Планирование производства и транспортировки «чистого» водорода

Планирование производства и транспортировки «чистого» водорода

GHD — одна из ведущих мировых компаний по оказанию консультационных услуг в сферах строительства, энергетики, экологии, геодезии и перевозок. Она помогает клиентам из частного и государственного секторов внедрять опыт цифрового инжиниринга в бизнес-процессы. Одно из их направлений деятельности — моделирование производства и транспортировки «чистого» (англ. “green") водорода.

Для получения «чистого» водорода воду расщепляют с помощью электролиза, который происходит за счет возобновляемых источников энергии. Таким образом можно избежать образования углерода.

При смешивании с азотом «чистый» водород легче перевозить кораблями на большие расстояния. Однако затраты на проектирование завода, логистику, исследования рынка, оценку рисков, а также другие факторы не всегда очевидны. Поэтому неопределенность нормированной себестоимости водорода (levelized cost) с учетом производства и транспортировки часто становится основной причиной остановки подобных проектов.

Чтобы оценить осуществимость таких проектов как с инженерной, так и с финансовой стороны, GHD моделирует полный цикл цепочки поставок «чистого» водорода. Это помогает инженерам напрямую связать сценарии проектирования с финансовыми показателями.

В отличие от моделирования в Excel, динамическое моделирование лучше отражает сложность и риски, точнее визуализирует процессы, а также позволяет учесть экономику проектов. Руководители используют имитационные модели, чтобы тестировать гипотезы и принимать обоснованные решения.

Проблема

Австралийской компании необходимо было построить завод по производству «чистого» водорода и создать финансово и технологически эффективную цепь поставок: от производства до доставки конечным клиентам.

Вместо разработки статических логистических моделей они вместе с консультантами по имитационному моделированию из GHD использовали традиционное инженерное проектирование вместе с динамическим моделированием, чтобы:

Для этого проекта инженеры GHD выбрали AnyLogic в качестве инструмента имитационного моделирования в связи с тем, что:

Решение

В модели производственного процесса сырье — опресненная вода, воздух и электричество — направляется на электролиз. Стадия электролиза смоделирована так, что сырье может быть обработано с помощью одной из трех технологий для получения водорода.

Затем водород сжимается и поступает на аммиачную установку, где водород смешивается с азотом для облегчения транспортировки.

Анализ денежных потоков для цепи поставок «чистого» водорода

Анализ денежных потоков для цепи поставок «чистого» водорода

Точное моделирование добычи, хранения и транспортировки газа стало возможным благодаря Библиотеке моделирования потоков AnyLogic. С ее помощью можно анализировать различные характеристики потоков, такие как скорость и пропускная способность. Кроме того, можно находить потенциальные «узкие мест» и простои а также оптимизировать рабочие процессы.

Она представляет процессы в виде последовательности дискретных событий. Это делает процесс моделирования более прозрачным и позволяет пользователям отслеживать изменение потоков в динамике.

Также были смоделированы варианты перевозки водорода и аммиака, включая способы и стоимость транспортировки, а также работа необходимых активов и вспомогательной инфраструктуры. Инженеры в том числе учли в модели стоимость портовой инфраструктуры для экспорта аммиака.

Мощность и электроснабжение в цепи поставок «чистого» водорода

Мощность и электроснабжение в цепи поставок «чистого» водорода

Для дальнейшей обработки результатов и подробного анализа денежных потоков специалисты использовали возможности интеграции AnyLogic с Python. Они расширили модель цепи поставок финансовой моделью, которая включает в себя статистику по денежным потокам, изменению чистой приведенной стоимости, нормированным затратам, рентабельности инвестиций и другим финансовым показателям. Они представили данные в виде графиков, чтобы руководство могло сравнивать сценарии и отслеживать изменения стоимости с течением времени.

Модель производства и транспортировки «чистого» водорода позволила инженерам:

Схема цепи поставок
Схема цепи поставок

Результат

Модель цепочки поставок «чистого» водорода использовалась для:

Модель цепи поставок объединяет различные этапы производства и транспортировки «чистого» водорода. Она позволяет увидеть, как каждый этап влияет на непрерывный жизненный цикл «чистого» водорода и на различных участников цепи поставок.

Благодаря этому инженеры смогли связать сценарии проектирования с финансовыми показателями, что привело к лучшему планированию и управлению бизнес-решениями. В дальнейшем модель можно легко обновлять по мере появления новых технологий.

Моделирование также сделало взаимосвязанные процессы прозрачнее. Разработчики смогли учесть неопределенность и изменчивость, что невозможно со статическими моделями.

Хотя производство водорода по необходимой цене в настоящее время недостижимо, инженеры нашли возможные решения этой задачи, которые можно реализовать в будущем.

Описание проекта подготовлено по презентации Джеоффа Маритина, руководителя команды по имитационному моделированию компании GHD, на конференции AnyLogic 2021:


Похожие проекты

Другие истории успеха

Сборник историй успеха от пользователей AnyLogic

Скачать