中國儲能網(wǎng)訊：將數(shù)字孿生技術(shù)引入到電網(wǎng)，可以實現(xiàn)物理電網(wǎng)的同步映射。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的日臻成熟，數(shù)字孿生將會在電網(wǎng)領(lǐng)域得到普遍應用，并在電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、運營等環(huán)節(jié)發(fā)揮強有力的支撐作用。本欄目闡述數(shù)字孿生電網(wǎng)技術(shù)應用情況，列舉數(shù)字孿生電網(wǎng)國內(nèi)工程應用案例，概述數(shù)字孿生電網(wǎng)國外發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)數(shù)字孿生電網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展趨勢，可為相關(guān)技術(shù)研究和應用實踐提供參考。
一
數(shù)字孿生電網(wǎng)技術(shù)典型應用方向
>>電力設(shè)備智能運維
（1）多維信息的可視化展示
采用三維建模和可視化技術(shù)，根據(jù)變電站設(shè)計CAD圖、鳥瞰圖、設(shè)備三維圖等資料進行設(shè)備外觀建模，多維度呈現(xiàn)變電站運維場景，實現(xiàn)變電站運行狀態(tài)實時監(jiān)控。
（2）設(shè)備缺陷/故障的多參數(shù)智能診斷和定位
仿真模型、數(shù)據(jù)分析和人工智能融合驅(qū)動實現(xiàn)設(shè)備故障隱患辨識和定位。
構(gòu)建變壓器數(shù)字孿生模型，模擬變壓器在不同運行斷面、不同故障條件下的匝間短路故障，選取繞組電流、環(huán)境溫度、流油溫度和油箱壁溫度等參數(shù)，建立基于電熱孿生數(shù)據(jù)驅(qū)動的變壓器匝間短路智能辨識模型。
構(gòu)建GIL數(shù)字孿生體，依次在不同位置設(shè)置局放源，仿真得到GIL中任意位置發(fā)生同時成光信號的傳播分布狀態(tài)，結(jié)合人工智能算法建立多個傳感數(shù)據(jù)與局放位置的映射關(guān)系。實際應用中，可以借助GIL局放源光學檢測來實現(xiàn)高精度定位。
（3）數(shù)字孿生模型實現(xiàn)設(shè)備關(guān)鍵狀態(tài)精準監(jiān)測和評估
基于高保真的設(shè)備數(shù)字孿生仿真模型，對不同來源的狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行模擬仿真反演計算或量化推演，獲得設(shè)備關(guān)鍵狀態(tài)的映射值以及內(nèi)部關(guān)鍵狀態(tài)參數(shù)的分布情況，精準評估設(shè)備部件及整體狀態(tài)。
>>電網(wǎng)安全監(jiān)視與校核
數(shù)字孿生仿真結(jié)合D5000新一代調(diào)控平臺，能有效解決復雜電網(wǎng)模型與知識模型融合難問題，將全面釋放平臺批量分析、智能決策、預警預控等一系列功能優(yōu)勢，據(jù)此可開展立體、動態(tài)、快速、精準的電網(wǎng)運行安全監(jiān)視與校核。
（1）日方式潮流切片安全校核
日方式靜態(tài)潮流安全校核是調(diào)度計劃、方式、運行崗位的基礎(chǔ)業(yè)務，由于方式變化頻繁、點多面廣，一般只能針對極大、極小或典型方式開展校核，以指導方式安排或?qū)崟r調(diào)度，往往導致電網(wǎng)運行安全而不經(jīng)濟、方式調(diào)整空間狹窄，而現(xiàn)貨交易、輔助服務、新能源波動、嚴重故障等隨機因素加劇了上述矛盾。以安穩(wěn)規(guī)定電子化平臺為尺子，可對電網(wǎng)日方式潮流批量執(zhí)行切片安全校核，能夠精確分析越限時點、原因。
（2）斷面控制限額優(yōu)化匹配
