數字孿生在能源電力行業的技術難點和應用場景

 數字孿生的關鍵技術

數字孿生技術架構包括物理空間、數字空間和信息處理三個部分，基于物聯網和虛擬仿真的底層技術，實現了真實空間和虛擬空間之間的雙向數據交換、指揮控制和虛擬現實聯動，以滿足這些需求，必須依靠五項關鍵技術。

一是智能傳感技術，高精度、高靈敏度的傳感監測系統是實現數字孿生的基礎，是萬物互聯的入口，虛擬電網到物理電網的全息復制和動態調整依賴于實時傳感技術；

二是異構通信技術數字孿生系統面臨多系統、大連接、海量數據的雙向傳輸需求，需要利用5g等新型異構網絡技術實現高速、大容量、低延遲接入，從而保證物理電網中海量傳感器的接入要求和虛擬電網中精確控制指令的傳輸要求；

三是數字模型技術電網數字模型的描述反映了物理電網的要素構成、運行動態和決策影響，是從實到虛的數字孿生的結果，是從虛到實的基石；

四是數據中心技術數字孿生模型的構建和自優化依賴于整個區域內的全量電網數據只有通過數據中心才能實現大規模、全量多源數據的安全存儲和高效讀取，為數字雙平臺的優化決策提供了良好的數據元素；

五是圍繞電網數字模型和加載在模型上的多元數據集，運用人工智能技術和機器學習、深度學習等機器智能算法識別物理電網的自組織隱序和隱模式，推理學習復雜的操作規律和未知關系，實現輔助決策能力。

電力行業應用場景

一是電網狀態可視化監測應用，基于數字孿生技術，對電網主要設備、廠房、車站及環境進行精細三維全景模擬，實現與采集數據的實時交互，通過部署在工廠和車站的視頻網絡和傳感器網絡，可以動態融合和顯示仿真場景中的設備和關鍵傳感數據，實時反饋和分析環境變化；

二是電網設備遠程智能巡檢應用，利用物聯網的智能傳感技術對多個關鍵測點進行監控，不僅可以提高巡檢效率，還可以節省人工成本；

三是遠程故障診斷與輔助決策的應用目前，電網各環節的監測數據尚未統一集中發送到國家電網總部，省級公司無法全面收集其管轄范圍內的設備信息，因此，為了實現遠程故障診斷，可以通過全面的數據調用和專家組的集中決策，大大提高故障診斷和后續處理的及時性和準確性；

第四，電網智能預警和狀態檢修的應用在過去的實際生產中，大多數管理者根據現有經驗判斷設備異常和故障，這種主觀認識不能通過對設備運行數據的實時監測，準確反映設備狀態的變化，提出對設備運行狀態的智能評估、預警和預防措施，以防止危及系統和設備的嚴重故障，這也有利于科學合理地制定維修計劃；

第五，應用電網設備仿真培訓，通過三維動畫演示進行電力系統維護指導和培訓，不斷提高維護人員的技術水平；

六是安全運行控制的應用，通過與三維空間位置信息相結合，實現人員、設備、車輛的安全運行控制。