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(shù)據(jù)……將真實電網(wǎng)在數(shù)字空間以數(shù)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(shù)字電網(wǎng)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(wǎng)企業(yè)在保障電力安全、滿足社會經(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(shù)字電網(wǎng)建設。而全息數(shù)字電網(wǎng)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(shù)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(shù)字電網(wǎng)”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(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的電力平衡壓力。隨著信息化和數(shù)字化對電網(wǎng)的支撐和滲透，數(shù)字經(jīng)濟在電網(wǎng)中的體現(xiàn)越發(fā)明顯，數(shù)字技術結合電力業(yè)務場景有望激發(fā)更大的產(chǎn)業(yè)價值。
為何數(shù)字電網(wǎng)對新型電力系統(tǒng)建設有著如此重要的意義？全息數(shù)字電網(wǎng)的建成又結合了哪些最新技術？
萬物互聯(lián)、開放共享、數(shù)智驅動的數(shù)字電網(wǎng)
從概念上來說，數(shù)字電網(wǎng)以萬物互聯(lián)、開放共享、數(shù)智驅動為基本技術特征，是電網(wǎng)在數(shù)字經(jīng)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(shù)字電網(wǎng)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(chǎn)業(yè)基礎高級化和產(chǎn)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(wǎng)，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(chǎn)業(yè)將生產(chǎn)資料、知識信息等轉化為數(shù)字化生產(chǎn)要素，因而數(shù)字電網(wǎng)成為技術演進與低碳需求升級驅動下，電網(wǎng)建設發(fā)展的一種新理念、新途徑和新思路。
從技術上看，數(shù)字電網(wǎng)是由物理電網(wǎng)、孿生電網(wǎng)和支撐技術共同構成的電網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)，采用“微型傳感﹢邊緣計算﹢數(shù)據(jù)融合”等技術，推動傳統(tǒng)電網(wǎng)實現(xiàn)“全要素、全業(yè)務、全流程”的數(shù)字化轉型。
而從應用上看，數(shù)字電網(wǎng)可以將生產(chǎn)、管理、運營等一系列流程進行有效集成并實現(xiàn)數(shù)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(chǎn)業(yè)鏈深度融合，成為能源產(chǎn)業(yè)與數(shù)字經(jīng)濟融合的核心紐帶。例如，應用大數(shù)據(jù)、人工智能技術可對企業(yè)管理流程進行數(shù)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(chǎn)管理流程等。
為“數(shù)字中國”注入“新電力”
在“數(shù)字中國”戰(zhàn)略引導下，數(shù)字科技加速了電網(wǎng)信息化建設進程，“數(shù)字新基建”項目不斷在電網(wǎng)運營管理中落地。那么，數(shù)字電網(wǎng)具體如何建設？其實，這是個傳統(tǒng)物理電網(wǎng)的數(shù)字化、智能化、互聯(lián)網(wǎng)化過程。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(tǒng)的“最強大腦”。電網(wǎng)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(shù)字電網(wǎng)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(shù)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(shù)字電網(wǎng)面臨的“卡脖子”關鍵點，也是整個數(shù)字產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展面臨的瓶頸。由于數(shù)字產(chǎn)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(shù)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(shù)據(jù)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(xiàn)代化建設，構筑具備特大規(guī)模數(shù)字化服務能力的新型能源網(wǎng)絡，服務經(jīng)濟社會發(fā)展，惠及民生，提升對數(shù)字經(jīng)濟和數(shù)字中國建設的基礎支撐能力。
全息數(shù)字電網(wǎng)應用前景廣闊
進入新時期，提高電網(wǎng)數(shù)字化水平是數(shù)字經(jīng)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(wǎng)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(jīng)濟社會發(fā)展大局。
而全息數(shù)字電網(wǎng)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(shù)字技術提升電網(wǎng)安全運行水平貢獻了新方案。
那么，“全息數(shù)字電網(wǎng)”又如何定義呢？它相當于一個高精度的三維數(shù)字“沙盤”，可在虛擬世界實現(xiàn)物理電網(wǎng)的仿真模擬推演，并結合歷史數(shù)據(jù)對物理電網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(shù)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，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(shù)字化的新探索，全息數(shù)字電網(wǎng)應用前景廣闊。例如，系統(tǒng)可將高精度三維地圖數(shù)據(jù)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(shù)字電網(wǎng)+人工智能+AI算法+5G+北斗地圖導航”，人們可以在實時共享數(shù)據(jù)的基礎上找到最優(yōu)路徑，也可以在車聯(lián)網(wǎng)平臺上看到充電網(wǎng)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(wǎng)與區(qū)域電網(wǎng)、局域網(wǎng)、微網(wǎng)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(wǎng)不僅要有“量”的增加，還要有“質”的變革。
而從數(shù)字電網(wǎng)再到全息數(shù)字電網(wǎng)的建設與嘗試，則是推動電力系統(tǒng)變革的重要力量?？傮w來看，數(shù)字電網(wǎng)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(jīng)濟發(fā)展的迫切需求，也是在能源領域落實數(shù)字中國重大戰(zhàn)略的關鍵舉措。以數(shù)字電網(wǎng)的建設為契機，全面貫徹數(shù)字能源新發(fā)展理念，促進我國能源產(chǎn)業(yè)轉型升級，推動能源產(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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