針對某一潮流方式，安穩(wěn)規(guī)定電子化平臺可對所有聯(lián)動斷面限額的搭配組合提供安全校核結(jié)果，供決策參考。在此基礎(chǔ)上，嵌入目標指向?qū)?yōu)算法，可靈活、優(yōu)化匹配電網(wǎng)運行安全邊界，實現(xiàn)跨區(qū)大電網(wǎng)安全域內(nèi)的優(yōu)化運行自動決策。
（3）調(diào)度操作安全校核
在安穩(wěn)規(guī)定電子化平臺預先錄入各檢修方式控制限額，將其嵌入操作票預演潮流校核，每一步操作模擬執(zhí)行后，自動匹配方式限額、判斷越限情況，若存在越限則人工調(diào)整操作時機、順序或操作票執(zhí)行項目，形成安全的調(diào)度操作方案?；诖税踩：藱C制，還可開發(fā)以越限風險為約束的調(diào)度操作計劃批量自動編排系統(tǒng)，作為未來智能調(diào)度平臺的重要支撐。
（4）故障預案安全校核
針對任意故障后方式，以安穩(wěn)規(guī)定電子化平臺作為已知方式的安全校核工具，對設(shè)備或斷面越限提供緊急控制輔助決策；以在線N－1掃描作為未知方式的補充校核工具，對進一步N－1越限提供預防控制輔助決策，據(jù)此整合成為針對預想方式故障的處置預案。
（5）電網(wǎng)實時運行輔助決策
安穩(wěn)規(guī)定電子化平臺對2000節(jié)點規(guī)模電網(wǎng)的分析耗時不超0.02s，在實時方式識別、快速限額匹配方面有獨特優(yōu)勢，可作為實時調(diào)度運行輔助決策的核心監(jiān)視部件。
（6）多級安穩(wěn)規(guī)定風險辨識
以安穩(wěn)規(guī)則中的停電方式作為預想故障，導入在線安全分析進行故障掃描，對比規(guī)則限額與在線靜穩(wěn)、暫穩(wěn)約束等是否合理、潮流轉(zhuǎn)移比關(guān)系是否準確，若規(guī)則限額或轉(zhuǎn)移比異常偏大、偏小則說明可能錯誤。
>>無人機電力巡檢
在構(gòu)建的電網(wǎng)網(wǎng)格空間內(nèi)，電網(wǎng)數(shù)字孿生北斗網(wǎng)格空間內(nèi)的網(wǎng)格態(tài)勢圖是反映巡檢無人機運行空域的環(huán)境狀態(tài)和飛行器飛行狀態(tài)的動態(tài)地圖。
基于空間網(wǎng)格態(tài)勢圖的主要作用：①可將管制空域中大量的位置報告點、設(shè)備站等設(shè)施組成的航路點，以及連接各個航路點的航路航線組成，管控系統(tǒng)中包括的相應航路點的代碼、坐標、航路航線代碼、航線途徑的航路點代碼等數(shù)據(jù)，通過簡單的網(wǎng)格編碼進行表示。②還可將復雜的空域空間進行規(guī)則離散化，通過網(wǎng)格空間下的巡檢無人機路徑規(guī)劃算法，如蟻群算法、遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡算法、A*算法的網(wǎng)格化等，進而應用于巡檢無人機的航線規(guī)劃和編隊內(nèi)的多任務分配等。
>>電力項目成本核算
（1）利用數(shù)字孿生平臺統(tǒng)一業(yè)財標準
區(qū)別于獨立核算體系，數(shù)字孿生平臺能夠利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，在虛擬空間中對現(xiàn)實中的業(yè)務進行映射，進而反映相對應的實體設(shè)備生命周期過程，并最終在系統(tǒng)中進行數(shù)字投影，從而使得來源于不同部門的數(shù)據(jù)能夠統(tǒng)一標準，形成可視化圖形，及時傳遞到財務審核部門。
（2）數(shù)字孿生平臺在配網(wǎng)資產(chǎn)成本核算中的應用場景
第一，實現(xiàn)成本精準核算。由于電網(wǎng)基建工程自身的特點以及經(jīng)營管理上的特殊要求，配網(wǎng)資產(chǎn)成本核算存在一定特點。在原有的核算體系下一般以各單項工程批復概算為對象分別進行成本核算，并通過批復概算的同口徑對比分析投資差異。但在該核算體系下無法對所有設(shè)備進行精確化核算。通過數(shù)字孿生平臺設(shè)計不同的核算標準，使得電網(wǎng)企業(yè)能夠?qū)崟r測算配網(wǎng)項目不同階段的資產(chǎn)成本。
