SIEMENS吉林省通化市西门子（授权）一级总代理-西门子变频器一级总代理

长期以来，中国一直是LNG的进口大国，据中国海关数据显示，2023年上半年中国LNG进口量同比增长7.2%，已成为全球Zui大LNG进口国，新一批沿海LNG接收站逐步进入投运期，为满足我国快速增长的LNG需求提供了有力支撑。

作为LNG进入消费环节的“第一站”，LNG接收站近年来也面临着在保证供应与安全生产的同时优化工艺与tisheng绩效的挑战。

西门子gPROMS工艺仿真优化平台和XHQ智能运营软件，为LNG接收站提供了基于工艺数字孪生技术，应对创新挑战的可能。

位于中国南部沿海的某大型LNG接收站，其工艺环节涵盖LNG接收、LNG储罐、增压/再冷凝、开架式海水气化（ORV）、槽车装车、火炬、公用工程等主要区域，Zui终将根据下游客户的要求，采用LNG气化外输、LNG槽车外输和BOG（闪蒸气）直接压缩外输等3种外输方式进行LNG外输，其主要运行成本则来源于以上工艺设备的电耗，占全厂耗电高达85%以上，节能潜力巨大。

同时，该LNG接收站还存在不同时段工业用电价格变化巨大的情况，差价甚至高达2-3倍之多，如果能主动调节用电设备的运行时段，同样也能降低现有能耗成本。

在将工艺数字孪生应用于生产过程优化的探索过程中，西门子与该LNG接收站运营方逐渐明确了关键的优化方向；基于成熟的西门子gPROMS工艺仿真与优化平台，针对现场实际生产工艺定制开发一套经过历史数据验证的LNG接收站生产系统工艺模型，通过先进的数学优化算法降低LNG接收站单位生产能耗，同时完成与该接收站原有的大数据、计算流体力学（CFD）模型和现场DCS控制系统的通讯接口，Zui终通过西门子XHQ运营软件将生产状态、工艺模型优化计算结果以图形化的中文界面进行展示。

基于前期调研分析，西门子的工艺系统工程专家根据单方外输能耗Zui低的总体节能目标，将优化常规动力设备（高压，低压泵，低压压缩机）耗电量、优化利用电价低谷时段和降低高压压缩机使用率等作为主要优化节能操作变量，通过高忠实度的生产系统工艺仿真与优化模型，以95%以上的模型预测精度，为操作者提供准确可靠的节能操作建议与实时优化分析结果。

针对这一项目，西门子专家团队兵分两路，一路负责建模，另一路负责数据接口和界面定制。

建模团队基于gPROMS高保真模拟优化平台，搭建各个工艺段的离线模型并利用历史数据进行分析、测试与验证。

同时数字化团队设计并开发数据接口和展示界面，并展开在西门子内部服务器的部署和测试工作，在充分保证系统安全稳定运行的前提下，Zui终与客户一起合作在LNG接收站现场进行在线部署并展开使用培训。

工艺优化系统的服务器安装在该LNG接收站的通讯机柜间，并与工控网内原有控制系统的实时数据库进行数据通讯，保障了接收站的网络及信息安全。

其中，封装的gPROMS高忠实度机理模型作为底层仿真与优化模块，用户通过定制的模型控制器与底层工艺优化模型进行交互，并Zui终由XHQ软件连接、收集、组织并可视化这些运行及优化数据，再以人机交互界面与操作者互动。

作为该项目核心的工艺模拟平台，采用联立法的西门子gPROMS是一种面向方程的过程模拟软件，提供完全开放的建模环境与模型库，经过了众多LNG相关项目的验证，拥有完全的动态模拟能力。通过引入图形交互界面，gPROMS生产系统工艺数字孪生模型更容易与与DCS、大数据等外部平台相结合，并通过定制化的用户界面简单明了地呈现给不同层级的终端用户。

通过生产验证，西门子流程行业软件团队所建立的生产系统工艺模型达到了工程实践的精度要求——例如ORV区域模型中，无论是海水温度、LNG温度，在不同季节和不同温度区间，模拟预测精度均超过95%；在高压泵模拟中，使用不同季节100天的生产数据，与gPROMS模拟数据进行比较，平均误差仅3.1%，完全满足生产优化的精度要求。

通过工艺数字孪生与优化建议系统，该LNG接收站运营方可以设定海水温度、外输NG、LNG需求量、以及生产温度压力等约束条件，自动计算求解Zui优的低压泵、高压泵、海水泵开放台数、liuliang，BOG压缩机开放台数、开度，ORV分配方式，再冷凝器喷淋比等关键设备参数的调整优化建议，操作人员更可根据系统给出的一组优化参数进行相应的优化调整，以实现全场关键指标的tisheng，Zui终实现关键设备单位生产能耗降低4.6%~14.6%。