低碳、安全、高效，51WORLD數字孿生技術全面賦能智慧電力建設

    “十四五”規(guī)劃明確指出，要發(fā)展智能電網，實現電網誘導、指揮控制、調度管理應急處理智能化。在國家政策、頂層架構及相關戰(zhàn)略規(guī)劃的多重推動下，數字孿生正在逐步融入電力行業(yè)，形成新的應用探索態(tài)勢。

    現階段，電力行業(yè)的數字化轉型尚未形成全局和全生命周期的應用管理。智慧電力仍面臨缺乏理論支撐、缺乏系統(tǒng)規(guī)劃、技術風險大等挑戰(zhàn)。

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

    51WORLD已與國家電網、南方電網、中國華能集團、中國華電集團、國家電力投資集團公司等代表合作伙伴建立了良好合作關系，在發(fā)電、變電、輸電、配電等場景落地了大量標桿案例。

▲51WORLD部分合作伙伴

1、三項能力，支撐三大應用范圍

    為充分發(fā)揮數字孿生電網全要素、全過程、實時分析、優(yōu)化決策等能力，51WORLD打造了涵蓋數字孿生電網核心平臺、生產管線、應用開發(fā)工具、多終端訪問工具等在內的綜合方案。

▲51WORLD數字孿生電網架構

    方案從以下三個方面提供了安全、高效的電網管理能力：

    01    基礎支撐，主要是融合GIS、BIM、傾斜攝影等空間矢量數據，搭建電網空間模型，并融合電網大數據模型，形成動靜結合。

    02    智能分析，主要是完成數據清洗分析、算法接入、二次開發(fā)等，實現數據資產賦能給各個應用場景，提升數字孿生電網核心平臺的普適性。

    03    應用創(chuàng)新，主要是完成算法推演、跨領域跨部門的應用，打破煙囪式模式的數據壁壘和應用壁壘，實現基于數據量變到質變的領域創(chuàng)新。

    構建數字孿生電網時，可根據不同客戶實際需求將數字孿生技術在電網中的應用劃分為三個層次，分別是系統(tǒng)級、單元級、設備級。

    系統(tǒng)級

    系統(tǒng)級為跨市、跨省等大區(qū)域電力運轉展示，主要包含的信息為電力潮流（電流或功率通過元件流入負荷）、電力負荷、線路電壓等級、線路維護情況等全局性數據。

    單元級

    單元級多數都是地市單位對當地的某條線路或者某個變電站的還原，主要是站和線路之間的拓撲關系，以及某站或者某線的運行狀態(tài)。

    設備級

    設備級即到達設備模型層面，對于設備的故障告警，設備管理定位等起著不可或缺的作用。

    此外，數字孿生電網還可以實時反應開關通斷、設備負載、用戶負荷、新能源出力等電網運行狀態(tài)，實時反映電網的異常信息、故障信息，以便工作人員全面實時地監(jiān)測電網狀態(tài)。在出現電網電壓異常、電能質量異常、電費異常等各類異常情況時進行溯因分析，準確研判出導致異常的原因，以便管理人員定制相應的改進措施。

    數字孿生電網不僅能夠準確預判新能源出力、電力用戶用電負荷、電氣設備負載情況，還可以預測設備故障、客戶投訴等，以便管理指定相應的應對措施，達到優(yōu)化設備檢修頻率、電力設施配置、聯絡開關切換、相間負荷調整等運營策略，進而為工作人員提供科學的決策支撐。

2、四大流程，實現電力綜合管理

    為打造精細化、系統(tǒng)化、智能化、普遍化、開放化的數字孿生電網，51WORLD充分利用自身技術優(yōu)勢，以自研的AES全要素場景為核心，搭建符合電網規(guī)范的可視化、可感化業(yè)務，對電網安全、低碳、穩(wěn)定運行提供強有力的支撐。

    51WORLD能源可視化管理運營平臺是融合電網的發(fā)電、變電、輸電、配電為一體的綜合智慧電力管理平臺，在不同業(yè)務場景下支持搭建不同的業(yè)務閉環(huán)，滿足多場景業(yè)務條件需求。

    發(fā)電側

    支持多源場景構建，解決發(fā)電因環(huán)境復雜，系統(tǒng)運作流程繁瑣，人員管理不到位，故障排除響應慢等核心訴求，通過數字孿生技術加強對風、光、火、水……等發(fā)電場景有效管理。

