實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)需要擴(kuò)大可再生能源比例，并應(yīng)用一系列技術(shù)和解決方案。氫具有清潔、高效的特點(diǎn)，有潛力成為廣泛使用的燃料。此外，它還是一種能量載體，可以進(jìn)行中長期儲(chǔ)存、運(yùn)輸、并轉(zhuǎn)化為其他化合物或合成燃料。氫是不同衍生物的載體。然而，氫能的規(guī)模化發(fā)展仍面臨諸多挑戰(zhàn)，以下是ABB利用自身技術(shù)推動(dòng)氫能發(fā)展的簡單介紹：

用數(shù)字孿生創(chuàng)造真實(shí)的工廠過程環(huán)境

氫氣即使在低濃度下也具有高度易燃性，且由于氫氣的特性，在空氣中燃燒呈現(xiàn)出淡藍(lán)色火焰，在自然環(huán)境下幾乎無法用肉眼看到。在氫被作為燃料或能量載體使用前，需要確保其生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)陌踩浴?/p>

ABB為氫氣生產(chǎn)廠創(chuàng)建數(shù)字孿生，涵蓋項(xiàng)目的整個(gè)生命周期，包括規(guī)劃、執(zhí)行和運(yùn)營階段，從而幫助優(yōu)化性能、降低風(fēng)險(xiǎn)并提高安全性。ABB Process Power Simulator(PPSim)與過程模型和模擬控制系統(tǒng)集成，創(chuàng)建一個(gè)真實(shí)的工廠過程的動(dòng)態(tài)行為，這有助于生產(chǎn)商在規(guī)劃階段優(yōu)化各種配置。重要的是，它創(chuàng)造了一個(gè)真實(shí)環(huán)境，使操作人員可以在真實(shí)的工藝和電力條件和場(chǎng)景下觀察設(shè)備的行為。這讓工廠操作人員獲得寶貴的“親身體驗(yàn)”，類似于飛行員在飛行模擬器上接受培訓(xùn)。他們可以看到系統(tǒng)在正常運(yùn)行中對(duì)不同電力輸入情景的響應(yīng)，并在模擬器上學(xué)習(xí)如何應(yīng)對(duì)緊急情況，如泄漏或火災(zāi)，并且系統(tǒng)還將生成潛在結(jié)果的額外預(yù)測(cè)。尤其在新興行業(yè)中，這是操作人員安全獲得信心和經(jīng)驗(yàn)的理想方式。

準(zhǔn)確計(jì)算氫氣工廠規(guī)模以降低成本

生產(chǎn)綠色氫氣的成本可能比生產(chǎn)灰色氫氣高出四到五倍。雖然它是一種零碳排放燃料，但如果綠色氫氣的成本如此之高，它在價(jià)值鏈中的競(jìng)爭(zhēng)力就大大降低。利用技術(shù)，通過優(yōu)化生產(chǎn)廠的規(guī)模來降低氫氣的生命周期成本，同時(shí)最大限度地利用可再生能源。

如果將氫氣的生命周期成本分解來看，大約14%的成本來自于建設(shè)項(xiàng)目的資本支出成本，約69%來自于電力成本。ABB開發(fā)了HPP(氫氣生產(chǎn)工廠)規(guī)?；治龉ぞ?，這是一種基于Web的軟件，通過在規(guī)劃階段考慮最佳運(yùn)營模式來全面優(yōu)化氫氣生產(chǎn)工廠的規(guī)模。為了降低氫氣的生命周期成本，準(zhǔn)確計(jì)算氫氣生產(chǎn)工廠的規(guī)模并將能源管理系統(tǒng)作為流程設(shè)計(jì)的一部分至關(guān)重要。我們的工具可以運(yùn)行不同的場(chǎng)景，包括儲(chǔ)存、電解槽類型和電源輸入類型。它用戶友好，并提供圖形概覽，讓客戶在所提議的工廠的數(shù)字孿生中構(gòu)建、操作和比較不同的場(chǎng)景。

雖然綠色氫氣是最終目標(biāo)，但我們知道，在能源轉(zhuǎn)型的過程中，氫氣生產(chǎn)將增加可再生能源的比例，并減少來自電網(wǎng)的能源。通過在規(guī)劃階段優(yōu)化工廠，生產(chǎn)商將能夠?yàn)榈吞細(xì)錃馍a(chǎn)調(diào)整工廠規(guī)模，并提高在氫氣價(jià)值鏈中的競(jìng)爭(zhēng)力。

平衡供需以提高效率

電解槽的效率正在迅速提高，但對(duì)于大多數(shù)生產(chǎn)商來說，仍然存在多種能源輸入的混合。為了能夠轉(zhuǎn)向綠色氫氣，生產(chǎn)商必須具備管理和優(yōu)化來自多個(gè)可再生能源的能力。ABB AbilityTM Energy Management OPTIMAX是一種專門為支持綠色氫氣生產(chǎn)而設(shè)計(jì)的能源管理軟件，于2022年推出。該軟件提高了高能耗電解槽的效率，并確保來自多種電源(如風(fēng)能、太陽能和電網(wǎng))的輸入的順暢集成。它通過實(shí)時(shí)監(jiān)控氫氣生產(chǎn)商整個(gè)操作過程中的能源消耗，幫助降低成本。降低綠色氫氣的成本至關(guān)重要。全球行業(yè)倡導(dǎo)組織Green Hydrogen Catapult估計(jì)，到2050年，我們需要將燃料產(chǎn)量提高50倍，并且成本必須降低50%。

ABB的OPTIMAX不僅處理生產(chǎn)方面，還分析原料和需求方面。除了實(shí)時(shí)需求外，它還可以進(jìn)行日內(nèi)預(yù)測(cè)，使操作人員能夠根據(jù)ABB OPTIMAX計(jì)劃他們的生產(chǎn)和消耗。根據(jù)ABB的估算， OPTIMAX能源管理系統(tǒng)可以幫助將工廠的運(yùn)營支出全生命周期成本降低多達(dá)20%，并實(shí)現(xiàn)更多的可再生能源輸入。

對(duì)電解槽的支持

ABB并不制造電解槽，但我們?cè)诖_保氫氣生產(chǎn)安全、可靠和高效運(yùn)行所必需的其他設(shè)備方面，即在“電廠輔助設(shè)施(Balance of plant)”領(lǐng)域具備深厚的專業(yè)知識(shí)。

項(xiàng)目初期的設(shè)計(jì)和計(jì)算規(guī)模是低碳或綠色氫氣項(xiàng)目的關(guān)鍵。集成解決方案貫穿應(yīng)用于資本投資(CAPEX)到運(yùn)營投資(OPEX)的整個(gè)價(jià)值鏈，開始于規(guī)劃階段的規(guī)模計(jì)算。作為一家集成解決方案提供商，ABB提供自動(dòng)化和控制系統(tǒng)、電氣架構(gòu)、整流器、電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器、智能開關(guān)設(shè)備、電力管理系統(tǒng)等。在自動(dòng)化領(lǐng)域，涉及安全系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、智能現(xiàn)場(chǎng)儀表和分析儀器、通信系統(tǒng)等。

任何氫氣工廠的成功運(yùn)營都離不開高效的能源和過程管理，而這正是ABB OPTIMAX和其他ABB Ability解決方案的價(jià)值所在。ABB Ability解決方案支持遠(yuǎn)程操作和數(shù)字化、生產(chǎn)和能源優(yōu)化以及服務(wù)和資產(chǎn)管理，能夠幫助氫氣生產(chǎn)提升運(yùn)營安全性、效率并降低成本。