第二，實現(xiàn)差異分析及定位精細化。在配網(wǎng)項目成本核算數(shù)字化的推進過程中，數(shù)字孿生平臺將設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)進行整合，并融入標準化模型中，從而優(yōu)化配網(wǎng)資產(chǎn)的偏差精確對比。
第三，資產(chǎn)智能定制化分析。隨著我國經(jīng)濟發(fā)展及居民用電需求的提升，電網(wǎng)配網(wǎng)項目的建造多樣化趨勢凸顯，電網(wǎng)企業(yè)項目投入預測、核定電價因成本計量難度提升而變得愈發(fā)困難。通過數(shù)字孿生平臺，能夠精確測算各類細分資產(chǎn)的成本，從而有利于對配網(wǎng)資產(chǎn)進行具體分析，其結(jié)果能為電網(wǎng)企業(yè)提供有效可靠的決策建議。
二
數(shù)字孿生電網(wǎng)國內(nèi)工程應用案例
>>南網(wǎng)智瞰平臺數(shù)字孿生技術(shù)應用
目前南網(wǎng)智瞰平臺，累計接入地理要素超245萬，管理源網(wǎng)荷儲2000多種設(shè)備類型共1.2億臺設(shè)備設(shè)施、超10億設(shè)備臺賬，接入約570億條實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)186萬配電變壓器負荷精細化管理、分界點精益線損分析。上線配電網(wǎng)規(guī)劃、九防管理、線損異常分析等9個典型應用場景，支撐配網(wǎng)規(guī)劃、電網(wǎng)管理平臺、智能臺區(qū)等13套業(yè)務系統(tǒng)圖形應用。
>>南方電網(wǎng)輸電三維數(shù)字化通道
三維數(shù)字化通道，是數(shù)字輸電的典型應用，以南網(wǎng)智瞰地圖服務為基礎(chǔ)，通過激光建模技術(shù)、模式矢量化技術(shù)開展架空線路信息建模，信息模型融合在線監(jiān)測、機巡等數(shù)據(jù)。三維數(shù)字化通道，是數(shù)字輸電的基礎(chǔ)與載體，支撐線路智能驗收、強化數(shù)字賦能、開展無人機自動駕駛、提升空間距離監(jiān)測。
目前南方電網(wǎng)已完成500kV及以上線路數(shù)字化通道建設(shè)5.7萬公里，500kV及以上線路外部隱患風險點安裝智能終端3700余套，輸電線路無人機巡視80.8萬公里，機巡業(yè)務占比首次超70%。
>>海南200kV大英山數(shù)字孿生變電站
海南220kV大英山數(shù)字孿生變電站，是基于統(tǒng)一數(shù)字電網(wǎng)模型開展的物理電網(wǎng)“孿生”數(shù)字電網(wǎng)實踐案例，全面融合海南數(shù)字電網(wǎng)平臺，實現(xiàn)生產(chǎn)運行狀態(tài)實時在線測量，物理設(shè)備、控制系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的互聯(lián)互通。同時貫通主配網(wǎng)動態(tài)拓撲，支撐全電壓等級全鏈路的電網(wǎng)拓撲分析。
>>深圳供電局配電全鏈條數(shù)字化
深圳供電局依托南網(wǎng)智瞰平臺，打通配電網(wǎng)“全鏈條”業(yè)務視圖，實現(xiàn)數(shù)字化電網(wǎng)全景、網(wǎng)格化智能規(guī)劃、智能化臺區(qū)監(jiān)控和透明化停電全過程管理，實現(xiàn)配電網(wǎng)管理全鏈條數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
深圳供電局配電網(wǎng)實現(xiàn)配電網(wǎng)狀態(tài)、運行、資源等數(shù)據(jù)的全貫通。融合管理信息、自動化、在線監(jiān)測和外部數(shù)據(jù)4大類數(shù)據(jù)，貫通500kV到300V的電網(wǎng)拓撲。業(yè)務全鏈條，實現(xiàn)規(guī)劃、運行運維和客戶服務的橫向協(xié)同。
>>東莞松山湖數(shù)字用電示范區(qū)
