数字孪生技术在电力系统中的应用现状「孪生」

今天带来数字孪生技术在电力系统中的应用现状「孪生」，关于数字孪生技术在电力系统中的应用现状「孪生」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

工业4.0研究院分析显示，电网行业具有价值较高、技术要求不复杂等特点，非常适合作为数字孪生体应用的先导性场景。发电厂和配电厂的数字孪生化目前正加速形成全局和全生命周期的应用。

01 双重驱动下的 数字孪生电网

在“数字经济”时代浪潮下，能源电力行业亟需借助数字化转型实现物理电网向数字电网的升级。

数字孪生以其深度融合新一代信息技术和数字模型理念引发了工业界和学术界广泛关注，“数字孪生电网”也成为数字化技术演进与电网升级需求双重驱动下电网建设、发展、演变的一种新趋势、新理念、新途径。

在电网行业，数字孪生可以帮助改善决策，并在虚拟化/软件定义的环境中使用强大的模拟器及分析技术，来优化电网的业务。

1.1 业务层

受产业结构调整、能源领域改革等政策影响，电网迫切需要优化经营策略，实现企业的精益化管理。由于对电网缺乏精准刻画，无法准确掌握电网的状态信息，导致电网的运维效率难以得到有效提升，另外，对电网运营策略的优化调整，严重依赖于人工经验，难以达到最佳效果。数字孪生电网为解决上述问题提供了新的技术途径，可以有效保证电网经济、优质、安全地运行。

随着“碳达峰、碳中和”“构建以新能源为主体的新型电力系统”等目标的提出，电网将会接入大量 具有随机性、间歇性、波动性特征的分布式能源，以及储能装置、V2G等交互式能源设施，使其呈现出结构更加复杂、设备更加繁多、技术更加庞杂的趋势。传统机理模型和优化控制方法已经难以满足电网规划设计、监测分析和运行优化的要求。

1.2 技术层

“数字孪生 ”已在制造、汽车、电力、矿山、石化、水利和城市等领域得到应用，形成了多行业探索应用的态势。

电力行业也逐步引入数字孪生技术，形成了较为广泛的数字孪生应用场景。开发真正面向数字孪生电网的系统，既是电网行业发展的挑战，同时也是一个巨大的机遇。

02 数字孪生电网主要特征

数字孪生电网是基于数字孪生基础设施的电网数字化转型方法，通过在数字空间建设电网、环境、人员和业务四要素，实现数据驱动的全局、全生命周期的数字孪生体，从而达到不断改善的应用目的。

数字孪生电网体系架构由设备级数字孪生、单元级数字孪生、系统级数字孪生三个层级所构成。

◇设备级数字孪生指电网中单个设备的数字孪生，如数字孪生变压器、数字孪生断路器、数字孪生隔离开关等。

◇单元级数字孪生是指电网中由多个设备所组成的功能单元的数字孪生，如数字孪生变电站、数字孪生微电网、数字孪生输电线路等。

◇系统级数字孪生是指电网中由多个功能单元所组成的系统的数字孪生，如数字孪生区域电网、数字孪生省级电网、数字孪生市级电网等。

数字孪生电网特征主要表现在以下几个方面：

2.1 全面感知

通过多类型传感器，对电网运行状态进行全时域、多维度、多层次精准监测，实现虚拟电网与物理电网同步运行。

2.2 精准映射

数字孪生电网实现场景下，物理电网与虚拟电网一一对应、紧密融合，各类信息能够精准匹配与表达。

2.3 智能推演

依据物理电网的真实运行数据，构建推演模型，推演预测物理电网的发展态势与运行结果，并提出优化建议。

2.4 动态可视

将感知的多源数据进行数字化建模和可视化渲染，实现全空间信息和电网实时运行态势的动态展示。

2.5 虚实互动

借助物联网、AR/VR、人机交互等领域技术的协同和融合，实现物理电网与虚拟电网间的双向互动。

2.6 协同演进

以物理电网为主体，在数字空间进行推演，并反馈进化结果，使物理电网和虚拟电网协同演进。

03 数字孪生电网主要优势

上海漂视网络股份有限公司（以下简称“漂视”）以智慧物联、数据中台为基础，通过综合运用感知、建模、仿真等技术，生成可观测、可描述、可预测、可控制、可互动的数字孪生电网，推动电网高质量发展。

3.1 更智能的资产规划

数字孪生体是公用事业真实世界网格的实时数字对应物，可以从图像，三维点云，过去的报告和分析结果中收集和检索所有网络数据的存储库。

通过数字孪生技术，可在电网孪生体上模拟场景并得决策结论，如连接太阳能发电资产会对电网资产产生的影响、老旧设备及管网是否需要升级或加固。一个构造良好的数字孪生将会成为电网跟上变化步伐的重要工具。

3.2 改进检查和维护

为了使任务更易于管理，大多数公用事业公司根据过去的检查数据和工程师的经验，试图优先检查网络中最关键或最脆弱的部分。

在数字孪生电网中，数据被标记为模型中的资产。应用分析手段和人工智能算法后，建议的干预措施被自动标记给管理用户。管理用户更加方便理解问题是什么、问题出现在哪里。且系统随着时间的推移而实时收集新数据，现实模拟将更加真实有效。

