Cyfrowi bliźniacy w transformacji energetycznej, czyli symulacja symultaniczna z działaniem realnej instalacji.

Dziś o cyfrowych bliźniakach w transformacji energetycznej. Kontynuujemy moje wpisy nt. software’u dla zielonej energii. 

Na początek trochę uporządkowania wiedzy. Ja wywodzę się ze świata symulacji numerycznych. Programowałem je przez pół studiów, cały doktorat. Ale cyfrowy bliźniak to coś więcej! 

Symulacje numeryczne zasadniczo dzielą się na co najmniej dwie kategorie. Jedną stanowią wszystkie obliczenia wykonywane na etapie rozwoju produktu. To ten etap, gdy inżynierowie (lub ekonomiści, jeśli idzie o modelowanie finansowe inwestycji) tworzą model symulacyjny obiektu (np. turbiny wiatrowej lub instalacji produkcji zielonego H2) na etapie jego rozwoju. Wtedy wykonujemy setki analiz.

Cele są dwa podstawowe: 

1. optymalnie dobrać wszystkie parametry instalacji.

2. Sprawdzić wrażliwość pracy instalacji na zaburzenie któregoś z parametrów (zaburzenia bowiem – wykonawcze, rynkowe, inne – pojawią się zawsze; a znalezione optimum ma być takie, by małe zaburzenia niewiele zaburzały efekt; w przeciwnym razie zamiast chwiejnego optimum lepiej poszukać rozwiązania trochę gorszego, ale odpornego na zaburzenia). 

Powyższe symulacje dostarczają nam wiedzy o działaniu instalacji, zanim jeszcze wydamy choć złotówkę na hardware. I dostarczają tej wiedzy i zrozumienia w ułamku kosztów całego systemu. 

Cyfrowy bliźniak to jednak więcej! To symulacja, która symultanicznie z działaniem realnej instalacji dokonuje np. w chmurze symulacji pracy tej instalacji. Stale dostaje realne sygnały o aktualnym stanie rzeczywistej instalacji oraz może dostawać inne zmienne ze świata (np. ceny energii na RDN, prognozę pogody). I cyfrowy bliźniak w czasie rzeczywistym przelicza wiele wariantów strategii działania rzeczywistej instalacji.

Po co? By np.: 

• wybrać najlepszą strategię sterowania magazynem energii na kilkadziesiąt godzin wprzód, 
• lub monitorować, czy instalacja nie zachowuje się anomalnie. To mogłoby świadczyć o awarii i dać się szybko wykryć. 

Cyfrowy bliźniak to np. model symulacyjny magazynu energii, który co kilkanaście minut analizuje kilkaset scenariuszy sterowania magazynem energii na kilkadziesiąt godzin wprzód. Od samego magazynu ma informację o jego realnym stanie naładowania teraz. Z sieci pobiera ceny na RDN oraz prognozy pogody (które rzutują na produkcję OZE) i błyskawicznie analizuje wiele strategii sterowania, by znaleźć najlepszą dla tych okoliczności. 

Cyfrowy bliźniak ma dużo większą moc obliczeniową niż sterowniki PLC czy systemy SCADA. Nie zastępuje ich. Cyfrowy bliźniak wybierze optymalną strategię i wyśle ją np. w postaci ledwie kilkudziesięciu liczb (reprezentujących moc ładowania/rozładowania w kolejnych godzinach) do systemu SCADA i sterownika PLC. Automatyka magazynu wtedy zadba już tylko o zrealizowanie tej strategii, a nie wybieranie jakiejś (zwykle wynikającej z prostej logiki, a nie głębszej optymalizacji).