當前，電力和電網(wǎng)行業(yè)正日益成為數(shù)字孿生技術最重要的應用場景之一。8月18日，由工業(yè)4.0研究院編寫的《數(shù)字孿生電網(wǎng)白皮書》（以下簡稱《白皮書》）正式發(fā)布。《白皮書》指出，電網(wǎng)行業(yè)具有價值較高、技術要求不復雜等特點，非常適合作為數(shù)字孿生技術應用的先導性場景。
然而，有專家認為，雖然電網(wǎng)行業(yè)積極引入數(shù)字孿生技術，但總體應用效果并不理想。
不過，由于數(shù)字孿生技術在電網(wǎng)應用中仍處于1.0階段，未來依然有很大提升空間。
“機器與機器間用數(shù)據(jù)對話”
數(shù)字孿生技術能做什么？相關專家告訴記者，數(shù)字孿生技術能夠通過大數(shù)據(jù)采集和數(shù)字化模型構建，對物理世界進行精準映射，實現(xiàn)透明的數(shù)據(jù)可視化。同時，能夠利用大數(shù)據(jù)超越物理世界的局限，對工藝、操作流程和運維過程進行仿真和預測，并實現(xiàn)快速驗證，從而為規(guī)劃設計、建設實施、運維服務等全生命周期內各個環(huán)節(jié)帶來價值回饋。
“基于這些價值，數(shù)字孿生應用于汽車、航空等制造業(yè)以及建筑業(yè)的例子數(shù)不勝數(shù)，其帶來了數(shù)據(jù)的透明，數(shù)字化主線的貫通，以及動態(tài)管理、復雜供應鏈協(xié)同和預測性維護的實現(xiàn)。”一位電網(wǎng)專家告訴記者，“這些價值恰好與電網(wǎng)數(shù)字化轉型的需求高度契合。兩者的有機結合，有望為未來電網(wǎng)優(yōu)化升級提供助力?！?
“隨著創(chuàng)新技術和信息基礎設施的快速發(fā)展，很多新技術正在以前所未有的速度落地各行各業(yè)，帶來嶄新的數(shù)字化價值，數(shù)字孿生技術就是其中一個典型的例子。當前，電力行業(yè)引入數(shù)字孿生技術，逐步形成了較為廣泛的數(shù)字孿生應用場景。”數(shù)字孿生體聯(lián)盟理事長胡權認為，數(shù)字孿生電網(wǎng)是基于數(shù)字孿生基礎設施的電網(wǎng)數(shù)字化轉型，通過在數(shù)字空間建設電網(wǎng)、環(huán)境、人員和業(yè)務四要素，實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅動的全局、全生命周期的數(shù)字孿生體，從而達到不斷改善電網(wǎng)應用的目的。
“數(shù)字孿生電網(wǎng)的核心是數(shù)據(jù)驅動，將數(shù)據(jù)要素的價值發(fā)揮出來。”胡權認為，“過去所說的信息化是需要人去參與的，而數(shù)字孿生電網(wǎng)則實現(xiàn)了數(shù)據(jù)自動化?？梢院唵卫斫鉃椤畽C器與機器間用數(shù)據(jù)對話’，這將大大減少人的參與度，將人作為變量所帶來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)字化轉型的一部分?！肮芾硇畔⒒哂懈呔S度和數(shù)據(jù)顆粒度大的特點，這對精準化管理而言，面臨應用難度高和效果不佳的挑戰(zhàn)?！?
“在電網(wǎng)數(shù)字化轉型的過程中，各系統(tǒng)、部門的數(shù)據(jù)信息獨立且分散，形成一個個‘數(shù)據(jù)孤島’；由于數(shù)據(jù)來源多樣化，導致數(shù)據(jù)格式各異、缺乏標準，不便于融合利用；數(shù)據(jù)表達能力不足、缺乏數(shù)據(jù)交互、難以還原真實場景，這些痛點都可以通過數(shù)字孿生電網(wǎng)解決?！鄙鲜鲭娋W(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，為更高層次的場景化應用提供了基礎。例如，上升到戰(zhàn)略決策層面，數(shù)字孿生平臺還可以助力預測可再生能源發(fā)電與供電負荷，實現(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)帶來的可靠性挑戰(zhàn)。
胡權用實例生動地說明了數(shù)字孿生技術在電網(wǎng)的應用價值：“電網(wǎng)的高壓線通常采用無人機巡檢來判斷故障或預測風險，但從無人機發(fā)現(xiàn)問題，到上報問題，再到解決問題，各環(huán)節(jié)均需依靠人工，時間周期存在不確定性。相較而言，使用數(shù)字孿生技術所構建的電網(wǎng)，機器與機器之間會自動上傳問題，只需人工解決問題?！?
“通俗地講，就像全屋智能系統(tǒng)通過Wi-Fi連接起來，你只需對著手機操作就可以控制全部家電一樣。數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)間自動交互，再由人進行總控。”胡權解釋說。
“將由1.0版本升級到3.0版本”
胡權告訴記者，數(shù)字孿生電網(wǎng)參考架構采用了開放體系，可以實現(xiàn)“建設-運行-優(yōu)化”的閉環(huán)優(yōu)化，這正是數(shù)字孿生技術的潛力所在。同時，針對數(shù)字孿生電網(wǎng)可持續(xù)改進特征，預計經(jīng)過10年左右的時間，數(shù)字孿生電網(wǎng)將由現(xiàn)在小范圍推廣1.0版本升級成實現(xiàn)全局和全生命周期生產(chǎn)運行需要，達到源網(wǎng)荷儲一體化管理目標的3.0版本。“1.0版本是打基礎，2.0版本是做運行的改善，3.0版本是創(chuàng)新升級?！?
在施耐德電氣能源管理中壓業(yè)務市場與戰(zhàn)略副總裁薛毅看來，今后，數(shù)字孿生技術將越來越多地融入到電網(wǎng)設計規(guī)劃、建設及運維等全生命周期內的各個環(huán)節(jié)，助力提供多樣化、場景化的功能和服務，真正實現(xiàn)“回溯過往，掌控當下，預知未來”的運維體驗，從而切實推動未來電網(wǎng)形態(tài)的持續(xù)進化。
上述電網(wǎng)專家透露，當前，電網(wǎng)企業(yè)已經(jīng)在做相應的數(shù)字孿生電網(wǎng)的技術升級規(guī)劃，預計在“十四五”末期或“十五五”中期開始大量應用?！耙坏?shù)字孿生電網(wǎng)形成規(guī)模，產(chǎn)業(yè)鏈成本將進一步下降，供應商開始盈利，市場會得到飛速發(fā)展。預計10年左右，全國范圍內的電網(wǎng)線路將全部實現(xiàn)可視化，通過互聯(lián)網(wǎng)可以看到所有線路的細節(jié)?！?
不過，業(yè)內人士提醒說，要實現(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)鏈在一個開放的生態(tài)圈中相互協(xié)作，聯(lián)合創(chuàng)新，從而讓可深入行業(yè)的應用盡快落地，并切實產(chǎn)生商業(yè)價值。
