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公開番号2025016333
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-31
出願番号2024047211
出願日2024-03-22
発明の名称アンモニアの流れを最適化するためのシステム及び方法
出願人エスケーイノベーションカンパニーリミテッド,SK INNOVATION CO.,LTD.
代理人個人,個人
主分類H01M 8/04992 20160101AFI20250124BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】デジタルツイン技術を活用したアンモニアの流れを最適化するためのシステム及び方法を提供すること。
【解決手段】本開示に係るシステムは、物理的プラントと、物理的プラントに対するデジタルツインモデルと、物理的プラントからリアルタイムデータを取得するデータ収集モジュールと、デジタルツインモデルを使用して少なくとも1つのシナリオをシミュレーションし、シミュレーション結果に基づいてアンモニアのガスの流れに対する最適の作動条件を識別するシミュレーションモジュールと、シミュレーション結果に基づいて物理的プラントを調整するためにデジタルツインモデルと物理的プラントとの間のフィードバックループを実現するフィードバックループと、最適化プロセスの効率性を追跡するために物理的プラントの性能をモニタリングする性能モニタリングモジュールとを含むことができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
産業プラントにおけるアンモニアのガスの流れを最適化するためのシステムにおいて、
物理的プラントと、
前記物理的プラントに対するデジタルツインモデルと、
前記物理的プラントからリアルタイムデータを取得するデータ収集モジュールと、
前記デジタルツインモデルを使用して少なくとも１つのシナリオをシミュレーションし、シミュレーション結果に基づいてアンモニアのガスの流れに対する最適の作動条件を識別するシミュレーションモジュールと、
前記シミュレーション結果に基づいて前記物理的プラントを調整するために前記デジタルツインモデルと前記物理的プラントとの間のフィードバックループを実現するフィードバックループと、
最適化プロセスの効率性を追跡するために前記物理的プラントの性能をモニタリングする性能モニタリングモジュールとを含む、システム。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記物理的プラントは、
パイプ、バルブ、ポンプ、及びセンサを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記データ収集モジュールは、
センサから、温度、圧力、流量、ポンプ速度、パイプ特性、及びバルブ位置の少なくとも１つを含む前記リアルタイムデータを収集する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記シミュレーションモジュールは、
前記バルブ位置、前記ポンプ速度、及び前記パイプ特性の少なくとも１つを含む作動条件を調節することによって、前記システムのエネルギー消費を最小限に抑え、前記システムで処理される処理量を最大化する、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記フィードバックループは、
前記シミュレーション結果に基づいて、前記物理的プラントに含まれたパイプ、バルブ、ポンプ、及びセンサの少なくとも１つをリアルタイムに調整する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記性能モニタリングモジュールは、
前記物理的プラントの性能と前記デジタルツインモデルを継続的にモニタリングし、前記物理的プラントの性能及び前記デジタルツインモデルが予め設定された目標を満たすかどうかを確認する、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記物理的プラントの前記リアルタイムデータに基づいて継続的にアップデートするアップデートモジュールをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記デジタルツインモデルによって識別された最適化された設定に応答して、前記物理的プラントを調整するフィードバックモジュールをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記シミュレーションモジュールは、
必要なエネルギー量を示す入力と前記物理的プラントの出力を前記デジタルツインモデルで収集し、
改質反応のためのフィード（Ｆｅｅｄ）の流量、燃焼反応のための前記フィードの流量、及び、改質反応と燃焼反応が起こる各反応ユニットの触媒の比活性度情報を、前記デジタルツインモデルで収集し、
最適化されたシナリオとして、収集された情報に基づいて、フィードの流量調節バルブの開口率（Ｏｐｅｎｉｎｇｒａｔｉｏ）を調節する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
産業プラントにおけるアンモニアのガスの流れを最適化するための方法において、
物理的プラントからリアルタイムデータを取得するステップと、
前記物理的プラントに対するデジタルツインモデルを使用して少なくとも１つのシナリオをシミュレーションするステップと、
シミュレーション結果に基づいて、アンモニアのガスの流れに対する最適の作動条件を識別するステップと、
前記シミュレーション結果に基づいて、前記物理的プラントを調整するために、前記デジタルツインモデルと前記物理的プラントとの間のフィードバックループを実現するステップと、
最適化プロセスの効率性を追跡するために前記物理的プラントの性能をモニタリングするステップとを含む、方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、アンモニアの流れを最適化するためのシステム及び方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、各種環境問題が全世界的に大きな問題として台頭していることに伴い、一般的な車両だけでなく、掘削機などの重機においても、既存の内燃機関の代わりに環境にやさしい代替エネルギーの導入に対する要求が高まっている。そのため、環境にやさしい代替エネルギーとして、燃料電池（ＦｕｅｌＣｅｌｌ：ＦＣ）を動力源として利用する燃料電池システムが注目されている。
【０００３】
燃料電池システムの円滑な作動及び高性能を保障するためには、電源間において電力要求をどのように分配するかを適切に決定するエネルギー管理システム（ＥｎｅｒｇｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ：ＥＭＳ）の役割が重要であり、このためには、安定的で信頼性のあるＥＭＳの動作が要求される。
【０００４】
複数個の配管が存在する状況において、特定配管に流量が集中したとき、該当配管の流量を自動的に減少させることによって流量を均等化する必要がある。既存の方法では、システムの互いに異なる構成要素間の複雑な相互作用を説明し難い。これを解決するために、物理的システム全体の正確なリアルタイムシミュレーションを提供するためのデジタルツイン（ＤｉｇｉｔａｌＴｗｉｎ：ＤＴ）が研究されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示の一側面によると、複数個の配管のうち、流量が集中する特定配管において流れる流量を制御するためのシステム及び方法を提供することができる。
【０００６】
また、本開示の一側面によると、デジタルツイン技術を活用したアンモニアの流れを最適化するためのシステム及び方法を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一実施形態に係るシステムは、物理的プラントと、物理的プラントに対するデジタルツインモデルと、物理的プラントからリアルタイムデータを取得するデータ収集モジュールと、デジタルツインモデルを使用して少なくとも１つのシナリオをシミュレーションし、シミュレーション結果に基づいてアンモニアのガスの流れに対する最適の作動条件を識別するシミュレーションモジュールと、シミュレーション結果に基づいて物理的プラントを調整するためにデジタルツインモデルと物理的プラントとの間のフィードバックループを実現するフィードバックループと、最適化プロセスの効率性を追跡するために物理的プラントの性能をモニタリングする性能モニタリングモジュールとを含むことができる。
【０００８】
一実施形態によると、前記物理的プラントは、パイプ、バルブ、ポンプ、及びセンサを含むことができる。
【０００９】
一実施形態によると、前記データ収集モジュールは、前記センサから、温度、圧力、流量、ポンプ速度、パイプ特性、及びバルブ位置の少なくとも１つを含む前記リアルタイムデータを収集することができる。
【００１０】
一実施形態によると、前記シミュレーションモジュールは、前記バルブ位置、前記ポンプ速度、及び前記パイプ特性の少なくとも１つを含む作動条件を調節することによって、前記システムのエネルギー消費を最小限に抑え、前記システムで処理される処理量を最大化することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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