當(dāng)前，電力和電網(wǎng)行業(yè)正日益成為數(shù)字孿生技術(shù)最重要的應(yīng)用場(chǎng)景之一。8月18日，由工業(yè)4.0研究院編寫(xiě)的《數(shù)字孿生電網(wǎng)白皮書(shū)》（以下簡(jiǎn)稱《白皮書(shū)》）正式發(fā)布。《白皮書(shū)》指出，電網(wǎng)行業(yè)具有價(jià)值較高、技術(shù)要求不復(fù)雜等特點(diǎn)，非常適合作為數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用的先導(dǎo)性場(chǎng)景。

然而，有專家認(rèn)為，雖然電網(wǎng)行業(yè)積極引入數(shù)字孿生技術(shù)，但總體應(yīng)用效果并不理想。

不過(guò)，由于數(shù)字孿生技術(shù)在電網(wǎng)應(yīng)用中仍處于1.0階段，未來(lái)依然有很大提升空間。

“機(jī)器與機(jī)器間用數(shù)據(jù)對(duì)話”

數(shù)字孿生技術(shù)能做什么？相關(guān)專家告訴記者，數(shù)字孿生技術(shù)能夠通過(guò)大數(shù)據(jù)采集和數(shù)字化模型構(gòu)建，對(duì)物理世界進(jìn)行精準(zhǔn)映射，實(shí)現(xiàn)透明的數(shù)據(jù)可視化。同時(shí)，能夠利用大數(shù)據(jù)超越物理世界的局限，對(duì)工藝、操作流程和運(yùn)維過(guò)程進(jìn)行仿真和預(yù)測(cè)，并實(shí)現(xiàn)快速驗(yàn)證，從而為規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)實(shí)施、運(yùn)維服務(wù)等全生命周期內(nèi)各個(gè)環(huán)節(jié)帶來(lái)價(jià)值回饋。

“基于這些價(jià)值，數(shù)字孿生應(yīng)用于汽車、航空等制造業(yè)以及建筑業(yè)的例子數(shù)不勝數(shù)，其帶來(lái)了數(shù)據(jù)的透明，數(shù)字化主線的貫通，以及動(dòng)態(tài)管理、復(fù)雜供應(yīng)鏈協(xié)同和預(yù)測(cè)性維護(hù)的實(shí)現(xiàn)。”一位電網(wǎng)專家告訴記者，“這些價(jià)值恰好與電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的需求高度契合。兩者的有機(jī)結(jié)合，有望為未來(lái)電網(wǎng)優(yōu)化升級(jí)提供助力。”

“隨著創(chuàng)新技術(shù)和信息基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展，很多新技術(shù)正在以前所未有的速度落地各行各業(yè)，帶來(lái)嶄新的數(shù)字化價(jià)值，數(shù)字孿生技術(shù)就是其中一個(gè)典型的例子。當(dāng)前，電力行業(yè)引入數(shù)字孿生技術(shù)，逐步形成了較為廣泛的數(shù)字孿生應(yīng)用場(chǎng)景。”數(shù)字孿生體聯(lián)盟理事長(zhǎng)胡權(quán)認(rèn)為，數(shù)字孿生電網(wǎng)是基于數(shù)字孿生基礎(chǔ)設(shè)施的電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，通過(guò)在數(shù)字空間建設(shè)電網(wǎng)、環(huán)境、人員和業(yè)務(wù)四要素，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的全局、全生命周期的數(shù)字孿生體，從而達(dá)到不斷改善電網(wǎng)應(yīng)用的目的。

“數(shù)字孿生電網(wǎng)的核心是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，將數(shù)據(jù)要素的價(jià)值發(fā)揮出來(lái)。”胡權(quán)認(rèn)為，“過(guò)去所說(shuō)的信息化是需要人去參與的，而數(shù)字孿生電網(wǎng)則實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)自動(dòng)化。可以簡(jiǎn)單理解為‘機(jī)器與機(jī)器間用數(shù)據(jù)對(duì)話’，這將大大減少人的參與度，將人作為變量所帶來(lái)不確定性最大可能降低，從而提高整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性。”

“就像全屋智能控制系統(tǒng)”

有業(yè)內(nèi)人士告訴記者，歷經(jīng)多年高速發(fā)展，電網(wǎng)行業(yè)的信息化程度已經(jīng)較高，能夠滿足管理信息化的需要，但這只是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的一部分。“管理信息化具有高維度和數(shù)據(jù)顆粒度大的特點(diǎn)，這對(duì)精準(zhǔn)化管理而言，面臨應(yīng)用難度高和效果不佳的挑戰(zhàn)。”