松山湖數(shù)字用電示范區(qū)，利用數(shù)字孿生+物聯(lián)網(wǎng)+云邊融合技術(shù)，構(gòu)建了分層級多能協(xié)同優(yōu)化體系，實現(xiàn)多種能源形式并網(wǎng)運行和高效消納。
松山湖數(shù)字用電示范區(qū)接入570個充電站、3013個充電樁，6326個光伏站點、1組冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、12個儲能站、3個柔性負荷點、4個微網(wǎng)；3000+復雜并行計算模型，日處理數(shù)據(jù)超200TB；客戶年平均停電時間小于2分鐘，分布式清潔能源消納率大于97%，2021年度累計減少客戶用電經(jīng)濟損失大于600萬元。
>>中國電科院變電數(shù)字孿生平臺
2018年開始，中國電科院高壓所設(shè)備狀態(tài)評價中心團隊結(jié)合變電運維業(yè)務需求，開展數(shù)字孿生技術(shù)攻關(guān)，研發(fā)變電數(shù)字孿生平臺，推動電力設(shè)備智能化管理。該平臺將實景三維模型和狀態(tài)數(shù)據(jù)在空間中融合，利用圖像和點云缺陷識別算法，結(jié)合實時變電設(shè)備狀態(tài)仿真，為設(shè)備管理提供智能化解決方案。
目前，團隊的技術(shù)成果形成一系列變電數(shù)字孿生應用和關(guān)鍵裝置，研發(fā)的變電數(shù)字孿生平臺已在5個省級電力公司管轄的多個換流站、變電站開展試點應用，輔助運維人員感知設(shè)備狀態(tài)，推動電力設(shè)備智能化管理。
>>上海電網(wǎng)500kV五角場變電站數(shù)字孿生系統(tǒng)
2018年3月，變電站全景監(jiān)視平臺在500千伏五角場變電站投入使用。該平臺應用數(shù)字孿生技術(shù)建立虛擬變電站三維模型，接入變電站內(nèi)主控、輔控、安防等設(shè)備的探測點，實時感知采集各類狀態(tài)信息。
該變電站站內(nèi)的4000多個采集點、19141個信息點通過監(jiān)控數(shù)據(jù)與三維數(shù)字模型的聯(lián)動，實時反映實體變電站運行狀態(tài)。不僅如此，數(shù)字孿生技術(shù)的二三維聯(lián)動使該平臺具備地形瀏覽、設(shè)備查詢、設(shè)備告警等功能。運檢人員不再需要去變電站現(xiàn)場，便可掌握站內(nèi)各要素的運行狀態(tài)。同時，平臺也為變電站實現(xiàn)“不間斷設(shè)備巡視”提供了可靠的支持，通過對設(shè)備異常及時告警延長了設(shè)備使用壽命。
>>浙江嘉興特高壓嘉湖通道數(shù)字孿生輸電線路
浙江嘉興供電公司依托國家電網(wǎng)科技項目“智慧輸電線路全景感知能力提升關(guān)鍵技術(shù)研究”實施，開展特高壓嘉湖通道數(shù)字孿生輸電線路建設(shè)。
特高壓嘉湖通道作為國網(wǎng)重要輸電通道、華東地區(qū)密集輸電通道，走廊狹長、輸送容量大，承擔著跨區(qū)供電的重任?！笆奈濉逼陂g，隨著內(nèi)外部環(huán)境不斷變化，傳統(tǒng)運檢模式難以適應電網(wǎng)發(fā)展及體制變革要求，普通巡檢手段無法有效提升現(xiàn)場作業(yè)效率及巡視質(zhì)量，亟需提升輸電線路數(shù)智運維水平，實現(xiàn)輸電線路本體狀態(tài)和通道環(huán)境全景感知能力的提升以及價值深度挖掘。
>>河北電科院數(shù)字孿生電網(wǎng)全場景仿真驗證平臺
2022年2月，河北電科院數(shù)字孿生電網(wǎng)全場景仿真驗證平臺軟件基礎(chǔ)設(shè)施完成首次測試運行。
該平臺目前具備激光點云、傾斜攝影、可視化三維建模能力等空間數(shù)據(jù)采集與處理能力，搭建了虛擬與現(xiàn)實交互融合的數(shù)據(jù)底座。隨著平臺功能的不斷完善，在數(shù)字孿生模型庫構(gòu)建基礎(chǔ)上，將承載人工智能算法模塊、仿真推演模塊，逐步形成數(shù)字建模、算法驅(qū)動、仿真推演、智能決策、執(zhí)行控制一體化的仿真驗證能力，為上層應用提供技術(shù)賦能與統(tǒng)一開發(fā)服務。
