中國儲能網訊：有人說她是數字化電網的“全能醫生”，具有三維空間里“千里眼”“順風耳”的獨特本領；有人說她是新型電力系統的“私人管家”，能夠輕松應對源網荷儲一體化和多能互補的各種挑戰。當新型電力系統邂逅數字孿生技術，將會擦出怎樣的火花？
“數字孿生技術在電網數字化轉型中將發揮極其重要的關鍵支撐作用，應用前景廣闊。先進數字技術將顯著增強電力系統的全面準確感知、規模計算分析和靈活快速調節能力，將傳統物理電網通過數字技術實現映射，實現電網、設備、用戶、交易、管理的全面可觀、可測、可控?！苯?，南方電網數字電網研究院有限公司總經理李鵬接受《中國電力報》記者專訪時表示。
以新能源為主的新型電力系統源荷有著波動性強、復雜程度高、耦合度強等特點，電網的物理形態將發生變化，需要大量的信息采集、運行分析、校核計算等確保電網的安全穩定和可靠供電，數字孿生技術將結合人工智能、云計算、5G等新一代技術，在發、輸、變、配、用、儲等各個環節實現全方位應用，推動電網數字化轉型。
數字孿生對數字電網意義重大
“將數字孿生技術引入到電網，可以實現物理電網的同步映射，將徹底改變我們觀察、分析、控制電網的方式，數字孿生對于建設數字電網意義重大?！眹W雄安新區供電公司副總經理劉海峰告訴《中國電力報》記者說，數字孿生技術本身具有的高效決策、深度分析等特點，將在電網運行控制、工程設計施工、設備全壽命管理、客戶優質服務以及企業經營管理等方面發揮重要作用。
舉個例子，數字孿生技術可用于設備維護與故障預測。數字孿生提供物理實體的實時虛擬化映射，設備傳感器將電流、電壓、溫度、振動等數據實時輸入數字孿生模型，并將設備使用環境數據輸入模型，通過數字孿生在設備出現故障前提早進行預測，實現復雜設備的故障診斷和壽命評估。
施耐德電氣高級副總裁、能源管理中壓業務中國區負責人徐韶峰接受《中國電力報》記者采訪時說：“數字孿生技術能夠通過大數據采集和數字化模型構建，對物理世界進行精準映射，價值在于利用這些可視化的數據進行仿真和預測，從而為電網規劃設計、建設實施、運維服務等全生命周期內的各環節帶來回饋價值?！?
作為全球能效管理領域的領導者，施耐德電氣打造了以電網模型為基礎、基于EcoStruxureTM三層架構的數字孿生平臺。在數字孿生應用架構的底層，可以通過智能設備、智能表計等手段廣泛采集物理世界的多源數據，形成全場景、跨系統空間的大數據集；在中間層，則以公有云、私有云或混合云為平臺，對不同來源、不同格式的數據進行融合和處理；最上層，則通過開放的API接口，讓數據可以二次開發和集成，服務于數字電網的各個具體場景，營造多平臺、跨終端的卓越用戶體驗。
數字孿生技術在電網嶄露頭角
“今年6月，國內首個基于新一代設備監控系統和數字孿生技術的集控站在雄安投運。今年10月，首個數字孿生綜合管廊電力艙在雄安投運。以數字孿生為代表的新技術應用，實現電網透明化、在線化、自動化管控，大幅提高工作效率，顯著節約運維成本?！眲⒑７甯嬖V《中國電力報》記者說。
今年5月，施耐德電氣攜合作伙伴發布聯合創新計劃，雙方成功實施一個變電站智能化運維項目，改造前，該變電站采用的傳統2D運維平臺不夠直觀，設備種類、數量繁雜，無法統一管理，多種數據類型無法在統一平臺集成，運維人員無法預判可能出現的故障及事故。
改造后，數字孿生解決方案提供了配電站全場景三維建模還原、全站設備內外結構可視化展示、運維模擬數據實時獲取、設備臺賬實時查看及故障模擬預判等一系列功能，和改造前相比，節省了大量時間、財力成本，大幅提升了運維效率，此外還有效縮減了配電站的效能損耗。
“目前，數字孿生技術在電網應用還總體處于起步階段，面向‘雙碳’目標和新型電力系統建設，需進一步通過對各類元件的全面感知、互聯和靈活調節，提升新能源、柔性負荷、儲能等大規模市場主體接入、控制、運營和區域自治能力，支持電網快速自愈、優化運行和智能決策?！崩铢i接受《中國電力報》記者采訪時表示。
應對構建新型電力系統的新需求，施耐德電氣發布了具有前瞻性的綠色能源管理理念?！盎跀底謱\生技術的創新解決方案，勢必將作為綠色能源管理解決方案的重要組成部分，幫助用戶輕松應對源網荷儲一體化和多能互補挑戰，助力以新能源為主體的新型電力系統的數字化轉型?！毙焐胤逭f。
觀點
從夢想走進現實
隨著5G、云計算、物聯網、大數據、人工智能等技術廣泛應用，城市建設、建筑、工業、能源、文游等各個行業掀起了一場數字化轉型浪潮，數字孿生以數字化的形式在虛擬空間中構建與物理世界一致的高保真模型，通過信息交互反饋與數據融合，可以實現對現實物理世界進行評估、分析、診斷及預測等各項功能。
在電力行業中，數字孿生技術已經在變電、配電領域實現了一定應用。例如2019年新投運的烏鎮“互聯網之光”博覽會新展館10千伏配電房運用數字孿生技術；2019年6月，坐落于中新天津生態城旅游區的110千伏游樂港智能變電站全息模型建設完成；2020年11月，雄安新區王家寨數字孿生臺區完成部署；2020年12月24日，上海浦東供電公司應用“共智”配電網數字孿生評價系統，開展配電網全生命周期運行、監控與運維分析業務。
這是數字孿生技術首次在新一代配電網規劃、建設、維護和管理中應用，能夠滿足電網運維和管理人員在日常以及應急各種工作場景下的需求。初步構建了云—管—邊—端各類應用場景，特別在輸電巡視、配電房、臺區監測方面有一定規模應用，但總體上呈現碎片化、小規模試點應用的特點。
面向“雙碳”目標和新型電力系統建設，需進一步通過對各類元件的全面感知、互聯和靈活調節，提升新能源、柔性負荷、儲能等大規模市場主體接入、控制、運營和區域自治能力，支持電網快速自愈、優化運行和智能決策。
在應用過程中，要考慮幾個方面的因素，一是在采集層，要考慮多種物理量采集的小型化、智能化、一體化采集終端，解決面向不同應用場景的需要；二是在端側，要根據業務場景需要，考慮一定邊緣計算能力的裝置，通過邊緣計算終端和智能算法就地解決簡單重復類的數據采集和分析，提高效率；三是在云端要充分進行數據融合分析，推動各類數據驅動應用。