“在電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過(guò)程中，各系統(tǒng)、部門的數(shù)據(jù)信息獨(dú)立且分散，形成一個(gè)個(gè)‘?dāng)?shù)據(jù)孤島’；由于數(shù)據(jù)來(lái)源多樣化，導(dǎo)致數(shù)據(jù)格式各異、缺乏標(biāo)準(zhǔn)，不便于融合利用；數(shù)據(jù)表達(dá)能力不足、缺乏數(shù)據(jù)交互、難以還原真實(shí)場(chǎng)景，這些痛點(diǎn)都可以通過(guò)數(shù)字孿生電網(wǎng)解決。”上述電網(wǎng)專家表示。

此外，數(shù)據(jù)孿生電網(wǎng)數(shù)據(jù)和模型的可視化與互聯(lián)互通，為更高層次的場(chǎng)景化應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。例如，上升到戰(zhàn)略決策層面，數(shù)字孿生平臺(tái)還可以助力預(yù)測(cè)可再生能源發(fā)電與供電負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)分布式能源供需的就地平衡，助力解決高比例新能源接入及消納為電網(wǎng)帶來(lái)的可靠性挑戰(zhàn)。

胡權(quán)用實(shí)例生動(dòng)地說(shuō)明了數(shù)字孿生技術(shù)在電網(wǎng)的應(yīng)用價(jià)值：“電網(wǎng)的高壓線通常采用無(wú)人機(jī)巡檢來(lái)判斷故障或預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)，但從無(wú)人機(jī)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，到上報(bào)問(wèn)題，再到解決問(wèn)題，各環(huán)節(jié)均需依靠人工，時(shí)間周期存在不確定性。相較而言，使用數(shù)字孿生技術(shù)所構(gòu)建的電網(wǎng)，機(jī)器與機(jī)器之間會(huì)自動(dòng)上傳問(wèn)題，只需人工解決問(wèn)題。”

“通俗地講，就像全屋智能系統(tǒng)通過(guò)Wi-Fi連接起來(lái)，你只需對(duì)著手機(jī)操作就可以控制全部家電一樣。數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)間自動(dòng)交互，再由人進(jìn)行總控。”胡權(quán)解釋說(shuō)。

“將由1.0版本升級(jí)到3.0版本”

胡權(quán)告訴記者，數(shù)字孿生電網(wǎng)參考架構(gòu)采用了開(kāi)放體系，可以實(shí)現(xiàn)“建設(shè)-運(yùn)行-優(yōu)化”的閉環(huán)優(yōu)化，這正是數(shù)字孿生技術(shù)的潛力所在。同時(shí)，針對(duì)數(shù)字孿生電網(wǎng)可持續(xù)改進(jìn)特征，預(yù)計(jì)經(jīng)過(guò)10年左右的時(shí)間，數(shù)字孿生電網(wǎng)將由現(xiàn)在小范圍推廣1.0版本升級(jí)成實(shí)現(xiàn)全局和全生命周期生產(chǎn)運(yùn)行需要，達(dá)到源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化管理目標(biāo)的3.0版本。“1.0版本是打基礎(chǔ)，2.0版本是做運(yùn)行的改善，3.0版本是創(chuàng)新升級(jí)。”

在施耐德電氣能源管理中壓業(yè)務(wù)市場(chǎng)與戰(zhàn)略副總裁薛毅看來(lái)，今后，數(shù)字孿生技術(shù)將越來(lái)越多地融入到電網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)劃、建設(shè)及運(yùn)維等全生命周期內(nèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)，助力提供多樣化、場(chǎng)景化的功能和服務(wù)，真正實(shí)現(xiàn)“回溯過(guò)往，掌控當(dāng)下，預(yù)知未來(lái)”的運(yùn)維體驗(yàn)，從而切實(shí)推動(dòng)未來(lái)電網(wǎng)形態(tài)的持續(xù)進(jìn)化。

上述電網(wǎng)專家透露，當(dāng)前，電網(wǎng)企業(yè)已經(jīng)在做相應(yīng)的數(shù)字孿生電網(wǎng)的技術(shù)升級(jí)規(guī)劃，預(yù)計(jì)在“十四五”末期或“十五五”中期開(kāi)始大量應(yīng)用。“一旦數(shù)字孿生電網(wǎng)形成規(guī)模，產(chǎn)業(yè)鏈成本將進(jìn)一步下降，供應(yīng)商開(kāi)始盈利，市場(chǎng)會(huì)得到飛速發(fā)展。預(yù)計(jì)10年左右，全國(guó)范圍內(nèi)的電網(wǎng)線路將全部實(shí)現(xiàn)可視化，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)可以看到所有線路的細(xì)節(jié)。”

不過(guò)，業(yè)內(nèi)人士提醒說(shuō)，要實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生電網(wǎng)從1.0版本到3.0版本的跨越，亟待產(chǎn)業(yè)鏈在一個(gè)開(kāi)放的生態(tài)圈中相互協(xié)作，聯(lián)合創(chuàng)新，從而讓可深入行業(yè)的應(yīng)用盡快落地，并切實(shí)產(chǎn)生商業(yè)價(jià)值。