低碳、安全、高效，51WORLD數(shù)字孿生技術(shù)全面賦能智慧電力建設(shè)

    “十四五”規(guī)劃明確指出，要發(fā)展智能電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)誘導(dǎo)、指揮控制、調(diào)度管理應(yīng)急處理智能化。在國(guó)家政策、頂層架構(gòu)及相關(guān)戰(zhàn)略規(guī)劃的多重推動(dòng)下，數(shù)字孿生正在逐步融入電力行業(yè)，形成新的應(yīng)用探索態(tài)勢(shì)。

    現(xiàn)階段，電力行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型尚未形成全局和全生命周期的應(yīng)用管理。智慧電力仍面臨缺乏理論支撐、缺乏系統(tǒng)規(guī)劃、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大等挑戰(zhàn)。

    目前，51WORLD憑借先進(jìn)的數(shù)字孿生技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新，打造了更低碳、更安全、更高效的智慧電網(wǎng)解決方案。

    51WORLD已與國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、中國(guó)華能集團(tuán)、中國(guó)華電集團(tuán)、國(guó)家電力投資集團(tuán)公司等代表合作伙伴建立了良好合作關(guān)系，在發(fā)電、變電、輸電、配電等場(chǎng)景落地了大量標(biāo)桿案例。

▲51WORLD部分合作伙伴

1、三項(xiàng)能力，支撐三大應(yīng)用范圍

    為充分發(fā)揮數(shù)字孿生電網(wǎng)全要素、全過(guò)程、實(shí)時(shí)分析、優(yōu)化決策等能力，51WORLD打造了涵蓋數(shù)字孿生電網(wǎng)核心平臺(tái)、生產(chǎn)管線、應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具、多終端訪問(wèn)工具等在內(nèi)的綜合方案。

▲51WORLD數(shù)字孿生電網(wǎng)架構(gòu)

    方案從以下三個(gè)方面提供了安全、高效的電網(wǎng)管理能力：

    01    基礎(chǔ)支撐，主要是融合GIS、BIM、傾斜攝影等空間矢量數(shù)據(jù)，搭建電網(wǎng)空間模型，并融合電網(wǎng)大數(shù)據(jù)模型，形成動(dòng)靜結(jié)合。

    02    智能分析，主要是完成數(shù)據(jù)清洗分析、算法接入、二次開(kāi)發(fā)等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資產(chǎn)賦能給各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，提升數(shù)字孿生電網(wǎng)核心平臺(tái)的普適性。

    03    應(yīng)用創(chuàng)新，主要是完成算法推演、跨領(lǐng)域跨部門(mén)的應(yīng)用，打破煙囪式模式的數(shù)據(jù)壁壘和應(yīng)用壁壘，實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)量變到質(zhì)變的領(lǐng)域創(chuàng)新。

    構(gòu)建數(shù)字孿生電網(wǎng)時(shí)，可根據(jù)不同客戶(hù)實(shí)際需求將數(shù)字孿生技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用劃分為三個(gè)層次，分別是系統(tǒng)級(jí)、單元級(jí)、設(shè)備級(jí)。

    系統(tǒng)級(jí)

    系統(tǒng)級(jí)為跨市、跨省等大區(qū)域電力運(yùn)轉(zhuǎn)展示，主要包含的信息為電力潮流（電流或功率通過(guò)元件流入負(fù)荷）、電力負(fù)荷、線路電壓等級(jí)、線路維護(hù)情況等全局性數(shù)據(jù)。

    單元級(jí)

    單元級(jí)多數(shù)都是地市單位對(duì)當(dāng)?shù)氐哪硹l線路或者某個(gè)變電站的還原，主要是站和線路之間的拓?fù)潢P(guān)系，以及某站或者某線的運(yùn)行狀態(tài)。

    設(shè)備級(jí)

    設(shè)備級(jí)即到達(dá)設(shè)備模型層面，對(duì)于設(shè)備的故障告警，設(shè)備管理定位等起著不可或缺的作用。

    此外，數(shù)字孿生電網(wǎng)還可以實(shí)時(shí)反應(yīng)開(kāi)關(guān)通斷、設(shè)備負(fù)載、用戶(hù)負(fù)荷、新能源出力等電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)反映電網(wǎng)的異常信息、故障信息，以便工作人員全面實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)電網(wǎng)狀態(tài)。在出現(xiàn)電網(wǎng)電壓異常、電能質(zhì)量異常、電費(fèi)異常等各類(lèi)異常情況時(shí)進(jìn)行溯因分析，準(zhǔn)確研判出導(dǎo)致異常的原因，以便管理人員定制相應(yīng)的改進(jìn)措施。

