洪正标谈数字氢能工厂
韩国西门子 DI 事业部流程工业销售团队长兼氢能产业负责人洪正标部长近日表示：“我们要把数字孪生技术真正用起来，让更多人看到它的价值。”
西门子数字工业（Siemens Digital Industries）是西门子集团的核心部门，在全球工业数字化转型和自动化领域处于领先地位。
这个部门主要聚焦数字孪生、工业 AI、边缘计算这些前沿技术，目标是打造可持续发展的工业生态。
最近，西门子数字工业事业部（下称 DI 事业部）盯上了韩国氢能市场，开始把自家的数字自动化和流程管理技术应用到氢能领域。
DI 事业部凭借多年在各行业积累的经验，提出了一套从概念设计到运营维护全流程打通的氢能工厂解决方案。
担任 DI 事业部氢能产业负责人的洪正标说：“数字化氢能工厂最大的不同，不只是把工艺自动化了，而是把从概念设计到后期运维的整个流程都串起来，形成一个统一的体系。”
在韩国首尔光化门的西门子韩国办公室里，洪正标和来访者详细聊了聊氢能产业的数字化转型以及如何优化工厂全生命周期的技术方案。
数字氢能工厂怎么实现
问：DI事业部8 月 22 日办了个“氢能产业创新网络研讨会”，为什么要办这个活动？
答：我们很想跟业内人士好好介绍一下，西门子对韩国氢能市场的理解，以及我们怎么把覆盖工厂全生命周期的产品和解决方案落地应用。
西门子给各行业做自动化方案时积累了大量经验，在数字化、AI、软件定义制造环境这些领域一直走在前面。这些经验让我们觉得，“在庞大的氢能产业链里，西门子完全可以从氢能和 PtX（电力到 X）的角度抓住机会”，所以总部专门成立了团队在推这件事。
虽然大家都认可氢能产业的必要性，但整个行业还有很多不确定性，经济性也不够好，政策法规不完善，资金压力也大，所以真正全面发展起来还得等一段时间。
这次研讨会讲的内容，正是那些做全周期项目的 EPC 企业（不光做传统 EPC 业务，还通过股权投资参与项目开发和运营）、项目开发商和工厂运营方最关心的话题。我们也在努力从不同项目阶段去摸清各方的核心需求。
我个人之前负责化工行业（钢铁、化工、造船、制药）的销售团队，在各个细分行业里跟客户聊过很多次氢能需求和研发进展，所以觉得自己还是比较了解市场需要什么，也知道该怎么把信息传递出去。
问：DI事业部为什么要主推“数字解决方案”业务？你们针对“可行性、可扩展性、运营效率”这些需求提出的数字氢能工厂是怎么实现的？
答：数字氢能工厂简单说就是“氢能工厂的数字孪生体”。氢能经济能不能发展起来，关键看能不能用便宜的价格大规模供应清洁氢能，这决定了整个价值链能不能良性循环。其实围绕氢能生产工厂的成本优化，面临的挑战还挺多的。
要做出经济上最优的项目，核心是在初期阶段基于能源系统设计做高精度的工艺设计。
通过这种设计，可以在 FEED 或详细设计阶段把工程数据直接用到集成控制系统（DCS）里，不用额外再做设计，既省时间又省钱。
在工厂正式商业运行之前，可以通过虚拟方式完成从试运行到商业运行的全过程，把所有潜在风险都通过模拟走一遍。
在工厂运营时，通过实时数据管理 KPI、优化流程、提升能源效率，这对降低资本支出（CAPEX）和运营成本（OPEX）都很有帮助。所以我们推出了数字化氢能工厂来应对这些挑战。
数字化氢能工厂有三大核心：
第一是贯穿项目全周期的数字孪生技术。在工艺、工厂和自动化领域用数字孪生，从概念设计到工程实施和调试都能优化。通过集成方案，可以不断改进工厂或工艺设计。
