近年来,国家电网、南方电网以电网数字化智能化建设为抓手,推动构建新型电力系统。例如南方电网公司将在“十四五”期间投资6700亿元推进数字电网建设,助力构建新型电力系统“多能协同互补、源网荷储互动、多网融合互联”的新形态。
在传统电力系统向以新能源为主体的新型电力系统转变过程中,如何消纳大体量大波动新能源、降低电网安全稳定风险,成为电力系统安全稳定运行面临的挑战,亟需寻求一种可靠的数字技术赋能数字电网建设,支撑新型电力系统建设。
数字孪生是综合运用物联网、人工智能、三维建模等信息技术,对物理空间进行描述、诊断、预测、决策,进而提高现场管理水平的数字新技术。
数字孪生技术在发、输、变、配、用等全流程中都有较大的应用潜力,可以实现电网运行全链路的智能可视化展示,提升电网运行保供能力,实现电力系统的数字化智能化转型升级。
目前,数字孪生变电站已有多个项目落地应用,在电网运行状态监测、电力设备运行方案优化、保供电策略生成、变电站无人化管理等方面均已取得显著成效。
在国网辽阳供电公司的首山数字孪生变电站内,仅变电站设备运维检修,每年可节约人力投入200人次,平均故障处理时间缩短90分钟。
南网海南电网公司的220kV大英山数字孪生变电站是基于统一数字电网模型开展的物理电网“孪生”数字电网实践案例,已实现生产运行状态实时在线测量,物理设备、控制系统和信息系统的互联互通。
综合国家电网、南方电网的公开信息,目前我国变电站数量约为3.93万个,截止2023年12月,我国已建成约3300个数字孪生变电站,数字孪生变电站渗透率仅为8.4%,相对较低。
根据求思咨询的统计数据进行预测,到2024年底,我国数字孪生变电站总体渗透率将达到11.4%,预计到2030年,我国数字孪生变电站的总体渗透率将达到30%。
通过对电网公司、数字孪生供应商等各方调研发现,受变电站整体规模、电力设备数量、仿真数据规模等多维度因素影响,单个数字孪生变电站的建设费用在30万~100万左右浮动。
综合考量不同地区供电公司、供电局的数字化转型投入,以30%渗透率计算,2030年我国数字孪生变电站市场规模将达到约45.1亿元。
当前,电力行业正加紧推动数字孪生技术拓展至配电、供应链、人才培训等更多业务场景,例如通过构建电力物资仓库的数字孪生模型实现仓库业务流程的可视化呈现,构建人才培训基地的数字孪生模型实现对基地内人、车、物的全面智能化管理等。
电力行业深耕数字孪生技术多年,经过不断迭代完善,已在输电、变电等业务场景中形成了一系列典型示范应用,未来,电力企业将进一步沉淀数字孪生技术应用,助力电力行业数字化智能化转型,加快推进高标准新型电力系统建设。