    數(shù)字孿生電網(wǎng)不僅能夠準(zhǔn)確預(yù)判新能源出力、電力用戶(hù)用電負(fù)荷、電氣設(shè)備負(fù)載情況，還可以預(yù)測(cè)設(shè)備故障、客戶(hù)投訴等，以便管理指定相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，達(dá)到優(yōu)化設(shè)備檢修頻率、電力設(shè)施配置、聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)切換、相間負(fù)荷調(diào)整等運(yùn)營(yíng)策略，進(jìn)而為工作人員提供科學(xué)的決策支撐。

2、四大流程，實(shí)現(xiàn)電力綜合管理

    為打造精細(xì)化、系統(tǒng)化、智能化、普遍化、開(kāi)放化的數(shù)字孿生電網(wǎng)，51WORLD充分利用自身技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以自研的AES全要素場(chǎng)景為核心，搭建符合電網(wǎng)規(guī)范的可視化、可感化業(yè)務(wù)，對(duì)電網(wǎng)安全、低碳、穩(wěn)定運(yùn)行提供強(qiáng)有力的支撐。

    51WORLD能源可視化管理運(yùn)營(yíng)平臺(tái)是融合電網(wǎng)的發(fā)電、變電、輸電、配電為一體的綜合智慧電力管理平臺(tái)，在不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景下支持搭建不同的業(yè)務(wù)閉環(huán)，滿(mǎn)足多場(chǎng)景業(yè)務(wù)條件需求。

    發(fā)電側(cè)

    支持多源場(chǎng)景構(gòu)建，解決發(fā)電因環(huán)境復(fù)雜，系統(tǒng)運(yùn)作流程繁瑣，人員管理不到位，故障排除響應(yīng)慢等核心訴求，通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)加強(qiáng)對(duì)風(fēng)、光、火、水……等發(fā)電場(chǎng)景有效管理。

    同時(shí)，51WORLD基于數(shù)字孿生技術(shù)整合了一整套關(guān)于降碳方案，打造“低碳”能源管理系統(tǒng)。平臺(tái)支持接入智能化監(jiān)測(cè)終端，將碳的產(chǎn)生，碳的運(yùn)動(dòng)足跡進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，通過(guò)相關(guān)指標(biāo)限定，進(jìn)行用能合理規(guī)劃的同時(shí)，根據(jù)物理空間屬性，搭建綠能建設(shè)優(yōu)化方案，在虛擬場(chǎng)景中進(jìn)行發(fā)電側(cè)的綠能虛擬建設(shè)，通過(guò)時(shí)空比選建立行之有效的減碳規(guī)劃，最終實(shí)現(xiàn)碳減排的終極目標(biāo)。

▲數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建低碳流程

    變電側(cè)

    結(jié)合實(shí)際變電站場(chǎng)景，平臺(tái)可將廠站的業(yè)務(wù)應(yīng)用融合三維場(chǎng)景可視化呈現(xiàn)出來(lái)，以虛擬映射現(xiàn)實(shí)的方式管理整個(gè)變電站的設(shè)備、人員、智能機(jī)器人等，實(shí)現(xiàn)變電站的“3+N”管理，無(wú)人管理、高效管理、安全管理、多維度告警管理。

    輸電側(cè)

    將電網(wǎng)的輸電線路全域可視化呈現(xiàn)，并在虛擬場(chǎng)景中實(shí)時(shí)同步天氣情況、輸電線路設(shè)備狀態(tài)、輸電線路物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備檢測(cè)信息等，管理人員將處于偏遠(yuǎn)地區(qū)的輸電通道的運(yùn)行狀況通過(guò)數(shù)字孿生平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)管理。

配電側(cè)