3.3 更有效的植被管理

高野火风险地区的输电公司须时刻检查电线和其他资产周围的植被，一旦出现故障，则会带来断电、资产损坏甚至火灾的风险。

数字孪生系统不仅包括电网资产，同时还包括输电线和电缆塔网络及周围的环境。

系统显示丰富的植被数据，如树种、生长速度和健康状况等因素，输电公司可用以评估任何给定的树枝或邻近其资产的树枝的引火风险，并相应地确定优先次序和派遣植被管理人员。

3.4 自动化电力线检查

数字孪生也是另一项技术变革的促成技术——自动化电力线检测。

数字孪生飞机提供“地图”，无人感知设备可通过传感器规划路线和导航。

物联感知设备的投入使用不仅运营成本远低于同样规模的人类检查员队伍，且可以以更定期的时间间隔提供更多细节数据，促进更好的规划、检查、维护和管理。

3.5 改进应急建模和更快响应

如遇紧急情况，如野火或自然灾害，数字孪生技术可生成电网、资产及其周围环境的秩序要素，指导公用事业和应急服务部门做出快速反应。

此外，数字孪生平台的“假设”场景测试可实现场景的应急规划，如飓风袭击X点，对Y点的资产会有什么影响？A点引发火灾，附近有哪些设施及住宅，疏散计划是什么样的？

04 数字孪生电网未来发展趋势

随着物联网、大数据、云计算、人工智能等技术的快速发展和深度融合，数字孪生电网的建设应用将取得突破，未来数字孪生电网将呈现出精细化、系统化、智能化、普遍化、开放化等五个趋势。

4.1 精细化
随着数字孪生电网的发展，未来电网内每一台设备，甚至是每一个部
件都会有其对应的数字孪生，并且贯穿干全寿命周期，以满足相关业
务精细化管理的需求。

4.2 系统化
未来数字孪生电网将打破原有的“碎片化”建设应用方式，会把所有设备级数字孪生、部件级数字孪生有机整合到一起，形成整个电网的数字孪生，为精准掌握整个电网的实时状态和发展趋势提供支撑。

4.3 智能化
随着人工智能技术的发展，数字孪生电网的智能化水平将大幅度提升，不但能够准确预测电网的发展趋势，还能够自动做出合理的应对措施，为电网的稳定经济运行提供决策支撑。

4.4 普遍化
随着物联网、大数据、人工智能等技术的日臻成熟，构建数字孪生的成本将会显著降低，数字孪生将会在电网领域得到普遍应用，并在电网的规划、建设、运营等环节发挥强有力的支撑作用。

4.5 开放化
随着数字孪生城市和数字孪生电网的建设与发展，两者相互融合将成为必然趋势，数字孪生电网会早现出较强的开放性，其将与数字挛生交通、数字孪生建筑、数字孪生水务等交叉融合，共同为数字孪生城市提供支撑。

05 漂视数字孪生世界

上海漂视网络股份有限公司（以下简称“漂视”）是专注于数字孪生技术领域的平台型企业，致力于通过领先的数字孪生技术为智慧城市领域高效赋能，促进各行业数字化转型、智能化升级，打造物联、数联、智联的数字孪生世界，通过数字孪生系统实现可视化、智能化、人性化的创新管理，加速数字新基建进程。

主营业务

城市大脑

基于5G、大数据、人工智能、云计算、物联网等信息技术，通过构建拥有网络理政、城市交通、环境保护、城市安全、应急指挥等多项重要功能的城市大脑，对公安、交通、建设、水利、卫生、教育、旅游、城管、安检、环保等城市治理数据进行全面汇聚、叠加分析和深度利用。完成对城市异常的智能预警、关键问题的智慧决策、重大事件的协同处置，使之成为城市的服务中心、治理中心和应急中心，为党和政府综合决策和应急指挥提供强大的信息内容保障、信息通信保障和信息安全保障，实现社会治理体系的智慧化。

智慧建筑

为建筑及泛园区行业提供数字化转型新动力。通过建立园区管理平台，集合BIM、AI、IoT等多元数据，打通规划、建设、运营等多场景。实现对园区的“防、管、营”，助力园区高标准建设、高质量管理、高效化运营。

智慧交通

智慧交通平台，借由5G、AI、大数据、车联网等技术，通过构建高精度交通三维场景，将交通基础设施全要素数字化和虚拟化，以解决道路拥堵、事故频发、交通资源利用不均衡等难题。

智慧交通数字孪生平台以缓解交通问题为目标，实现交通业务运行管理协同化和智能化。为交通规划、建设、运营、管理和服务提供了新的发展空间，是未来交通运输系统发展的新方向。

智慧电力

智慧电力是以能源网络为核心，依托物联网、大数据、云计算等新技术对能源的生产、运输、存储和消费过程进行实时监测、数据分析和优化处理。通过数字化、网络化、智能化手段，实现能源的安全、高效、绿色、智慧应用。面向政府、企业、园区、行业实现能源的安全、稳定、清洁和永续利用。

数字孪生流域

数字孪生流域以水利感知网、水利业务网、水利云等为基础，通过运用物联网、大数据、AI、虚拟仿真等技术，以物理水利为单元、时空数据为底板、水利模型为核心、流域知识为驱动，对流域全要素和水利治理管理活动全过程进行数字化映射、智慧化模拟，支持多方案优选，实现与物理流域的同步仿真运行、虚实交互、迭代优化，支撑精准化决策。