覆蓋10萬千米架空輸電線路、28萬基輸電桿塔以及地形地貌地物等數據……將真實電網在數字空間以數字孿生的方式“變”一個“雙胞胎”出來，可能嗎？隨著今年一月我國首個全息數字電網建成，這樣的場景成為了現(xiàn)實。
自國家提出建設新型電力系統(tǒng)以來，我國電網企業(yè)在保障電力安全、滿足社會經濟發(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建設。而全息數字電網則是我國新型電力系統(tǒng)建設的重要試點，將推動電力系統(tǒng)的加速轉型升級，為我國乃至全世界通過數字技術提升系統(tǒng)安全運行水平貢獻了新的技術方案。
有人說，“數字電網”是“雙碳目標”背景下承載新型電力系統(tǒng)的最佳形態(tài)。能夠加強全網感知、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的電力平衡壓力。隨著信息化和數字化對電網的支撐和滲透，數字經濟在電網中的體現(xiàn)越發(fā)明顯，數字技術結合電力業(yè)務場景有望激發(fā)更大的產業(yè)價值。
為何數字電網對新型電力系統(tǒng)建設有著如此重要的意義？全息數字電網的建成又結合了哪些最新技術？
萬物互聯(lián)、開放共享、數智驅動的數字電網
從概念上來說，數字電網以萬物互聯(lián)、開放共享、數智驅動為基本技術特征，是電網在數字經濟發(fā)展時代呈現(xiàn)出的一種新形態(tài)，增強了電力系統(tǒng)“可觀、可測、可控”能力，成為構建新型電力系統(tǒng)的關鍵載體。
那么，數字電網和新型電力系統(tǒng)之間存在著怎樣的關系？“十四五”時期，我國迎來能源高質量發(fā)展的新階段，亟須加快推動能源產業(yè)基礎高級化和產業(yè)鏈現(xiàn)代化進程，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，支撐國家工業(yè)體系現(xiàn)代化建設。這在客觀上要求電力等傳統(tǒng)能源產業(yè)將生產資料、知識信息等轉化為數字化生產要素，因而數字電網成為技術演進與低碳需求升級驅動下，電網建設發(fā)展的一種新理念、新途徑和新思路。
從技術上看，數字電網是由物理電網、孿生電網和支撐技術共同構成的電網生態(tài)系統(tǒng)，采用“微型傳感﹢邊緣計算﹢數據融合”等技術，推動傳統(tǒng)電網實現(xiàn)“全要素、全業(yè)務、全流程”的數字化轉型。
而從應用上看，數字電網可以將生產、管理、運營等一系列流程進行有效集成并實現(xiàn)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，同時推動“云大物移智鏈”與能源產業(yè)鏈深度融合，成為能源產業(yè)與數字經濟融合的核心紐帶。例如，應用大數據、人工智能技術可對企業(yè)管理流程進行數字化推演，促進企業(yè)運作效率提升；計量自動化系統(tǒng)可釋放大量人力資源，流程機器人可替代大量生產管理流程等。
為“數字中國”注入“新電力”
在“數字中國”戰(zhàn)略引導下，數字科技加速了電網信息化建設進程，“數字新基建”項目不斷在電網運營管理中落地。那么，數字電網具體如何建設？其實，這是個傳統(tǒng)物理電網的數字化、智能化、互聯(lián)網化過程。當前海量的智能傳感器正全面部署到電網設備上成為敏感的“神經末梢”，而強大的算力則成為系統(tǒng)的“最強大腦”。電網因此能時刻感知運營狀態(tài)和內外部環(huán)境，統(tǒng)籌全局快速作出決策和執(zhí)行決策。
具體來講，數字電網技術裝備將涵蓋“云、管、邊、端、芯”等環(huán)節(jié)，包含工控芯片、智能傳感、數字孿生、人工智能等基礎技術和元器件。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面臨的“卡脖子”關鍵點，也是整個數字產業(yè)技術發(fā)展面臨的瓶頸。由于數字產業(yè)覆蓋廣、深度大、技術更迭速度快、學科交叉融合大等特征，其科技創(chuàng)新難度持續(xù)上升、復雜度不斷加大。
在突破“卡脖子”層面，數字電網建設將充分利用電網輸配電基礎設施的地理分布優(yōu)勢，加大5G基站、物聯(lián)網、分布式北斗基站等基礎設施建設投入，并充分利用電網企業(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，支撐國家工業(yè)體系現(xiàn)代化建設，構筑具備特大規(guī)模數字化服務能力的新型能源網絡，服務經濟社會發(fā)展，惠及民生，提升對數字經濟和數字中國建設的基礎支撐能力。
全息數字電網應用前景廣闊
進入新時期，提高電網數字化水平是數字經濟發(fā)展的必然要求，也是構建新型電力系統(tǒng)、促進能源清潔低碳轉型的現(xiàn)實需要。面對新形勢、新需求，不斷提升電網智能化水平，拓展新的應用場景，定能確保電力穩(wěn)定供應，更好滿足民生需求，更好服務經濟社會發(fā)展大局。
而全息數字電網作為新型電力系統(tǒng)建設的一個重要試點，就為我國乃至全世界通過數字技術提升電網安全運行水平貢獻了新方案。
那么，“全息數字電網”又如何定義呢？它相當于一個高精度的三維數字“沙盤”，可在虛擬世界實現(xiàn)物理電網的仿真模擬推演，并結合歷史數據對物理電網的狀態(tài)進行分析和預判，有效提升安全隱患、線路故障的發(fā)現(xiàn)和應急處置能力，推動電網從“被動運維”向“主動運維”轉變。比如，利用激光點云遙感成像技術建構電網周邊區(qū)域三維場景，實時監(jiān)測環(huán)境變化；依托平臺模擬大風雨雪冰凍天氣場景，提前研判氣象災害對于鐵塔等設施的影響等。
比如全息數字電網在江蘇的建成，就相當于給全省電網裝上了“千里眼”，巡檢作業(yè)人員足不出戶，即可實時掌握無人機的適航區(qū)域、飛行軌跡、被檢設備、巡檢影像等現(xiàn)場實際工況，完成一座鐵塔的全面巡檢僅6分鐘，比人工操作無人機巡檢耗時減少一半，效率比傳統(tǒng)人工巡檢提升4到6倍。
作為基礎設施數字化的新探索，全息數字電網應用前景廣闊。例如，系統(tǒng)可將高精度三維地圖數據共享至光伏發(fā)電、風電、水力、通信運營鐵塔、輸油輸氣廊道等應用領域。通過“數字電網+人工智能+AI算法+5G+北斗地圖導航”，人們可以在實時共享數據的基礎上找到最優(yōu)路徑，也可以在車聯(lián)網平臺上看到充電網絡信息，為新能源汽車找到最佳充電位置，獲得更好的出行體驗。
結語
在碳達峰、碳中和目標下，“十四五”期間我國電力系統(tǒng)將向高比例新能源接入、高比例電力電子裝備接入，以及骨干電網與區(qū)域電網、局域網、微網協(xié)調發(fā)展的可持續(xù)綜合能源電力發(fā)展模式轉型。這意味著電力系統(tǒng)的核心——電網不僅要有“量”的增加，還要有“質”的變革。
而從數字電網再到全息數字電網的建設與嘗試，則是推動電力系統(tǒng)變革的重要力量。總體來看，數字電網是我國能源技術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經濟發(fā)展的迫切需求，也是在能源領域落實數字中國重大戰(zhàn)略的關鍵舉措。以數字電網的建設為契機，全面貫徹數字能源新發(fā)展理念，促進我國能源產業(yè)轉型升級，推動能源產業(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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