当前，电力和电网行业正日益成为数字孪生技术最重要的应用场景之一。8月18日，由工业4.0研究院编写的《数字孪生电网白皮书》(以下简称《白皮书》)正式发布。《白皮书》指出，电网行业具有价值较高、技术要求不复杂等特点，非常适合作为数字孪生技术应用的先导性场景。
然而，有专家认为，虽然电网行业积极引入数字孪生技术，但总体应用效果并不理想。
不过，由于数字孪生技术在电网应用中仍处于1.0阶段，未来依然有很大提升空间。
“机器与机器间用数据对话”
数字孪生技术能做什么?相关专家告诉记者，数字孪生技术能够通过大数据采集和数字化模型构建，对物理世界进行精准映射，实现透明的数据可视化。同时，能够利用大数据超越物理世界的局限，对工艺、操作流程和运维过程进行仿真和预测，并实现快速验证，从而为规划设计、建设实施、运维服务等全生命周期内各个环节带来价值回馈。
“基于这些价值，数字孪生应用于汽车、航空等制造业以及建筑业的例子数不胜数，其带来了数据的透明，数字化主线的贯通，以及动态管理、复杂供应链协同和预测性维护的实现。”一位电网专家告诉记者，“这些价值恰好与电网数字化转型的需求高度契合。两者的有机结合，有望为未来电网优化升级提供助力。”
“随着创新技术和信息基础设施的快速发展，很多新技术正在以前所未有的速度落地各行各业，带来崭新的数字化价值，数字孪生技术就是其中一个典型的例子。当前，电力行业引入数字孪生技术，逐步形成了较为广泛的数字孪生应用场景。”数字孪生体联盟理事长胡权认为，数字孪生电网是基于数字孪生基础设施的电网数字化转型，通过在数字空间建设电网、环境、人员和业务四要素，实现数据驱动的全局、全生命周期的数字孪生体，从而达到不断改善电网应用的目的。
“数字孪生电网的核心是数据驱动，将数据要素的价值发挥出来。”胡权认为，“过去所说的信息化是需要人去参与的，而数字孪生电网则实现了数据自动化。可以简单理解为‘机器与机器间用数据对话’，这将大大减少人的参与度，将人作为变量所带来不确定性最大可能降低，从而提高整体系统的稳定性。”
“就像全屋智能控制系统”
有业内人士告诉记者，历经多年高速发展，电网行业的信息化程度已经较高，能够满足管理信息化的需要，但这只是数字化转型的一部分。“管理信息化具有高维度和数据颗粒度大的特点，这对精准化管理而言，面临应用难度高和效果不佳的挑战。”
“在电网数字化转型的过程中，各系统、部门的数据信息独立且分散，形成一个个‘数据孤岛’;由于数据来源多样化，导致数据格式各异、缺乏标准，不便于融合利用;数据表达能力不足、缺乏数据交互、难以还原真实场景，这些痛点都可以通过数字孪生电网解决。”上述电网专家表示。
此外，数据孪生电网数据和模型的可视化与互联互通，为更高层次的场景化应用提供了基础。例如，上升到战略决策层面，数字孪生平台还可以助力预测可再生能源发电与供电负荷，实现分布式能源供需的就地平衡，助力解决高比例新能源接入及消纳为电网带来的可靠性挑战。
胡权用实例生动地说明了数字孪生技术在电网的应用价值：“电网的高压线通常采用无人机巡检来判断故障或预测风险，但从无人机发现问题，到上报问题，再到解决问题，各环节均需依靠人工，时间周期存在不确定性。相较而言，使用数字孪生技术所构建的电网，机器与机器之间会自动上传问题，只需人工解决问题。”
“通俗地讲，就像全屋智能系统通过Wi-Fi连接起来，你只需对着手机操作就可以控制全部家电一样。数据与数据间自动交互，再由人进行总控。”胡权解释说。
“将由1.0版本升级到3.0版本”
胡权告诉记者，数字孪生电网参考架构采用了开放体系，可以实现“建设-运行-优化”的闭环优化，这正是数字孪生技术的潜力所在。同时，针对数字孪生电网可持续改进特征，预计经过10年左右的时间，数字孪生电网将由现在小范围推广1.0版本升级成实现全局和全生命周期生产运行需要，达到源网荷储一体化管理目标的3.0版本。“1.0版本是打基础，2.0版本是做运行的改善，3.0版本是创新升级。”
在施耐德电气能源管理中压业务市场与战略副总裁薛毅看来，今后，数字孪生技术将越来越多地融入到电网设计规划、建设及运维等全生命周期内的各个环节，助力提供多样化、场景化的功能和服务，真正实现“回溯过往，掌控当下，预知未来”的运维体验，从而切实推动未来电网形态的持续进化。
上述电网专家透露，当前，电网企业已经在做相应的数字孪生电网的技术升级规划，预计在“十四五”末期或“十五五”中期开始大量应用。“一旦数字孪生电网形成规模，产业链成本将进一步下降，供应商开始盈利，市场会得到飞速发展。预计10年左右，全国范围内的电网线路将全部实现可视化，通过互联网可以看到所有线路的细节。”
不过，业内人士提醒说，要实现数字孪生电网从1.0版本到3.0版本的跨越，亟待产业链在一个开放的生态圈中相互协作，联合创新，从而让可深入行业的应用尽快落地，并切实产生商业价值。
