施耐德电气：AI赋能绿氢绿氨行业效率变革

2025年12月02日 来源：e-works

关键字：施耐德电气

基于在能源管理和工业自动化领域的专长，施耐德电气打造了“源网荷储氢化”一体化设计与运营解决方案，将发电、储能、电网、制氢、合成氨等独立的数字化系统进行协同联动，实现上下游整体设计与协同运维。

随着全球能源转型进入深水区，绿氢与绿氨正加速崛起为清洁能源领域的核心载体。这两种零碳能源通过可再生能源电解水技术制取，为重工业、长途运输、化工生产等能源密集型产业提供了关键“脱碳”路径。预计到2050年绿氢将主导全球氢能供应，占比达50%-65%，成为全球能源结构的关键支柱。

绿氢绿氨产业前景广阔，但规模化生产效率不足、成本控制难等现实瓶颈，制约着绿氢绿氨的普及进程。在此背景下，以人工智能（AI）为代表的数智化技术成为行业破局的关键。AI不仅能优化生产工艺、降低综合成本，还能提升从生产、存储、运输到消纳全生命周期的效率及可靠性，在破解行业痛点的同时，释放出前所未有的产业效能。据预测，到2050年全球氢能市场年产值将突破1.4万亿美元。而AI技术与绿氢绿氨产业的深度融合，正是开启这一万亿级市场的核心密码。

AI技术驱动绿氢绿氨生产模式变革

绿氢与绿氨的生产是清洁能源技术的重大突破，但其核心工艺复杂，生产过程能耗大，因此行业需统筹权衡环境影响、经济性与安全性等多重因素。其中，作为绿氢生产的核心环节，电解水制氢目前主要有碱性电解（ALK）、聚合物电解质膜（PEM）电解、固体氧化物电解槽（SOEC）三种技术路径，各自在效率、成本、响应速度和寿命方面存在差异。但无论采用何种路径，效率提升与成本优化仍是行业亟待突破的关键课题，而AI技术可从四大维度为产业破解难题提供有力支撑。

第一，优化电解过程。AI能够实时分析数据，精准调控电解温度、压力等关键工艺参数，有效延长电解槽使用寿命。同时，机器学习与高精度工艺仿真模型结合可以模拟最优工况，通过数字孪生优化基础设施设计与运营，从而有效降低能耗与成本，缩小绿色制氢与化石燃料制氢的成本差距，为产业规模化推广奠定基础。

第二，提高可再生能源高效整合利用。AI技术通过精准气象数据与历史发电数据的拟合，进行发电预测，以预测的结果优化电力与制氢之间的时序协调。此外，借助智能算法动态平衡供需、调度储能与制氢负荷，既能保障生产连续性，又能最大化提升清洁能源利用率，破解“能源波动”与“生产稳定”的核心矛盾。

第三，预测性维护。针对压缩机、泵组、换热器、电解槽等制氢核心生产设备，通过算法分析设备的长时间历史和实时传感器数据，提前捕捉设备异常、预判潜在故障，最大限度减少意外停机。AI技术可主动预判资产管理维护需求、识别低效环节，同时依托设备老化模型与使用模式分析，实现全生命周期精细化管理，优化维护计划确保资产处于最佳状态，构建更安全、更具可持续性的生产环境。

第四，实现氢气储配优化。AI技术可以通过分析需求模式、储存设施条件及运输物流，借助机器学习算法预测需求波动、优化库存与配送计划，减少损耗与等待时间，实现供应稳定与运营成本优化的双重目标。这一应用过程需要和绿氢的应用单元场景结合，在法国液化空气集团（Air Liquide）的一项试点项目表明，经AI优化的氢气配送能够将运输成本降低18%，同时将相关碳排放减少22%。

AI技术仍在持续演进迭代，对绿氢、绿氨制备的影响也将愈发显著。通过运用前沿AI技术，从电解工艺优化到供应链的全面提效，以及在预测性维护、可再生能源高效利用及成本控制方面展现出的巨大潜力，都将有力推动能源转型进程加速，使清洁能源发展更高效、更经济、更易普及。

AI技术落地依托产业数字化转型进程

AI技术的落地与价值释放，深度依托产业数字化转型进程。基于在能源管理和工业自动化领域的专长，施耐德电气打造了“源网荷储氢化”一体化设计与运营解决方案，将发电、储能、电网、制氢、合成氨等独立的数字化系统进行协同联动，实现上下游整体设计与协同运维。其以ETAP电气系统数字孪生平台和绿氢生产仿真模拟APS（AVEVA Process Simulation）为起点，实现电力与工艺的整合联动，并覆盖项目规划、设计、建造交付及运营全生命周期。

在规划设计阶段，依托数字孪生仿真技术，实现设计、建设、生产全环节效益最大化；在建造阶段，通过数字化交付、操作员仿真培训、材料与施工管理等产品和解决方案，助力项目高效落地；在运营环节，对生产过程实时监测与数据管理，结合预测性维护和生产调度优化，帮助企业实现一体化运营及高效管控。这些数字化方案全面覆盖风光发电绿氢绿化工全场景，并成功破解可再生能源波动性与化工生产稳定性的耦合难题。

依托施耐德电气的自动化和数字化解决方案，诸多行业先行者已成功落地应用。在内蒙古某绿氢项目中，施耐德电气提供APS等绿氢耦合化工流程模拟仿真软件及技术支持，联合业主与设计院构建风光发电、电解水制氢、储能储氢及合成氨全流程高精度模型，不仅显著提升系统安全稳定性与经济性，更实现上下游协同联动，树立了产业标杆。

在挪威某绿氨工厂项目中，施耐德电气提供涵盖EcoStruxure Foxboro DCS分布式控制系统、EcoStruxure Field Device Manager 及 AVEVA OTS 操作员培训系统的软硬件产品与解决方案，助力企业搭建统一管控平台，优化运营成本与建设投资，实现高效、标准化的资产管理。该项目已成功建成24MW绿色氢示范工厂，每年可减少4.1万吨二氧化碳排放，成为全球绿氨工厂建设的参考范本。

绿氢绿氨产业的崛起，不仅是能源载体的迭代升级，更是未来工业迈向可持续发展的关键一步。在这场产业变革中，以AI为代表的数智化技术已非“锦上添花”的可选配置，而是决定产业发展速度与发展深度的“效率利器”。率先将数智化技术融入绿氢绿氨全价值链的企业，不仅能构建成本与效率双重优势，更将在全球零碳竞争中掌握核心话语权。未来，施耐德电气将持续以创新技术赋能绿氢绿氨产业规模化跃迁，携手更多企业解锁能效优化密码，共同塑造产业可持续发展新生态。

责任编辑：王阳

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