数字孪生技术在创建零碳园区中的应用与探索

Digital twinning

背景

2020年9月22日，习近平总书记在联合国大会上宣布，将采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。在“碳达峰、碳中和”的实施总路径中，建设零碳园区将在提高能源使用效率和产业结构调整，推进减排等方面起到重要作用。零碳绿色园区是以循环经济学基本原理和工业生态学为理论指导，通过模拟自然系统的循环路径来建立产业系统中的循环途径。构建园区内物质流和能量流的生态产业链网关系，形成互惠共生的生态系统，从而实现整个园区内资源利用率最大化、废物排放量最小化，建立低碳、清洁、和谐社会环境关系的新型产业园区发展模式。

零碳园区建设理念：

Construction Concept

零碳园区的创建需要有新的技术和工具作为支撑，数字孪生技术不是依靠于某一种技术实现的，更大程度上，它是多项现代科学技术与工具发展的结果，包括数据信息的采集、传递、管理、模拟、分析和可视化技术。

哈工信息正努力打造全息感知、智能综合管控、能源全景监测三位一体的智慧零碳园区数字孪生体，在零碳园区规划、建设、管理等全生命周期融入数字孪生的理念。通过不同产品组合，采用感知技术，将人、车、物、环境的相关信息进行全面的感知与互联，形成智慧的泛在信息源，实现泛在信息之间的无缝连接，协同联动，具备实时信息感知、高速信息传输、威胁准确预警、智能事务处理、优化设备检修等能力，进一步提升园区多维管控水平及运行效率。

数字孪生技术应用：

Technical application

低碳运营：通过对园区内屋顶空置区域建设分布式光伏发电系统、微风风力发电系统、风光互补路灯、智能充电桩、锂电池储能系统等各类能源耦合管理，建设清洁多元、科学低碳的清洁能源供应体系。在电力生产过多时出售给电网，需要时从电网取回，实现清洁能源供给，多能互补、协同供应、能源梯级利用。采用碳排放监测系统，实现园区碳排放监测与分析、碳排放与碳汇统计分析，同时结合能源管理功能智能计算碳排放量，达到智慧高效的碳排放管控。

能源管理：对园区内关键能源基础设施，如配电房、水、照明等设施搭建三维可视化运维管理，实时掌握园区的能耗、设备运营数据，设备空间分布及运行情况。通过数字孪生呈现综合能源使用效率，对园区内建筑进行详细冷热负荷测算，能源使用与费用构成等，并通过人工智能辅助负荷预测生产优化方案。 

设备资产管理：针对园区办公室、会议室、电梯、试验设备等主要资产进行数字化仿真建模，形成1对1的数字台账，对资产分布、使用、检修、维护等实现全生命周期管控。当设备出现告警时可快速定位到告警设备具体地理信息位置。

智慧园区管理：利用先进的综合传感器，全面实现特殊环境、人员出入、安防、视频、食堂、车辆、电梯、照明、绿植等场景的信息采集，采用多源异构数据的融合，特征分析与知识图谱构建，将信息集成并形成可视化的数据，通过电子围栏、智能视频分析、人脸识别、人工智能、北斗定位等技术实时监控各项风险行为，实现全方位、精细化、智能化、可视化的后勤管理。

结语：

零碳智慧园区建设作为一项系统性工程，从规划、设计、落地到运行涉及多项举措，面临诸多挑战。面对新征程，哈工信息愿携手各方伙伴共创绿色生态，助力零碳园区数字底座，推进园区数字孪生建设。 

来源：中共中央党史和文献研究院网站