2022-10-11-中国电力企业联合会-电力行业数字孪生技术应用白皮书（2022）_64页_37mb

电力行业数字孪生技术应用白皮书（2022）总结

核心内容

数字孪生技术作为新一代信息技术的重要组成部分，正在电力行业中发挥越来越重要的作用。该技术通过构建物理实体的虚拟映射，实现对电力系统全生命周期的实时监控、预测和优化，推动电力行业数字化、智能化和绿色化发展。白皮书系统分析了数字孪生技术的内涵、特征、技术架构，以及其在电力行业中的关键支撑技术与典型应用场景，同时探讨了数字孪生技术应用的机遇与挑战，并提出了未来发展的建议。

主要观点

• 数字孪生的定义：数字孪生是物理实体或过程的数字化表达，具有实时性、保真性、闭环性等特征，能够实现双向映射和数据交互。
• 技术融合与应用价值：数字孪生技术与大数据、人工智能、物联网、云计算等技术深度融合，提升电力系统的智能化水平，助力实现“双碳”目标，推动电力企业数字化转型。
• 关键支撑技术：包括数据感知、混合建模、高效仿真、可视化、虚实迭代和数字集成等，是数字孪生系统运行和演进的基础。
• 典型应用场景：数字孪生技术已在发电、输电、变电、配电、用电和调度等多个电力专业领域得到应用，形成多个成功案例，如智慧变电站、智能电厂数字孪生、特高压输电线路数字孪生、数字孪生虚拟电厂等。
• 面临的挑战：数字孪生在电力行业应用仍处于初级阶段，存在数据融合难、模型构建复杂、系统集成度低等问题，同时需关注数据安全与标准化建设。

关键信息

1. 数字孪生的定义与特征

• 定义：数字孪生是物理实体或过程的数字化表达，通过多物理场、多尺度、多概率的仿真过程实现与物理世界的实时映射。
• 特征：
  • 等价映射：数字孪生体与物理实体保持高度一致。
  • 实时交互：数据与指令在数字孪生体与物理实体之间实时传递。
  • 共生演进：数字孪生体与物理实体同步发展，具备智能学习与优化能力。
  • 预测优化：基于数据和模型实现对物理实体未来状态的预测与优化。

2. 数字孪生的关键技术

• 数据感知技术：通过智能化传感器采集多维度数据，实现物理实体与数字孪生体的精准映射。
• 混合建模技术：结合模型驱动、数据驱动和知识驱动，构建高精度的电力系统模型。
• 仿真技术：实现多物理场、多尺度下的高效仿真，支撑数字孪生体的运行与决策。
• 混合现实技术：通过VR、AR和MR技术实现沉浸式交互，提升运维与管理效率。
• 虚实迭代技术：实现物理实体与数字孪生体之间的双向互动，提升模型的智能性与适应性。
• 数字集成技术：集成数据与能力，打破系统孤岛，实现信息共享与协同。

3. 典型应用场景

• 发电企业：数字孪生用于机组运行优化、设备状态检修、新能源并网等。
• 电网企业：数字孪生用于输电线路风险评估、变电设备运维、配电网台区管理、调度决策等。
• 电建企业：数字孪生用于电力装备全生命周期管理、智慧工地建设等。
• 其它新业态：数字孪生用于综合能源系统设计、虚拟电厂运行管理等。

4. 机遇与挑战

• 机遇：
  • 国家政策支持，数字孪生被纳入“十四五”规划。
  • 数字技术的快速进步，推动数字孪生技术的广泛应用。
  • 新型电力系统建设需求，为数字孪生提供广阔的应用场景。
• 挑战：
  • 数据融合难度大，多源异构数据管理复杂。
  • 模型构建与仿真技术尚未成熟，需进一步研究。
  • 系统集成度低，存在“系统孤岛”问题。
  • 数据安全与标准化建设需加强。

未来展望

数字孪生技术将在电力行业发挥更大的作用，推动电力企业实现全面数字化转型。未来，需加强数字孪生在电力系统中的标准化建设，提升数字孪生技术的集成能力与应用水平，实现电力系统的智能化、高效化与绿色化发展。同时，需加强数字孪生技术与人工智能、物联网等技术的融合，提升数字孪生系统的预测、诊断与优化能力，为新型电力系统的构建提供坚实的技术支撑。