利用多尺度虚拟孪生和统一数据环境，提升电网及燃气管网管理水平，构建高效、面向未来的能源网络体系。
一个巨大的清洁能源球：为不断发展的世界提供可持续的动力
就像小孩子需要额外的能量来促进他们快速成长一样，我们的星球也需要大量的可持续动力来支持其自身的发展。国际能源署数据显示，到 2050 年，电力需求可能比 2022 年高 150%。
我们未来的能源结构不仅要能够为这个充满活力的世界提供动力，而且还要能够减少碳排放、减少废物、保护有限的自然资源，并遵守不断发展的可持续性法规以及环境、社会和治理要求。
清洁能源，如可再生能源和核能，当然会发挥核心作用。但这样的未来还需要其它创新，例如转型的输配电网络、扩大规模的储能系统以及新一代数字能源管理解决方案。
一个基于清洁能源重构的世界
全球清洁能源转型没有万能的解决方案。不同的地区将根据当地情况和实力采用不同的能源系统。
例如，法国已有 70% 的电力来自核能 1，许多其他国家已将核能确定为其未来清洁能源结构的重要组成部分。
然而，建设新的发电站成本高昂、复杂且耗时，所有这些都可能会让投资者感到不快。“我曾见过一些开发者只是因为看不到可行的商业模式而放弃项目。不确定性太多，”达索系统可持续基础设施和清洁能源总监 Audrey Goulven 指出。
“我曾见过一些开发者只是因为不确定性太多，且看不到可行的商业模式而放弃项目。”
这就是小型模块化反应堆（SMR）和先进模块化反应堆（AMR）等新兴技术可实现巨大差异化的地方。例如，法国 NAAREA 正在开拓一种紧凑、灵活且低碳的 AMR，与传统大型设施相比，这种 AMR 的部署更轻松、更灵活。
NAAREA 正在通过数字解决方案为其项目提供支持并降低风险。使用通过达索系统 3DEXPERIENCE 平台构建的实验性新反应堆的虚拟模型启动设计，他们不仅能够优化设计流程，而且还能创建更具投资价值的产品。
NAAREA 创始人、首席执行官 Jean-Luc Alexandre 表示：“反应堆的真实表现是向我们的合作伙伴、利益相关方、投资者和客户传达他们正在投资的内容以及我们正在经历的过程的关键。”
提供可持续能源基础设施
可再生能源也将是关键。事实上，麦肯锡研究预测，我们需要将太阳能和风能等新能源技术的部署增加四倍，才能实现对全球净零排放的一贯承诺。到 2050 年，可再生能源将占全球发电量的 85% 2。
发展新能源技术的速度需要提高 4 倍，才能实现对全球净零排放的一贯承诺：
低碳发电（风能和太阳能等）在能源结构中的份额。
常规能源
其它低碳能源
风能和太阳能
1/3 的能源需要来自低碳能源，才能在未来几十年内实现这些目标。
数据来源：国际能源署；麦肯锡能源解决方案《2023 全球能源展望》
然而，一些可再生能源（如风能和太阳能）对天气条件的依赖可能会导致不可预测的生产高峰与低谷。这种所谓的“间歇性”给供应商、储能供应商以及输配电系统运营商带来了压力。这些压力必须通过提供新的基础设施（如智能电网）、新的商业模式，甚至新的存储技术来缓解。
Goulven 讲道：“通过化石燃料发电，电网是一个非常高压的网络，需要从特定的点连接。但现在，我们必须分散扩展该电网，在通常情况下，必要的输电和存储解决方案还没有。”彭博社预测，在全球范围内，未来的电网将需要超过 1.5 亿公里的基础设施，这是当前全球电网长度的两倍多。
85%
的全球发电到 2050 年可能将来自可再生能源。
没有这些互连，项目根本无法落地。据彭博社报道，截至 2023 年，美国和欧洲有近 1,000 GW 太阳能项目被困在互连队列中 3。或者以风能为例，到 2050 年，风能可能会占全球发电量的 35% 4，其也会因缺乏足够的基础设施而受阻。仅在英国，就有约 200 GW 的海上风电等待并网。
虚拟孪生可以支持这类基础设施的开发。丹麦公司 ISC 始终致力于建造海上风力变电站（OSS），其可收集并转换风电场产生的能源。通过 3DEXPERIENCE 平台，他们能够集中数据、设计和生产流程，简化并加速这些重要设施的建设。
