在能源與公用事業(yè)行業(yè)正面臨增產(chǎn)減排與微薄利潤雙重壓力的當(dāng)下，設(shè)備與系統(tǒng)開發(fā)仍嚴(yán)重依賴物理原型，導(dǎo)致成本攀升、部署延遲。針對這一行業(yè)頑疾，西門子日前發(fā)布的《改進開發(fā)流程》解決方案簡報提出：借助多物理場仿真技術(shù)，能源企業(yè)可在原型制作之前精準(zhǔn)預(yù)測新設(shè)計行為，實現(xiàn)從“物理試錯”到“虛擬驗證”的根本性轉(zhuǎn)變。

能源市場瞬息萬變，但許多企業(yè)的開發(fā)流程依舊停留在“先制造、再驗證、后迭代”的傳統(tǒng)模式中，在物理原型歷經(jīng)測試和迭代之前就已創(chuàng)建，導(dǎo)致每一次設(shè)計變更都意味著高昂的成本和漫長的周期。多物理場仿真技術(shù)的介入打破了這一僵局——工程師可以在虛擬環(huán)境中測試設(shè)計在不同物理場（結(jié)構(gòu)、熱力學(xué)、流體、電磁等）耦合條件下的真實表現(xiàn)，經(jīng)此驗證的新設(shè)計成功率遠高于物理測試預(yù)期，通過減少昂貴的設(shè)計迭代，最終產(chǎn)品設(shè)計可以更快完成，從而降低成本并加快部署節(jié)奏。

在可再生能源領(lǐng)域，這一理念已加速落地。全球領(lǐng)先的可再生能源制造商正借助西門子設(shè)計與仿真方案，將光伏組件、逆變器、風(fēng)機結(jié)構(gòu)、熱管理系統(tǒng)及電池儲能系統(tǒng)等各類產(chǎn)品的開發(fā)流程全面數(shù)字化，運用虛擬原型、多物理場仿真和設(shè)計優(yōu)化技術(shù)，在設(shè)計階段早期預(yù)測真實世界性能，將物理測試周期縮短數(shù)倍的同時確保產(chǎn)品全生命周期的可靠性與效能。在儲能領(lǐng)域，西門子可擴展數(shù)字孿生解決方案為電池儲能系統(tǒng)研發(fā)提供了全面的多尺度、多物理場仿真測試集成方案，通過1D-3D多學(xué)科集成工作流及流程自動化技術(shù)顯著提升研發(fā)效率，而AI賦能的可執(zhí)行數(shù)字孿生技術(shù)更支持BESS全生命周期內(nèi)的實時決策與創(chuàng)新應(yīng)用。在風(fēng)能方向，風(fēng)能工程團隊將高級工程仿真融入開發(fā)流程，可獲得開拓性創(chuàng)新見解，用于開發(fā)改進型設(shè)備設(shè)計、糾正性能問題并降低制造成本。

從供應(yīng)鏈角度看，高級工程仿真的價值不止于單一設(shè)備優(yōu)化。無論是對現(xiàn)有供應(yīng)鏈進行重新工程設(shè)計，還是依靠可再生能源實現(xiàn)脫碳，能源企業(yè)都需要尋求新的方式來改進作業(yè)能力并糾正性能缺陷。通過將高級工程仿真工具與高性能計算相結(jié)合，并實現(xiàn)數(shù)字孿生與物理工廠資產(chǎn)的連通，工程團隊能夠更深入地理解作業(yè)系統(tǒng)中的復(fù)雜物理現(xiàn)象，從而實現(xiàn)對能源供應(yīng)鏈的持續(xù)改進，為企業(yè)與客戶創(chuàng)造新的價值來源。當(dāng)仿真模型與物理資產(chǎn)真正連通，所形成的可執(zhí)行數(shù)字孿生能夠幫助團隊更好地預(yù)測和優(yōu)化生產(chǎn)及工藝系統(tǒng)的行為，顯著改善作業(yè)情況。

市場數(shù)據(jù)同樣印證了這一技術(shù)方向的廣闊前景。全球電力系統(tǒng)仿真軟件市場預(yù)計2025年達14.2億美元，建筑能源仿真軟件市場同期規(guī)模已達66.2億美元。在全球核電數(shù)字孿生領(lǐng)域，2025年市場規(guī)模達9.29億美元，預(yù)計2032年將增長至22.8億美元，年復(fù)合增長率達13.57%。

面對能源系統(tǒng)日益復(fù)雜的現(xiàn)實——光伏、儲能、氫能加速融合，電、熱、冷、蒸汽多能流交織成網(wǎng)——傳統(tǒng)設(shè)計工具已難以為繼。多物理場仿真和可執(zhí)行數(shù)字孿生技術(shù)的融合，正在為能源行業(yè)提供一條從虛擬設(shè)計直達卓越運營的數(shù)字化新通路。當(dāng)虛擬世界中的每一次仿真都能精準(zhǔn)映射物理世界的真實行為，能源產(chǎn)業(yè)的研發(fā)與運營邏輯將迎來一次深刻變革。