覆蓋10萬(wàn)千米架空輸電線(xiàn)路、28萬(wàn)基輸電桿塔以及地形地貌地物等數據……將真實(shí)電網(wǎng)在數字空間以數字孿生的方式“變”一個(gè)“雙胞胎”出來(lái)，可能嗎？隨著(zhù)今年一月我國首個(gè)全息數字電網(wǎng)建成，這樣的場(chǎng)景成為了現實(shí)。
自國家提出建設新型電力系統以來(lái)，我國電網(wǎng)企業(yè)在保障電力安全、滿(mǎn)足社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展電力需求的大前提下，正在以超乎尋常的力度布局新一代數字電網(wǎng)建設。而全息數字電網(wǎng)則是我國新型電力系統建設的重要試點(diǎn)，將推動(dòng)電力系統的加速轉型升級，為我國乃至全世界通過(guò)數字技術(shù)提升系統安全運行水平貢獻了新的技術(shù)方案。
有人說(shuō)，“數字電網(wǎng)”是“雙碳目標”背景下承載新型電力系統的最佳形態(tài)。能夠加強全網(wǎng)感知、決策、控制能力，提升清潔能源消納能力，緩解電力供需不確定并存帶來(lái)的電力平衡壓力。隨著(zhù)信息化和數字化對電網(wǎng)的支撐和滲透，數字經(jīng)濟在電網(wǎng)中的體現越發(fā)明顯，數字技術(shù)結合電力業(yè)務(wù)場(chǎng)景有望激發(fā)更大的產(chǎn)業(yè)價(jià)值。
為何數字電網(wǎng)對新型電力系統建設有著(zhù)如此重要的意義？全息數字電網(wǎng)的建成又結合了哪些最新技術(shù)？
萬(wàn)物互聯(lián)、開(kāi)放共享、數智驅動(dòng)的數字電網(wǎng)
從概念上來(lái)說(shuō)，數字電網(wǎng)以萬(wàn)物互聯(lián)、開(kāi)放共享、數智驅動(dòng)為基本技術(shù)特征，是電網(wǎng)在數字經(jīng)濟發(fā)展時(shí)代呈現出的一種新形態(tài)，增強了電力系統“可觀(guān)、可測、可控”能力，成為構建新型電力系統的關(guān)鍵載體。
那么，數字電網(wǎng)和新型電力系統之間存在著(zhù)怎樣的關(guān)系？“十四五”時(shí)期，我國迎來(lái)能源高質(zhì)量發(fā)展的新階段，亟須加快推動(dòng)能源產(chǎn)業(yè)基礎高級化和產(chǎn)業(yè)鏈現代化進(jìn)程，探索能源行業(yè)與政府、上下游企業(yè)共同建設國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，支撐國家工業(yè)體系現代化建設。這在客觀(guān)上要求電力等傳統能源產(chǎn)業(yè)將生產(chǎn)資料、知識信息等轉化為數字化生產(chǎn)要素，因而數字電網(wǎng)成為技術(shù)演進(jìn)與低碳需求升級驅動(dòng)下，電網(wǎng)建設發(fā)展的一種新理念、新途徑和新思路。
從技術(shù)上看，數字電網(wǎng)是由物理電網(wǎng)、孿生電網(wǎng)和支撐技術(shù)共同構成的電網(wǎng)生態(tài)系統，采用“微型傳感﹢邊緣計算﹢數據融合”等技術(shù)，推動(dòng)傳統電網(wǎng)實(shí)現“全要素、全業(yè)務(wù)、全流程”的數字化轉型。
而從應用上看，數字電網(wǎng)可以將生產(chǎn)、管理、運營(yíng)等一系列流程進(jìn)行有效集成并實(shí)現數字化和智慧化管理，提升了能源企業(yè)管控力、決策力和協(xié)同力，同時(shí)推動(dòng)“云大物移智鏈”與能源產(chǎn)業(yè)鏈深度融合，成為能源產(chǎn)業(yè)與數字經(jīng)濟融合的核心紐帶。例如，應用大數據、人工智能技術(shù)可對企業(yè)管理流程進(jìn)行數字化推演，促進(jìn)企業(yè)運作效率提升；計量自動(dòng)化系統可釋放大量人力資源，流程機器人可替代大量生產(chǎn)管理流程等。
為“數字中國”注入“新電力”
在“數字中國”戰略引導下，數字科技加速了電網(wǎng)信息化建設進(jìn)程，“數字新基建”項目不斷在電網(wǎng)運營(yíng)管理中落地。那么，數字電網(wǎng)具體如何建設？其實(shí)，這是個(gè)傳統物理電網(wǎng)的數字化、智能化、互聯(lián)網(wǎng)化過(guò)程。當前海量的智能傳感器正全面部署到電網(wǎng)設備上成為敏感的“神經(jīng)末梢”，而強大的算力則成為系統的“最強大腦”。電網(wǎng)因此能時(shí)刻感知運營(yíng)狀態(tài)和內外部環(huán)境，統籌全局快速作出決策和執行決策。
