隨著創(chuàng)新技術和信息基礎設施的快速發(fā)展，很多新的技術應用趨勢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，正值全社會聚焦“雙碳”目標的關鍵時期，構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)、推進電網的數(shù)字化轉型亦成為當務之急。
那么，當傳統(tǒng)的電網行業(yè)“邂逅”點石成金的數(shù)字孿生技術，會帶來哪些改變?
數(shù)字孿生技術價值與數(shù)字化電網需求高度契合
首先，我們來認識一下數(shù)字孿生技術的諸多“本領”。眾所周知，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;其更重要的價值在于，它能夠利用這些大數(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的各個環(huán)節(jié)帶來回饋價值。
基于這些價值，數(shù)字孿生以往應用于汽車、航空等制造業(yè)以及建筑業(yè)的例子數(shù)不勝數(shù)，它帶來的是數(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)。今天，我們驚喜地看到，這些價值恰好與未來電網數(shù)字化轉型的需求高度契合。兩者的有機結合，有望為未來電網進化升級奏響新的強音。
數(shù)字孿生技術如何應對電網數(shù)字化轉型挑戰(zhàn)
數(shù)字孿生與電網的“邂逅”，首先要解決的是“數(shù)據(jù)孤島”的挑戰(zhàn)。以往，在電網行業(yè)數(shù)字化轉型的過程中，常見的是各系統(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”;再如，由于數(shù)據(jù)來源多樣化，導致數(shù)據(jù)格式各異、缺乏標準化，不便于融合利用;此外，還存在數(shù)據(jù)表達能力不足、缺乏數(shù)據(jù)交互、難以還原真實場景等頑疾。
而打造以電網模型為基礎、基于施耐德電氣EcoStruxure三層架構的數(shù)字孿生平臺，則可以有效解決這些挑戰(zhàn)。在數(shù)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(shù)據(jù)，形成全場景、跨系統(tǒng)空間的大數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)進行融合和處理;最上層，則通過開放的API接口，讓數(shù)據(jù)可以使能二次開發(fā)和集成，服務于數(shù)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。
這樣的架構，使得數(shù)字孿生平臺得以助力數(shù)字電網實現(xiàn)運維方式的顛覆性革新。無論是在場地現(xiàn)場的設備巡檢、故障排查，控制中心負責的配電站和配電管理，還是運維中心負責的業(yè)務流程管控、運維計劃安排以及遠程運維，都可以實現(xiàn)三維可視化運維。
數(shù)據(jù)和模型的可視化與互聯(lián)互通，也為更高層次的場景化應用提供了實現(xiàn)基礎。例如，上升到戰(zhàn)略決策的層面，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帶來的可靠性挑戰(zhàn)。
開展聯(lián)合創(chuàng)新模式，助力數(shù)字孿生在電網行業(yè)加速落地
數(shù)字孿生技術在電網數(shù)字化轉型中的應用，亟待企業(yè)在一個開放的生態(tài)圈中相互協(xié)作，開展聯(lián)合創(chuàng)新，從而讓可深入行業(yè)的應用盡快落地產生效益。在這方面，施耐德電氣與孿數(shù)科技在電網數(shù)字孿生領域的聯(lián)合創(chuàng)新就是一個典型的例子。
當前，通過兩者的聯(lián)合創(chuàng)新，已經可以靈活滿足數(shù)字化電網內不同場景、不同規(guī)模的需求。對于單個配電柜、機柜，數(shù)字孿生可以支持三維掃描、可視化呈現(xiàn)，實現(xiàn)數(shù)字化交付;對于單個配電站、開關站，數(shù)字孿生可以支持站點設備全要素數(shù)據(jù)的連接，實現(xiàn)數(shù)字化運維管理;對于區(qū)域配電站，數(shù)字孿生可以為區(qū)域電網實現(xiàn)配電智能管理、按需配電;針對環(huán)網數(shù)字化，數(shù)字孿生則可以助力實現(xiàn)站點聯(lián)通、快速檢測等功能。
以施耐德電氣和孿數(shù)科技成功實施的一個變電站智能化運維項目為例，該數(shù)字化變電站占地規(guī)模80平方米，包含20臺中壓柜、7臺低壓柜、2臺變壓器及一組母線。改造前，該變電站采用的傳統(tǒng)2D運維平臺不夠直觀，設備種類、數(shù)量繁雜，無法統(tǒng)一管理，多種數(shù)據(jù)類型也無法在統(tǒng)一平臺集成，使得運維人員無法預判可能出現(xiàn)的故障及事故。
而實施改造后，數(shù)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(shù)據(jù)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，為變電站的運維帶來了“點石成金”的效果和體驗。和改造前相比，節(jié)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。
依托綠色能源管理理念，數(shù)字孿生持續(xù)助力電網進化
在剛剛過去的施耐德電氣創(chuàng)新峰會上，施耐德電氣發(fā)布了具有前瞻性的綠色能源管理理念。依托這一理念，基于數(shù)字孿生技術的創(chuàng)新解決方案，勢必將作為綠色能源管理解決方案的一個重要組成部分，幫助客戶輕松應對源網荷儲一體化，和多能互補挑戰(zhàn)，獲得更大的成長空間，同時降低轉型成本，以達成從能源生產、存儲、傳輸和使用全生命周期中實現(xiàn)綠色、可靠、高效的能源管理目標，幫助電網等行業(yè)的客戶實現(xiàn)高質量發(fā)展。
針對數(shù)字孿生在電網領域的應用前景，施耐德電氣能源管理中壓業(yè)務市場與戰(zhàn)略副總裁薛毅談到：“今后，數(shù)字孿生技術將越來越多地融入到電網設計規(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，真正提供‘回溯過往，掌控當下，預知未來’的卓越運維體驗，從而切實推動未來電網形態(tài)的持續(xù)進化。”
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