    同時，51WORLD基于數字孿生技術整合了一整套關于降碳方案，打造“低碳”能源管理系統(tǒng)。平臺支持接入智能化監(jiān)測終端，將碳的產生，碳的運動足跡進行可視化呈現，通過相關指標限定，進行用能合理規(guī)劃的同時，根據物理空間屬性，搭建綠能建設優(yōu)化方案，在虛擬場景中進行發(fā)電側的綠能虛擬建設，通過時空比選建立行之有效的減碳規(guī)劃，最終實現碳減排的終極目標。

▲數字孿生技術構建低碳流程

    變電側

    結合實際變電站場景，平臺可將廠站的業(yè)務應用融合三維場景可視化呈現出來，以虛擬映射現實的方式管理整個變電站的設備、人員、智能機器人等，實現變電站的“3+N”管理，無人管理、高效管理、安全管理、多維度告警管理。

    輸電側

    將電網的輸電線路全域可視化呈現，并在虛擬場景中實時同步天氣情況、輸電線路設備狀態(tài)、輸電線路物聯網設備檢測信息等，管理人員將處于偏遠地區(qū)的輸電通道的運行狀況通過數字孿生平臺進行實時管理。

配電側

    把配電臺區(qū)錯綜復雜的桿塔線路及配電設施通過1:1高擬真還原在虛擬世界中，精準掌握配電臺區(qū)的每一處的運行狀態(tài)，告警信息毫秒級響應，使數字孿生平臺成為電網運營的強大支撐。

3、數字孿生推動電網系統(tǒng)優(yōu)化調整

    電力行業(yè)作為國民經濟和社會發(fā)展到基礎性產業(yè)，無論從技術價值還是應用管理角度，都非常適合與數字孿生技術結合。

    數字孿生電網能夠實時描述并再現實際運行的電力系統(tǒng)的物理結構、物理特性、技術性能、經濟管理、環(huán)保指標、人員狀況、科教活動，并基于物理電網的狀態(tài)信息，進行診斷、預測等一系列計算分析后，將分析結果反饋給物理電網，從而推動物理電網的優(yōu)化調整。

    技術價值

    隨著“碳達峰、碳中和”、“構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”等戰(zhàn)略目標的提出，電網將會接入大量具有隨機性、間歇性、波動性特征分布式能源，以及儲能裝置等能源設施，讓電網體系呈現一種更加復雜、技術更加龐雜的趨勢。

    傳統(tǒng)的工業(yè)機理模型和優(yōu)化控制方法已經難以滿足電網現在的規(guī)劃設計、監(jiān)測分析和反饋優(yōu)化等需求。智慧電力系統(tǒng)能對業(yè)務數據進行有效組織和維護，為加快發(fā)展現代電力基礎建設。

    應用管理

    隨著信息化和互聯網技術的發(fā)展，電力行業(yè)各部門積累了越來越多的業(yè)務數據，構建穩(wěn)定、安全、低碳的電力能源體系刻不容緩。在國內電力資源需求日益旺盛、市場規(guī)模不斷擴大的形勢下，除了要解決大城市局部的電力供給不足，更要應對全國電力資源需求不均衡面臨的多鏈條并發(fā)式問題，包括網絡化協作、輸電安全保障、電力資源合理分配以及市場監(jiān)管等。

    通過信息技術的創(chuàng)新應用，可以逐步規(guī)范基礎設施、管理控制、輸電服務和發(fā)展模式，在電力智能設施銜接的基礎上，將電力信息化系統(tǒng)與城市公共數據庫銜接，進而過渡到智能化的電網系統(tǒng)。

4、加速行業(yè)應用落地

    數字孿生作為行業(yè)智慧化轉型的基礎技術，可以有效提升電力系統(tǒng)全要素、全過程、實時分析、優(yōu)化決策等能力。但目前，從我國電力行業(yè)數字化轉型情況來看，仍沒有形成系統(tǒng)性戰(zhàn)略和規(guī)劃，數字孿生技術在電網領域的應用和普及仍面臨很多挑戰(zhàn)。

    隨著能源數據價值的進一步挖掘利用，電力行業(yè)將衍生出虛擬電廠、多能交易等能源互聯網增值新業(yè)態(tài)與新模式。在能源互聯網規(guī)劃中，由于系統(tǒng)還未建成運行， 數字孿生參與其中，可對規(guī)劃系統(tǒng)建模仿真，并將結果反饋給規(guī)劃主體以指導規(guī)劃決策。

    未來，51WORLD將持續(xù)探索創(chuàng)新技術，為數字孿生在各領域的落地應用提供更完善、更高效的技術和產品，為行業(yè)發(fā)展提供低碳、智能、安全的運營管理。