实时管理复杂能源 基础设施
但是，一旦发电机启动，基础设施互联，会出现什么情况？
这随后会成为各种电网管理利益相关方所面临的问题，例如输电系统运营商（TSO）和配电系统运营商（DSO）等。这些企业必须确保始终以尽可能低的价格向所有用户供电。他们通过两种方式实现这一目标。
一种是通过运维网络 — 例如，TSO 可能负责设计、策划、构建、运营和维护电力线和互连。另一种是通过平衡供需，这可通过在能源市场上匹配买家和卖家来实现。
过去，这在线性网络上完成，其中能源和信息沿一个方向从发电机流向消费者。然而，近几十年来市场放松了管制，出现了新模式，其特点是最终用户的地位日益突出，最终用户也是生产商，例如在屋顶安装太阳能电池板的房主，或市政拥有的太阳能发电厂等。
因此，那些旧的线性网络现已变得更加复杂，能量为双向流动，这显著增加了运营商工作的复杂性。
通过使用虚拟孪生在给定环境背景下生成资产的端到端多标量视图并为所有电力系统利益相关方建立通用数据环境，发电厂、TSO 和 DSO 不仅可预测工程、运营、施工和维护需求，而且还可确保生产和交付的电力可靠、价格合理，而且可持续。
转型培训：未来的能源专家
在行业已经面临短缺的情况下，向所需规模的清洁能源转型加速了对熟练劳动力的需求。据估计，仅欧盟就需要 100 万个日益数字化的新工作岗位。在这种情况下，了解使用虚拟孪生的方法对于未来能源行业的劳动力至关重要。
这种转型为渴望通过其职业生涯为社会带来重大影响的新一代提供了极佳机会。这就是达索系统乐意赞助专注于可持续技术的学生竞赛的原因所在，其中包括 AAKRUTI Global 2024，这是一项全球设计大赛，参与者可以思考如何通过本地和全球创新来转型至清洁能源，所有这些都是激励改变世界的新一代青年才俊的一部分。
了解基础设施与城市板块转型的其它方法：
基础设施与城市的洞察
行业的可再生能源转型很重要，因为这可以减少温室气体排放，应对气候变化并可减少对有限化石燃料的依赖。此外，它还可促进能源安全和可持续性，确保为子孙后代提供更清洁、更健康的环境。
清洁能源转型是一项综合战略，旨在从化石燃料和核能转向风能、太阳能和生物质能等可再生能源。关键要素包括扩大可再生能源产能、逐步淘汰不可再生能源、提高能源效率、实现电网现代化以及开发储能解决方案等。为减少温室气体排放提供激励措施和长期战略的政策和立法通常支持这类倡议。公众参与、创造就业和创新是清洁能源成功转型的核心，它展示了全面的政策措施、技术进步和社会参与如何推动可持续能源未来的重大发展。
清洁能源转型的一个示例是一个国家从火力发电厂向太阳能、风能和核能的转型。这涉及用可再生低排放的替代能源取代旧的污染能源，以减少碳排放，促进可持续发展。
截至 2023 年，全球约 81.5% 的能源由化石燃料生产，其中包括煤炭、石油和天然气。这一比例比往年略有下降，但化石燃料仍然在全球能源结构中占据主导地位。
太阳能、风能和水能等可再生能源是清洁能源转型的核心。它们在不排放温室气体的情况下产生能源，从而可为化石燃料提供一种可持续的替代品。向这些可再生能源的转变对于减少全球碳排放和减缓气候变化至关重要，因此这是实现更清洁、更可持续能源未来这一更广泛努力的重要组成部分。
清洁能源与多个可持续发展目标（SDG）密切相关。它支持：
可持续发展目标 7，经济适用的清洁能源：有助于获得可靠、可持续的现代能源，如太阳能和风能，从而可提升能源安全，减少对化石燃料的依赖。
可持续发展目标 9，产业、创新和基础设施：推动可持续基础设施发展，促进能源系统创新，从而可促进技术进步和产业增长。
可持续发展目标 13，气候行动：最小化温室气体排放，帮助减缓气候变化并支持构建韧性和适应其影响的工作。
清洁能源转型倡议（CETI）在制定支持清洁能源转型的政策和法规的过程中发挥着重要作用。它将与政府和组织机构合作，制定和实施各种战略，这些战略将设定可再生能源目标，提供清洁能源投资激励措施，并确保为可持续能源项目提供有利的监管环境。