当电网“邂逅”数字孪生技术

随着创新技术和信息基础设施的快速发展，很多新的技术应用趋势正在以前所未有的速度落地各行各业，带来崭新的数字化价值，数字孪生技术就是其中一个典型的例子。当前，正值全社会聚焦“双碳”目标的关键时期，构建以新能源为主体的新型电力系统、推进电网的数字化转型亦成为当务之急。那么，当传统的电网行业“邂逅”点石成金的数字孪生技术，会带来哪些改变？数字孪生技术价值与数字化电网需求高度契合首先，我们来认识一下数字孪生技术的诸多“本领”。众所周知，数字孪生技术能够通过大数据采集和数字化模型构建，对物理世界进行精准“映射”，实现透明的数据可视化；其更重要的价值在于，它能够利用这些大数据，超越物理世界的局限，对工艺、操作流程和运维过程进行仿真和预测，并实现快速验证，从而为规划设计、建设实施、运维服务等全生命周期内的各个环节带来回馈价值。基于这些价值，数字孪生以往应用于汽车、航空等制造业以及建筑业的例子数不胜数，它带来的是数据的透明，数字化主线的贯通，以及动态管理、复杂供应链协同和预测性维护的实现。今天，我们惊喜地看到，这些价值恰好与未来电网数字化转型的需求高度契合。两者的有机结合，有望为未来电网进化升级奏响新的强音。数字孪生技术如何应对电网数字化转型挑战数字孪生与电网的“邂逅”，首先要解决的是“数据孤岛”的挑战。以往，在电网行业数字化转型的过程中，常见的是各系统、部门的数据信息独立且分散，形成一个个“数据孤岛”；再如，由于数据来源多样化，导致数据格式各异、缺乏标准化，不便于融合利用；此外，还存在数据表达能力不足、缺乏数据交互、难以还原真实场景等顽疾。而打造以电网模型为基础、基于施耐德电气EcoStruxure三层架构的数字孪生平台，则可以有效解决这些挑战。在数字孪生应用架构的底层，可以通过智能设备、智能表计等手段广泛采集物理世界的多源数据，形成全场景、跨系统空间的大数据集；在中间层，则以公有云、私有云或混合云为平台，对不同来源、不同格式的数据进行融合和处理；最上层，则通过开放的API接口，让数据可以使能二次开发和集成，服务于数字电网的各个具体场景，营造多平台、跨终端的卓越用户体验。这样的架构，使得数字孪生平台得以助力数字电网实现运维方式的颠覆性革新。无论是在场地现场的设备巡检、故障排查，控制中心负责的配电站和配电管理，还是运维中心负责的业务流程管控、运维计划安排以及远程运维，都可以实现三维可视化运维。数据和模型的可视化与互联互通，也为更高层次的场景化应用提供了实现基础。例如，上升到战略决策的层面，数字孪生平台还可以助力预测可再生能源发电与供电负荷，实现分布式能源供需的就地平衡，助力解决高比例新能源接入及消纳为电网带来的可靠性挑战。开展联合创新模式，助力数字孪生在电网行业加速落地数字孪生技术在电网数字化转型中的应用，亟待企业在一个开放的生态圈中相互协作，开展联合创新，从而让可深入行业的应用尽快落地产生效益。在这方面，施耐德电气与孪数科技在电网数字孪生领域的联合创新就是一个典型的例子。当前，通过两者的联合创新，已经可以灵活满足数字化电网内不同场景、不同规模的需求。对于单个配电柜、机柜，数字孪生可以支持三维扫描、可视化呈现，实现数字化交付；对于单个配电站、开关站，数字孪生可以支持站点设备全要素数据的连接，实现数字化运维管理；对于区域配电站，数字孪生可以为区域电网实现配电智能管理、按需配电；针对环网数字化，数字孪生则可以助力实现站点联通、快速检测等功能。以施耐德电气和孪数科技成功实施的一个变电站智能化运维项目为例，该数字化变电站占地规模80平方米，包含20台中压柜、7台低压柜、2台变压器及一组母线。改造前，该变电站采用的传统2D运维平台不够直观，设备种类、数量繁杂，无法统一管理，多种数据类型也无法在统一平台集成，使得运维人员无法预判可能出现的故障及事故。而实施改造后，数字孪生解决方案提供了配电站全场景三维建模还原、全站设备内外结构可视化展示、运维模拟数据实时获取、设备台账实时查看及故障模拟预判等一系列功能，为变电站的运维带来了“点石成金”的效果和体验。和改造前相比，节省了大量时间、财力成本，大幅提升了运维效率，此外还有效缩减了配电站的效能损耗。依托绿色能源管理理念，数字孪生持续助力电网进化在刚刚过去的施耐德电气创新峰会上，施耐德电气发布了具有前瞻性的绿色能源管理理念。依托这一理念，基于数字孪生技术的创新解决方案，势必将作为绿色能源管理解决方案的一个重要组成部分，帮助客户轻松应对源网荷储一体化，和多能互补挑战，获得更大的成长空间，同时降低转型成本，以达成从能源生产、存储、传输和使用全生命周期中实现绿色、可靠、高效的能源管理目标，帮助电网等行业的客户实现高质量发展。针对数字孪生在电网领域的应用前景，施耐德电气能源管理中压业务市场与战略副总裁薛毅谈到：“今后，数字孪生技术将越来越多地融入到电网设计规划、建设及运维等全生命周期内的各个环节，助力提供多样化、场景化的功能和服务，真正提供‘回溯过往，掌控当下，预知未来’的卓越运维体验，从而切实推动未来电网形态的持续进化。”