具體來(lái)講，數字電網(wǎng)技術(shù)裝備將涵蓋“云、管、邊、端、芯”等環(huán)節，包含工控芯片、智能傳感、數字孿生、人工智能等基礎技術(shù)和元器件。其中，工控芯片設計、傳感元件、人工智能基礎芯片等既是數字電網(wǎng)面臨的“卡脖子”關(guān)鍵點(diǎn)，也是整個(gè)數字產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展面臨的瓶頸。由于數字產(chǎn)業(yè)覆蓋廣、深度大、技術(shù)更迭速度快、學(xué)科交叉融合大等特征，其科技創(chuàng )新難度持續上升、復雜度不斷加大。
在突破“卡脖子”層面，數字電網(wǎng)建設將充分利用電網(wǎng)輸配電基礎設施的地理分布優(yōu)勢，加大5G基站、物聯(lián)網(wǎng)、分布式北斗基站等基礎設施建設投入，并充分利用電網(wǎng)企業(yè)在算力、算法和數據資源上的優(yōu)勢，探索與政府、上下游企業(yè)共同建設國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，支撐國家工業(yè)體系現代化建設，構筑具備特大規模數字化服務(wù)能力的新型能源網(wǎng)絡(luò )，服務(wù)經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展，惠及民生，提升對數字經(jīng)濟和數字中國建設的基礎支撐能力。
全息數字電網(wǎng)應用前景廣闊
進(jìn)入新時(shí)期，提高電網(wǎng)數字化水平是數字經(jīng)濟發(fā)展的必然要求，也是構建新型電力系統、促進(jìn)能源清潔低碳轉型的現實(shí)需要。面對新形勢、新需求，不斷提升電網(wǎng)智能化水平，拓展新的應用場(chǎng)景，定能確保電力穩定供應，更好滿(mǎn)足民生需求，更好服務(wù)經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展大局。
而全息數字電網(wǎng)作為新型電力系統建設的一個(gè)重要試點(diǎn)，就為我國乃至全世界通過(guò)數字技術(shù)提升電網(wǎng)安全運行水平貢獻了新方案。
那么，“全息數字電網(wǎng)”又如何定義呢？它相當于一個(gè)高精度的三維數字“沙盤(pán)”，可在虛擬世界實(shí)現物理電網(wǎng)的仿真模擬推演，并結合歷史數據對物理電網(wǎng)的狀態(tài)進(jìn)行分析和預判，有效提升安全隱患、線(xiàn)路故障的發(fā)現和應急處置能力，推動(dòng)電網(wǎng)從“被動(dòng)運維”向“主動(dòng)運維”轉變。比如，利用激光點(diǎn)云遙感成像技術(shù)建構電網(wǎng)周邊區域三維場(chǎng)景，實(shí)時(shí)監測環(huán)境變化；依托平臺模擬大風(fēng)雨雪冰凍天氣場(chǎng)景，提前研判氣象災害對于鐵塔等設施的影響等。
比如全息數字電網(wǎng)在江蘇的建成，就相當于給全省電網(wǎng)裝上了“千里眼”，巡檢作業(yè)人員足不出戶(hù)，即可實(shí)時(shí)掌握無(wú)人機的適航區域、飛行軌跡、被檢設備、巡檢影像等現場(chǎng)實(shí)際工況，完成一座鐵塔的全面巡檢僅6分鐘，比人工操作無(wú)人機巡檢耗時(shí)減少一半，效率比傳統人工巡檢提升4到6倍。
作為基礎設施數字化的新探索，全息數字電網(wǎng)應用前景廣闊。例如，系統可將高精度三維地圖數據共享至光伏發(fā)電、風(fēng)電、水力、通信運營(yíng)鐵塔、輸油輸氣廊道等應用領(lǐng)域。通過(guò)“數字電網(wǎng)+人工智能+AI算法+5G+北斗地圖導航”，人們可以在實(shí)時(shí)共享數據的基礎上找到最優(yōu)路徑，也可以在車(chē)聯(lián)網(wǎng)平臺上看到充電網(wǎng)絡(luò )信息，為新能源汽車(chē)找到最佳充電位置，獲得更好的出行體驗。
結語(yǔ)
在碳達峰、碳中和目標下，“十四五”期間我國電力系統將向高比例新能源接入、高比例電力電子裝備接入，以及骨干電網(wǎng)與區域電網(wǎng)、局域網(wǎng)、微網(wǎng)協(xié)調發(fā)展的可持續綜合能源電力發(fā)展模式轉型。這意味著(zhù)電力系統的核心——電網(wǎng)不僅要有“量”的增加，還要有“質(zhì)”的變革。
而從數字電網(wǎng)再到全息數字電網(wǎng)的建設與嘗試，則是推動(dòng)電力系統變革的重要力量?？傮w來(lái)看，數字電網(wǎng)是我國能源技術(shù)革命與能源結構轉型中的“先導者”與“生力軍”，其建設既是當前我國社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展的迫切需求，也是在能源領(lǐng)域落實(shí)數字中國重大戰略的關(guān)鍵舉措。以數字電網(wǎng)的建設為契機，全面貫徹數字能源新發(fā)展理念，促進(jìn)我國能源產(chǎn)業(yè)轉型升級，推動(dòng)能源產(chǎn)業(yè)變革，對碳達峰碳中和、建設美麗中國、構建清潔低碳安全高效的新型能源體系均具有重要而深遠的意義。
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