&M）：氫氣是一種易燃易爆氣體，如果處理不當，容易引起火災、爆炸等嚴重后果。對工廠(chǎng)而言，制氫過(guò)程的安全性和穩定性顯得尤為重要。因此，綠氫工廠(chǎng)需要將能源和過(guò)程管理系統與集成安全和網(wǎng)絡(luò )信息安全相結合。而該組合系統，還將高效集成施耐德電氣EcoStruxure Foxboro DCS分布式控制系統、安全儀表系統（SIS）和能源管理系統，配合數字孿生解決方案可在項目設計階段進(jìn)一步提升安全性，并有助于：

　　降低資本支出；

　　減少硬件設備需求；

　　縮短工程建造及功能測試時(shí)長(cháng)；

　　盡可能減少調試需求；

　　集成控制平臺、預測性仿真和一體化運營(yíng)、資產(chǎn)績(jì)效管理，以及網(wǎng)絡(luò )信息安全軟件等。

　　針對運營(yíng)數據的利用，施耐德電氣還將為綠氫企業(yè)提供AVEVA PI System運營(yíng)大數據管理平臺，對生產(chǎn)過(guò)程的數據進(jìn)行分析、挖掘和可視化，促進(jìn)云邊端融合，幫助企業(yè)優(yōu)化決策質(zhì)量。配合AVEVA Predictive Analytics 預測性維護系統、EcoStruxure PMA預測性維護顧問(wèn)、APC先進(jìn)過(guò)程控制軟件等，可在有效增強設備可靠性和可用性、減少非計劃性停車(chē)的同時(shí)，提高電能利用效率。而通過(guò)集成各生產(chǎn)運營(yíng)子系統數據而打造的AVEVA UOC一體化運營(yíng)中心，還能助力企業(yè)打通信息孤島，提高管理效率，減少因信息不對稱(chēng)造成的時(shí)間和成本浪費。

　　4. 咨詢(xún)先行，優(yōu)化生產(chǎn)用能：能源成本是工業(yè)企業(yè)繞不開(kāi)的“大山”。企業(yè)生產(chǎn)用能策略是否穩健、可靠，將影響其長(cháng)期利潤。比如，在鋼鐵生產(chǎn)中，能源成本占比可達20-40%，而為了降低該成本，部分鋼鐵生產(chǎn)商正轉向低成本的可再生能源方案；有些則寄希望于簽署長(cháng)期的電力采購協(xié)議（PPA），以鎖定其在較長(cháng)時(shí)期內固定的能源價(jià)格。

　　對制氫企業(yè)而言，借助合理優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)用能配置，可有效降低制氫成本，促進(jìn)綠氫能源的推廣。目前，越來(lái)越多企業(yè)正聯(lián)合成熟的咨詢(xún)機構，通過(guò)量身定制的能源策略，優(yōu)化能源資源組合，并利用人工智能（AI）等前沿技術(shù)來(lái)預測生產(chǎn)用能消耗。施耐德電氣EcoStruxure Microgrid Advisor微網(wǎng)能源顧問(wèn)（EMA）采用基于A(yíng)I的獨有優(yōu)化控制算法，通過(guò)邊緣控制與互聯(lián)互通的設備實(shí)現控制指令和數據傳輸，可滿(mǎn)足市電接入、分布式能源（DER）和用能設備的多種調配需求；并根據實(shí)時(shí)電價(jià)、天氣數據及用電量，適時(shí)調整資源調配，讓廠(chǎng)區和園區實(shí)現從新能源發(fā)電端，到電能儲存、負荷用電需求的完美平衡，從而在各個(gè)維度為制氫企業(yè)帶來(lái)可觀(guān)的經(jīng)濟收益。

　　舉生態(tài)之力，共促高能耗行業(yè)綠色發(fā)展

　　以鋼鐵行業(yè)為代表的高能耗行業(yè)，正致力于通過(guò)數字化轉型，減少自身碳排放，這與施耐德電氣在可持續發(fā)展方面的核心戰略不謀而合。施耐德電氣在全球200多家工廠(chǎng)和物流中心均已完成數字化升級和轉型，這些減碳成果更是獲得了包括企業(yè)爵士（Corporate Knights）、世界經(jīng)濟論壇（World Economic Forum）等權威機構在內的高度認可。

　　施耐德電氣依托“AVEVA + ETAP”雙擎，在助力綠氫企業(yè)實(shí)現“高級分析”和“柔性運營(yíng)”雙效的同時(shí)，也將為煉鋼等高能耗企業(yè)提供先進(jìn)的數字化與可持續發(fā)展咨詢(xún)，以及軟硬件一體化、貫穿能源管理與自動(dòng)化的整體解決方案，助力其提高工廠(chǎng)全生命周期的生產(chǎn)效率，并降低碳排放，推動(dòng)高能耗行業(yè)的高效與可持續發(fā)展。

　　立足綠色氫能領(lǐng)域的行業(yè)需求，施耐德電氣將通過(guò)覆蓋與整合從新能源發(fā)電、綠氫生產(chǎn)車(chē)間到市電/綠電/微網(wǎng)鏈接，以及終端用戶(hù)的全流程、全生命周期解決方案，持續為綠氫行業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈賦能，攜手客戶(hù)開(kāi)辟綠色新路徑，一同邁向更加開(kāi)放、高效與韌性、可持續和以人為本的未來(lái)工業(yè)。