    把配電臺(tái)區(qū)錯(cuò)綜復(fù)雜的桿塔線路及配電設(shè)施通過(guò)1:1高擬真還原在虛擬世界中，精準(zhǔn)掌握配電臺(tái)區(qū)的每一處的運(yùn)行狀態(tài)，告警信息毫秒級(jí)響應(yīng)，使數(shù)字孿生平臺(tái)成為電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的強(qiáng)大支撐。

3、數(shù)字孿生推動(dòng)電網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整

    電力行業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展到基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，無(wú)論從技術(shù)價(jià)值還是應(yīng)用管理角度，都非常適合與數(shù)字孿生技術(shù)結(jié)合。

    數(shù)字孿生電網(wǎng)能夠?qū)崟r(shí)描述并再現(xiàn)實(shí)際運(yùn)行的電力系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)、物理特性、技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)管理、環(huán)保指標(biāo)、人員狀況、科教活動(dòng)，并基于物理電網(wǎng)的狀態(tài)信息，進(jìn)行診斷、預(yù)測(cè)等一系列計(jì)算分析后，將分析結(jié)果反饋給物理電網(wǎng)，從而推動(dòng)物理電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)整。

    技術(shù)價(jià)值

    隨著“碳達(dá)峰、碳中和”、“構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”等戰(zhàn)略目標(biāo)的提出，電網(wǎng)將會(huì)接入大量具有隨機(jī)性、間歇性、波動(dòng)性特征分布式能源，以及儲(chǔ)能裝置等能源設(shè)施，讓電網(wǎng)體系呈現(xiàn)一種更加復(fù)雜、技術(shù)更加龐雜的趨勢(shì)。

    傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)理模型和優(yōu)化控制方法已經(jīng)難以滿(mǎn)足電網(wǎng)現(xiàn)在的規(guī)劃設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)分析和反饋優(yōu)化等需求。智慧電力系統(tǒng)能對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效組織和維護(hù)，為加快發(fā)展現(xiàn)代電力基礎(chǔ)建設(shè)。

    應(yīng)用管理

    隨著信息化和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，電力行業(yè)各部門(mén)積累了越來(lái)越多的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，構(gòu)建穩(wěn)定、安全、低碳的電力能源體系刻不容緩。在國(guó)內(nèi)電力資源需求日益旺盛、市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大的形勢(shì)下，除了要解決大城市局部的電力供給不足，更要應(yīng)對(duì)全國(guó)電力資源需求不均衡面臨的多鏈條并發(fā)式問(wèn)題，包括網(wǎng)絡(luò)化協(xié)作、輸電安全保障、電力資源合理分配以及市場(chǎng)監(jiān)管等。

    通過(guò)信息技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，可以逐步規(guī)范基礎(chǔ)設(shè)施、管理控制、輸電服務(wù)和發(fā)展模式，在電力智能設(shè)施銜接的基礎(chǔ)上，將電力信息化系統(tǒng)與城市公共數(shù)據(jù)庫(kù)銜接，進(jìn)而過(guò)渡到智能化的電網(wǎng)系統(tǒng)。

4、加速行業(yè)應(yīng)用落地

    數(shù)字孿生作為行業(yè)智慧化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)技術(shù)，可以有效提升電力系統(tǒng)全要素、全過(guò)程、實(shí)時(shí)分析、優(yōu)化決策等能力。但目前，從我國(guó)電力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型情況來(lái)看，仍沒(méi)有形成系統(tǒng)性戰(zhàn)略和規(guī)劃，數(shù)字孿生技術(shù)在電網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用和普及仍面臨很多挑戰(zhàn)。

    隨著能源數(shù)據(jù)價(jià)值的進(jìn)一步挖掘利用，電力行業(yè)將衍生出虛擬電廠、多能交易等能源互聯(lián)網(wǎng)增值新業(yè)態(tài)與新模式。在能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃中，由于系統(tǒng)還未建成運(yùn)行， 數(shù)字孿生參與其中，可對(duì)規(guī)劃系統(tǒng)建模仿真，并將結(jié)果反饋給規(guī)劃主體以指導(dǎo)規(guī)劃決策。

    未來(lái)，51WORLD將持續(xù)探索創(chuàng)新技術(shù)，為數(shù)字孿生在各領(lǐng)域的落地應(yīng)用提供更完善、更高效的技術(shù)和產(chǎn)品，為行業(yè)發(fā)展提供低碳、智能、安全的運(yùn)營(yíng)管理。