可再生能源，如RNG提供了多種好處。除了支持脫碳和凈零目標外，它們還提供了創建去中心化電力系統的最經濟的方式。這反過來又有助于實現普遍、可靠和負擔得起的電力供應。

由于這些原因，替代能源的使用越來越受歡迎，占全球發電量的近11%，并在許多國家的能源結構中占主要部分。例如，2018年挪威可再生能源的使用量占總消費量的60%以上。

為了支持越來越多地采用可再生天然氣和其他可補充資源發電，必須克服的關鍵挑戰之一是平衡電力需求的波動與一些綠色能源的間歇性。

例如，要想在脫碳工作中取得成功并避免任何浪費，就必須防止削減。當發電系統被阻止向電網輸出時，就會發生這種情況，通常是因為擁堵造成的臨時限制，基本上浪費了潛在的低碳能源供應。

先進儲能解決方案的重要性

為了充分利用發電能力，需要穩健、可靠和高效的儲能解決方案，因為它們可以提供所需的靈活性，以保持向電網的穩定和一致供應。諸如此類的策略可以支持調峰和負載轉移活動。

各種熱機械形式的壓縮空氣儲能(CAES)是最有前途的高容量能源管理商業規模技術之一。通過以壓縮空氣的形式節省勢能，這些系統能夠根據需要產生大量的電力。

此外，與抽水蓄能電站不同，除了進入洞穴外，CAES設施不依賴于特定的地理位置，其每日自排放量非常低，因此可以有效地長期保持儲存的能量，而不會造成任何可觀的損失。此外，由于基礎設備的良好性能，CAES工廠的設計壽命通常超過40年，這使每單位能源或功率的總成本保持在所有可用存儲技術中最低的水平。

為了實現這些結果，CAES設施可以利用不同的配置，其中一種是創新的液體空氣儲能方法，該方法利用熱機械原理來提高CAES的效益。

在液態空氣變體中，空氣在充能階段被凈化并冷卻到其液態。然后將其在低溫和低壓下儲存在合適的儲罐中。當排出時，液體空氣被泵送至高壓，蒸發并加熱以使液體空氣流膨脹。由此產生的高壓氣體驅動動力回收裝置中的一組渦輪機。

液態空氣儲能是未來的發展方向

液態空氣儲能循環利用了常規電站和工業空分廠中常見的組件。因此，它們提供了多種優勢。首先，它們得到了充分的證明，并被廣泛接受。其次，這種設備可以廣泛用于支持商業規模的設施。最后，它們具有易于理解的維護需求。

此外，液體空氣儲能系統的使用可使能量密度比傳統壓縮空氣替代品高8.5倍。因此，可以創建更經濟、更高效、更易于實施、適用于可用空間有限的場地的緊湊型工廠。

此外，發電循環消除了燃燒和相關碳排放的需要，同時還支持“冷循環”實踐。液化器壓縮機產生的廢熱在該過程中被回收，以實現高效操作，并且在排放過程中釋放的熱能的儲存和回收可以用作閉環系統的一部分，以支持充氣過程中的空氣液化活動。

自動化儲能過程控制液態空氣儲能過程本身具有獨特的經濟和環境效益。然而，當溫度在-200到+600°C之間，壓力高達200bar時，這些溫度的微小變化會對性能產生重大影響。這意味著在整個不同階段的加工參數的最佳控制是關鍵。這對于保持能源效率和低成本，同時最大化最終結果至關重要。

通過支持實時反饋和前饋系統以及遠程監控，工業自動化技術提供了一個理想的解決方案，可以持續提供峰值性能和效率。更準確地說，完全集成的自動化過程控制為現場所有機電設備的監控和可視化、趨勢分析以及管理和同步提供了一個高度可用、響應迅速和安全的框架。

通過使用這種類型的自動化設置，液體空氣儲能工廠的操作人員可以確保所有流程的正確順序，并及時處理任何報警，以最大限度地延長正常運行時間，最終實現高效率和生產力。因此，設施有可能實現可調度和可預測的電力分配到電網，同時保持低碳足跡甚至凈零碳足跡。

但是，要對操作進行精確控制以確保最佳操作，就需要深入了解流程以及所有組件共同工作和相互影響的方式。只有這樣，才能有效地規范一切活動。由于液態空氣儲能設施相對較新，工廠管理人員可能不容易獲得這一見解。

利用數字孿生技術

擁有一個靈活的自動化設置，可以支持液體空氣儲能工廠，同時幫助開發工藝知識，這是一個關鍵資源。此外，使用高級數據分析可以創建被稱為數字孿生的精確過程模型。

這提供了物理資產的實時虛擬表示。它使用系統上傳感器產生的數據作為輸入，并對未來的行為進行預測。然后，它將這些數據轉換為準確、可訪問且易于理解的信息格式，以便立即進行洞察。

隨著越來越多的數據可用，數字孿生可以不斷更新，以提供更高的準確性和額外的功能。這種框架最直接的好處是能夠組織所有流程信息，并擁有一個單一、全面的流程概述，從而實現有效的決策。

數字孿生使操作員能夠模擬不同的操作條件和場景，評估系統的局限性，而無需在物理世界中運行這些限制。這反過來又有助于提高成本效益和安全性。

因此，涵蓋液態空氣儲能裝置所有階段的數字孿生應用是一個關鍵工具，可用于增強過程建模和理解，同時實現敏捷操作并推動持續改進。此外，這些虛擬表示甚至可以更進一步，作為網絡物理系統(CPS)與物理對應物進行交互，以創建更主動、更靈活的設置。

為了充分利用最新的工業自動化解決方案，如先進的過程控制和數字孿生，儲能設施應與專業的系統集成商合作。這可以滿足該行業的特定需求，并有能力支持創新的處理方法和技術，提供未來的、可擴展的解決方案，這些解決方案可以隨著業務的發展而發展。