>>雄安新區(qū)數(shù)字孿生微電網(wǎng)
為提升微電網(wǎng)的運維工作效率，以及探索數(shù)字孿生電網(wǎng)與數(shù)字孿生城市相融合的技術(shù)途徑，國網(wǎng)雄安新區(qū)供電公司基于GIS、BIM、傾斜攝影以及電力物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，在雄安新區(qū)王家寨構(gòu)建了數(shù)字孿生微電網(wǎng)，實現(xiàn)了對該微電網(wǎng)的全景監(jiān)測、狀態(tài)評價等功能。
后期，該數(shù)字孿生微電網(wǎng)還將增加新能源出力預測、儲能充放電策略優(yōu)化、柔性負荷控制策略優(yōu)化等功能，以加強微電網(wǎng)的源網(wǎng)荷儲互動協(xié)同性，從而達到促進清潔能源消納、減少碳排故的目的。
>>優(yōu)锘科技基于數(shù)字孿生體的能源運行保障平臺
為滿足某大型活動的能源運行保障工作，優(yōu)锘科技為用戶構(gòu)建了數(shù)字化、智能化、可視化的能源運行保障指揮平臺，全力確?；顒臃€(wěn)定、可靠、靈活的能源供應。
平臺融合傳統(tǒng)能源調(diào)度、傳輸、營銷、城市運行數(shù)據(jù)、重點用戶數(shù)據(jù)、新能源數(shù)據(jù)、保障指揮等數(shù)據(jù)，以能源供應保障為核心，實現(xiàn)活動保障相關(guān)內(nèi)外部數(shù)據(jù)全接入、全覆蓋、全融合?；趦?yōu)偌的數(shù)字孿生平臺和全?？梢暬芰Γ攸c完成了能源網(wǎng)架、保障指揮、節(jié)能環(huán)保、城市保障、重點用戶保障五大主題應用場景。
三
數(shù)字孿生電網(wǎng)國外發(fā)展現(xiàn)狀
世界各國對數(shù)字孿生技術(shù)日益重視，并將其應用于產(chǎn)品設(shè)計與制造、工程建設(shè)、城市管理等領(lǐng)域。與此同時，國外在電力系統(tǒng)方面也廣泛開展了數(shù)字孿生技術(shù)的應用實踐。
>>新加坡通過數(shù)字孿生構(gòu)建新型電力系統(tǒng)
新加坡正在開發(fā)其電網(wǎng)資產(chǎn)的數(shù)字孿生系統(tǒng)，以提高電力供應的可靠性并支持清潔能源的部署。該系統(tǒng)包含兩個關(guān)鍵模型，首先是用于評估電網(wǎng)資產(chǎn)健康狀況的模型，以及評估新能源和新型電力消費對電網(wǎng)影響的模型。大規(guī)模的數(shù)字孿生建模將使新加坡政府更全面地了解該國的電網(wǎng)和資產(chǎn)狀況。
該數(shù)字孿生項目目前剛剛起步，預計研發(fā)工作將于2023年完成，實際部署將逐步進行。該計劃全面部署后，通過建模和仿真工具，將使新加坡能源集團能夠更好地規(guī)劃、運營和維護國家電網(wǎng)，從而以更有效和高效的方式開展實際工作。
>>挪威配電網(wǎng)運營商試用數(shù)字孿生電網(wǎng)模型
挪威配電系統(tǒng)運營商Tensio將對新的Kognitwin Grid數(shù)字孿生模型進行為期六個月的試驗，試驗目的是測試數(shù)字孿生技術(shù)在配網(wǎng)接入大量間斷性新能源和諸如電動汽車的間斷性用電負荷的表現(xiàn)。
為期六個月的試驗對于Tensio來說非常重要，與所有挪威配網(wǎng)運營商一樣，隨著配網(wǎng)容量需求的上升，Tensio希望能夠提高效率，迫切需要一種能夠精確報告需要多少能源，并在電網(wǎng)受到威脅時向運營商發(fā)出警報的新工具。而數(shù)字孿生允許運營商預測電網(wǎng)狀況、平衡電網(wǎng)負荷并防止停電，將幫助實現(xiàn)更智能、更環(huán)保和更高效的能源系統(tǒng)，其帶來的良好的感知能力有助于更好地作出決策、運營電網(wǎng)和管理客戶。
>>英國建設(shè)全國能源數(shù)字孿生網(wǎng)絡以幫助脫碳
