中国电科院系统所：数字孪生在电网调度运行中的应用_24页_1mb

数字孪生在电网调度运行中的应用总结

核心内容概述

数字孪生技术在电网调度运行中发挥着重要作用，通过构建高保真的虚拟电网模型，实现对物理电网的实时监控、分析与决策支持。该技术结合现代软件技术、高性能计算和人工智能，推动电网从传统的离线计算、人工决策模式向在线、数字化模式转型，提升电网运行的安全性、效率和智能化水平。

主要观点

• 数字孪生技术定义
  数字孪生包括三个核心部分：现实空间中的物理产品、虚拟空间中的虚拟模型，以及将两者连接的数据和信息/过程的链接。其目标是实现对物理电网的高保真镜像，支持实时分析与决策。

• 数字孪生在电网中的应用
  数字孪生技术被用于构建新型在线分析与辅助决策系统（DSA+），实现秒级响应速度，支持电网的实时监控、安全校核、未来态运行方式推演和现货市场优化出清等场景。

• 新型电力系统挑战
  随着“双碳”目标的推进，电网面临高比例新能源、高比例电力电子设备的挑战，调度运行的复杂性和安全风险显著增加，传统人工决策模式已难以满足需求。

• 数字孪生提升电网运行能力
  通过数字孪生技术，实现了对电网运行规则的电子化处理，解决了人工记忆和理解的局限性，提高了电网运行的自动化水平和安全性。

关键信息

数字孪生技术特点

• 高保真镜像：能够实时反映物理电网的运行状态，延时小于毫秒。
• 秒级响应：基于高性能图、内存、并行计算技术，实现秒级分析与决策支持。
• 多场景应用：用于调度运行、安全校核、现货市场出清、未来态推演等。

调控电子化

• 调规电子化背景：湖南电网于2021年发布《湖南省电网稳定规定》，推动电网运行规则的电子化。
• 调规电子化成果：
  • 扫除近100项无法自动监视的调规控制要求，实现全断面监视。
  • 降低越限漏判、误判风险，保障祁韶直流送湘贴上限运行。
  • 提升祁韶直流送湘能力22%，利用小时数提升33%。

未来态运行方式推演

• 技术基础：基于数字孪生电网模型，采用图计算、内存计算、并行计算等技术。
• 性能指标：日前96断面计算在32核服务器上可实现端到端耗时约3秒。
• 应用场景：用于电网运行方式的沙盘推演，实现对电网未来运行状态的预测与分析。

现货市场安全校核

• 通用安全校核服务：适用于多种场景，包括调度台实时断面监视、运行方式推演、现货出清安全校核等。
• 调规信息服务：
  • 设备集定义：机组群、负荷群、断面组成。
  • 约束信息：断面约束、开机台数约束、旋备约束。
  • 特殊调规信息：如祁韶直流控制要求，用于现货市场优化出清。

技术支撑与实施

• 系统架构：基于数字孪生技术的新型DSA+系统具有秒级响应速度，与现有分钟级路径并存。
• 部署实例：2018年12月，湖南省调III区已部署运行数字孪生系统，实现对电网运行状态的实时监控。
• 技术优势：
  • 实现了对电网运行规则的全面电子化。
  • 提高了电网运行的智能化水平和安全风险预警能力。
  • 支持多场景、多维度的实时分析与决策。

总结

数字孪生技术为电网调度运行提供了强大的支撑，通过构建高保真的虚拟电网模型，实现了对电网运行状态的实时感知与分析。该技术不仅提升了电网运行的自动化水平，还有效解决了传统人工决策模式下的局限性，特别是在应对新型电力系统带来的高复杂性和高安全风险方面具有显著优势。未来，随着技术的不断成熟和应用的深入，数字孪生将在电网调度运行中发挥更加重要的作用，助力构建更加安全、智能、高效的新型电力系统。