第二是技术堆栈。西门子提供模板和蓝图，帮助缩短工程时间、降低风险。这些针对流程、工厂和自动化领域的模板都是免费提供的（不包括各种许可证费用）。
在吉弗姆斯平台上，可于工厂项目初期设计阶段验证 LCOH 的模拟场景
最后是工厂运营优化方案。通过数字孪生产生的各种设计数据和参数，会和实际数据结合后以仪表盘形式展示给操作员。
这套系统叫 HPS（氢能性能套件），运营方可以实时监控核心绩效指标、能源管理等数据，让工厂优化运行。
问：西门子强调的数字氢能工厂核心优势是什么？
答：最大的不同是，它不只是做自动化或设备优化，而是把从初期设计到运营维护的全流程都数字化打通了。
基于这个整合的数字生态系统，通过数字孪生技术可以优化整个工厂和能源管理。特别是能同时兼顾资本支出（CAPEX）和运营成本（OPEX）的有效运营，这对确保经济效益太重要了。
技术层面的核心是“mmESD（多模态能源系统设计）”。这个技术基于整合所有资产的能源系统设计孪生体，在工厂概念设计之前就实现优化。mmESD 生成的设计方案，后续会接入“gPROMS”软件进行验证，这是一个基于多物理场过程模拟的软件。
基于数字化能源系统设计孪生的 mmESD 界面，正在进行优化后的工厂能源系统配置
gPROMS 基于热力学原理，通过热量和物质收支计算，可以在概念设计阶段模拟工厂系统设备的运行。和传统系统逐个方程顺序求解的方式不同，西门子通过物理方程建模同时求解系统内所有方程。这种独特的方法能更精准、更快速地模拟整个系统的复杂动态响应。
gPROMS（吉普罗姆斯）的工艺孪生示意图
落地业务与韩国市场
问：能介绍一下应用数字氢能工厂概念的业务吗？
答：西门子数字工业事业部最近在基于各种自动化软件的有机整合，推动商业模式创新和新收益的产生。特别是通过加速能源管理等数字化转型来实现高效工厂运营，业务领域在不断扩大。
在这个过程中，我们跟全球 EPC 企业合作，积极推广“数字化氢能工厂”概念，签了不少业务协议。同时，很多有碳中和意识、重视资源循环的企业也在积极应用数字孪生技术。
位于德国温茨德尔的 6 MW 级氢能生产与应用设施。
问：在韩国氢能市场，你们重点关注哪些业务？
答：数字工业事业部在韩国氢能市场重点关注钢铁产业和可持续航空燃料（SAF）两个领域。我负责钢铁、化工、造船等氢能应用比较活跃的流程工业团队销售，我觉得钢铁和炼油市场的变革会是氢能经济发展的关键转折点。
钢铁行业是温室气体排放大户，通过转向氢还原炼铁实现碳中和，预计会在全球碳减排中发挥核心作用。
各大洲都在提高航空燃油混合比例的政策要求，为了应对国内外市场需求，各炼油企业都在积极布局。
另外，韩国氢能经济正受益于清洁氢能发电义务化制度（CHPS）的推动。2023 年启动的普通氢气招标市场，以及次年开放的普通／清洁氢气双轨招标机制，在持续推动市场形成。
不过因为清洁氢生产成本太高，市场反应还是比较有限。但作为分布式电源，燃料电池的应用，以及在 LNG、煤炭混烧发电中加氢的方案，在温室气体减排方面还是很有潜力的。
基于氨的氢运输也很值得期待。目前韩国清洁氢生产成本按“井口到工厂”标准算，每生产 1 公斤氢大概排放 4 公斤二氧化碳，而且运输相关的排放还没算进去。考虑到 2026 年后相关标准可能会更严，氨容易液化、储存和运输，可以利用现有基础设施，能提升氢产业的扩展潜力。
【信息来源：《月刊氢能经济》】