英國國家電網(wǎng)電力系統(tǒng)運營商已啟動一項計劃，旨在建立貫穿整個英國能源系統(tǒng)的數(shù)字孿生網(wǎng)絡，以幫助實現(xiàn)脫碳目標。
英國國家電網(wǎng)在COP26行業(yè)活動中宣布，“虛擬能源系統(tǒng)”（VES）將復制整個英國的能源系統(tǒng)。通過對能源系統(tǒng)進行精確建模，VES將創(chuàng)建一個開放、統(tǒng)一的實時視圖。這種虛擬環(huán)境將促進數(shù)據(jù)共享，從而加強系統(tǒng)內(nèi)的情景建模和預測。
>>日立ABB電網(wǎng)推出數(shù)字孿生解決方案
日立ABB電網(wǎng)日前推出應用于高壓直流換流站、靜止同步補償器（STATCOM）和電能質(zhì)量領(lǐng)域的IdentiQ數(shù)字孿生解決方案。該方案通過高級電力駕駛艙視圖提供全面的資產(chǎn)信息、分析和運行數(shù)據(jù)，同時用戶可以根據(jù)自身需求定制電力駕駛艙視圖的內(nèi)容。
IdentiQ包含一個涵蓋全部資產(chǎn)的3D交互式可視化系統(tǒng)，支持一鍵訪問相關(guān)場站和設(shè)備的信息，包括工程文檔、運營與維護程序、安全培訓和用于監(jiān)測分析的實時運行數(shù)據(jù)。IdentiQ將所有信息聚合到一個數(shù)字化站點，以便所有運營職能部門進行無縫訪問，從而幫助用戶提高對電網(wǎng)資產(chǎn)的管理。這也是日立ABB電網(wǎng)關(guān)于“數(shù)字孿生技術(shù)”愿景的核心，即在正確的時間將正確的資源和信息提供給正確的人員，優(yōu)化運營并作出更明智的決策。
>>智利國家電力公司開發(fā)用于電網(wǎng)分析的數(shù)字孿生
2022年2月，智利國家電力公司（Coordinator）與兩家加拿大公司簽署合作協(xié)議，將開發(fā)用于高級電力研究的數(shù)字孿生，以分析電網(wǎng)的安全性和可靠性，評估大量可變可再生能源接入下系統(tǒng)的表現(xiàn)，優(yōu)化目前在可再生能源大量接入的情況下用于分析電力系統(tǒng)的工具和模型。
與開發(fā)和銷售EMTP模擬軟件的PGSTech公司簽署的協(xié)議主要包括：向Coordinator提供免費的高級軟件許可證；支持開發(fā)國家電力系統(tǒng)的數(shù)字孿生在EMTP軟件中用于時域中的大規(guī)模系統(tǒng)分析；考慮可再生能源發(fā)電、FACTS系統(tǒng)、HVDC、存儲和其他技術(shù)的詳細模型；開發(fā)提高計算性能的解決方案。
與實時仿真環(huán)境軟件和硬件供應商OPAL-RT公司簽署的協(xié)議包括提供HYPERSIM軟件許可和培訓，以及在協(xié)議有效期內(nèi)無償為仿真實驗室提供實時設(shè)備。
四
數(shù)字孿生電網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)
>>數(shù)字孿生技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)
總體而言，我國的數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展主要面臨四大方面的挑戰(zhàn)：
一是存在多個部門協(xié)調(diào)困難、數(shù)據(jù)采集門檻比較高、信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不均衡等基礎(chǔ)問題，在應用層次上的深度不夠；
二是數(shù)字孿生城市涉及到5G、大連接物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、海量數(shù)據(jù)加載技術(shù)、云計算協(xié)同技術(shù)、模擬仿真技術(shù)、網(wǎng)絡與信息安全技術(shù)等，目前技術(shù)成熟度不高，平臺模型標準化滯后；
三是目前數(shù)字孿生設(shè)計軟件大部分由國外企業(yè)主導，BIM軟件基本上都是國外的，CIM的軟件較少，GPU/FPGA芯片少有國產(chǎn)的，有也基本上市場占有率很低；三維渲染的時候都要用到GPU這些技術(shù)，操作系統(tǒng)基本上也是國外的，人工智能軟件框架等市場占比都比較低；國內(nèi)的傳感器從技術(shù)到成本，尚不能滿足全域感知部署需求；
四是數(shù)字孿生數(shù)據(jù)來源面廣，接入點多，數(shù)據(jù)集中度高，集中到這個大腦上，基礎(chǔ)設(shè)施高度依賴這些數(shù)據(jù)的運行，一旦遭遇入侵，整個系統(tǒng)的運行會瞬間癱瘓。
>>數(shù)字孿生技術(shù)在電網(wǎng)應用中面臨的挑戰(zhàn)
除了數(shù)字孿生技術(shù)自身發(fā)展面臨的瓶頸，數(shù)字孿生技術(shù)在電網(wǎng)中的應用層面也存在諸多問題。
一方面需要突破建模仿真的理論方法和關(guān)鍵技術(shù)問題，為設(shè)備數(shù)字孿生提供核心技術(shù)支撐。另一方面，需要實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)全面、可靠感知，為數(shù)字孿生提供更全面、更完備的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：一是研究高可靠、高精度、低成本、低功耗、智能化的電力專用先進傳感技術(shù)和傳感器（網(wǎng)絡）；二是解決目前絕大部分傳感系統(tǒng)實用性不強、運維工作量大、性價比低等問題；三是研發(fā)傳感元件與本體一體化集成設(shè)計的智能電力設(shè)備；四是推動智能感知裝置、智能設(shè)備和高效帶電檢測技術(shù)的廣泛應用。
五
數(shù)字孿生電網(wǎng)發(fā)展趨勢
當前，數(shù)字孿生在電網(wǎng)領(lǐng)域的應用場景還主要為“碎片化”的單點示范工程，功能上以監(jiān)測為主，智能化水平較低。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展和深度融合，數(shù)字孿生電網(wǎng)的建設(shè)應用必將取得質(zhì)的突破。未來數(shù)字孿生電網(wǎng)將呈現(xiàn)出精細化、系統(tǒng)化、智能化、普遍化、開放化等五個趨勢。
（1）精細化
隨著數(shù)字孿生電網(wǎng)的發(fā)展，未來電網(wǎng)內(nèi)每一臺設(shè)備，甚至是每一個部件都會有其對應的數(shù)字李生，并且貫穿于全壽命周期，以滿足相關(guān)業(yè)務精細化管理的需求。
（2）系統(tǒng)化
未來數(shù)字孿生電網(wǎng)將打破原有的“碎片化”建設(shè)應用方式，會把所有設(shè)備級數(shù)字孿生、部件級數(shù)字孿生有機整合到一起，形成整個電網(wǎng)的數(shù)字孿生，為精準掌握整個電網(wǎng)的實時狀態(tài)和發(fā)展趨勢提供支撐。
（3）智能化
隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字孿生電網(wǎng)的智能化水平將大幅度提升，不但能夠準確預測電網(wǎng)的發(fā)展趨勢，還能夠自動做出合理的應對措施，為電網(wǎng)的穩(wěn)定經(jīng)濟運行提供決策支撐。
（4）普遍化
隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的日臻成熟，構(gòu)建數(shù)字孿生的成本將會顯著降低，數(shù)字孿生將會在電網(wǎng)領(lǐng)域得到普遍應用，并在電網(wǎng)的規(guī)劃、建設(shè)、運營等環(huán)節(jié)發(fā)揮強有力的支撐作用。
（5）開放化
隨著數(shù)字孿生城市和數(shù)字孿生電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展，兩者相互融合將成為必然趨勢。數(shù)字孿生電網(wǎng)會呈現(xiàn)出較強的開放性，其將與數(shù)字孿生交通、數(shù)字孿生建筑、數(shù)字孿生水務等交叉融合，共同為數(shù)字孿生城市提供支撐。
