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从数字电网到全息数字电网 承载新型电力系统最佳形态已形成
发布时间:2023-03-26浏览次数:260

覆盖10万千米架空输电线路、28万基输电杆塔以及地形地貌地物等数据……将真实电网在数字空间以数字孪生的方式“变”一个“双胞胎”出来,可能吗?随着今年一月我国首个全息数字电网建成,这样的场景成为了现实。

自国家提出建设新型电力系统以来,我国电网企业在保障电力安全、满足社会经济发展电力需求的大前提下,正在以超乎寻常的力度布局新一代数字电网建设。而全息数字电网则是我国新型电力系统建设的重要试点,将推动电力系统的加速转型升级,为我国乃至全世界通过数字技术提升系统安全运行水平贡献了新的技术方案。

有人说,“数字电网”是“双碳目标”背景下承载新型电力系统的最佳形态。能够加强全网感知、决策、控制能力,提升清洁能源消纳能力,缓解电力供需不确定并存带来的电力平衡压力。随着信息化和数字化对电网的支撑和渗透,数字经济在电网中的体现越发明显,数字技术结合电力业务场景有望激发更大的产业价值。

为何数字电网对新型电力系统建设有着如此重要的意义?全息数字电网的建成又结合了哪些最新技术?

万物互联、开放共享、数智驱动的数字电网

从概念上来说,数字电网以万物互联、开放共享、数智驱动为基本技术特征,是电网在数字经济发展时代呈现出的一种新形态,增强了电力系统“可观、可测、可控”能力,成为构建新型电力系统的关键载体。

那么,数字电网和新型电力系统之间存在着怎样的关系?“十四五”时期,我国迎来能源高质量发展的新阶段,亟须加快推动能源产业基础高级化和产业链现代化进程,探索能源行业与政府、上下游企业共同建设国家工业互联网,支撑国家工业体系现代化建设。这在客观上要求电力等传统能源产业将生产资料、知识信息等转化为数字化生产要素,因而数字电网成为技术演进与低碳需求升级驱动下,电网建设发展的一种新理念、新途径和新思路。

从技术上看,数字电网是由物理电网、孪生电网和支撑技术共同构成的电网生态系统,采用“微型传感﹢边缘计算﹢数据融合”等技术,推动传统电网实现“全要素、全业务、全流程”的数字化转型。

而从应用上看,数字电网可以将生产、管理、运营等一系列流程进行有效集成并实现数字化和智慧化管理,提升了能源企业管控力、决策力和协同力,同时推动“云大物移智链”与能源产业链深度融合,成为能源产业与数字经济融合的核心纽带。例如,应用大数据、人工智能技术可对企业管理流程进行数字化推演,促进企业运作效率提升;计量自动化系统可释放大量人力资源,流程机器人可替代大量生产管理流程等。

电力数字孪生管理平台.jpg

为“数字中国”注入“新电力”

在“数字中国”战略引导下,数字科技加速了电网信息化建设进程,“数字新基建”项目不断在电网运营管理中落地。那么,数字电网具体如何建设?其实,这是个传统物理电网的数字化、智能化、互联网化过程。当前海量的智能传感器正全面部署到电网设备上成为敏感的“神经末梢”,而强大的算力则成为系统的“最强大脑”。电网因此能时刻感知运营状态和内外部环境,统筹全局快速作出决策和执行决策。

具体来讲,数字电网技术装备将涵盖“云、管、边、端、芯”等环节,包含工控芯片、智能传感、数字孪生、人工智能等基础技术和元器件。其中,工控芯片设计、传感元件、人工智能基础芯片等既是数字电网面临的“卡脖子”关键点,也是整个数字产业技术发展面临的瓶颈。由于数字产业覆盖广、深度大、技术更迭速度快、学科交叉融合大等特征,其科技创新难度持续上升、复杂度不断加大。

在突破“卡脖子”层面,数字电网建设将充分利用电网输配电基础设施的地理分布优势,加大5G基站、物联网、分布式北斗基站等基础设施建设投入,并充分利用电网企业在算力、算法和数据资源上的优势,探索与政府、上下游企业共同建设国家工业互联网,支撑国家工业体系现代化建设,构筑具备特大规模数字化服务能力的新型能源网络,服务经济社会发展,惠及民生,提升对数字经济和数字中国建设的基础支撑能力。

全息数字电网应用前景广阔

进入新时期,提高电网数字化水平是数字经济发展的必然要求,也是构建新型电力系统、促进能源清洁低碳转型的现实需要。面对新形势、新需求,不断提升电网智能化水平,拓展新的应用场景,定能确保电力稳定供应,更好满足民生需求,更好服务经济社会发展大局。

而全息数字电网作为新型电力系统建设的一个重要试点,就为我国乃至全世界通过数字技术提升电网安全运行水平贡献了新方案。

那么,“全息数字电网”又如何定义呢?它相当于一个高精度的三维数字“沙盘”,可在虚拟世界实现物理电网的仿真模拟推演,并结合历史数据对物理电网的状态进行分析和预判,有效提升安全隐患、线路故障的发现和应急处置能力,推动电网从“被动运维”向“主动运维”转变。比如,利用激光点云遥感成像技术建构电网周边区域三维场景,实时监测环境变化;依托平台模拟大风雨雪冰冻天气场景,提前研判气象灾害对于铁塔等设施的影响等。

比如全息数字电网在江苏的建成,就相当于给全省电网装上了“千里眼”,巡检作业人员足不出户,即可实时掌握无人机的适航区域、飞行轨迹、被检设备、巡检影像等现场实际工况,完成一座铁塔的全面巡检仅6分钟,比人工操作无人机巡检耗时减少一半,效率比传统人工巡检提升4到6倍。

作为基础设施数字化的新探索,全息数字电网应用前景广阔。例如,系统可将高精度三维地图数据共享至光伏发电、风电、水力、通信运营铁塔、输油输气廊道等应用领域。通过“数字电网+人工智能+AI算法+5G+北斗地图导航”,人们可以在实时共享数据的基础上找到最优路径,也可以在车联网平台上看到充电网络信息,为新能源汽车找到最佳充电位置,获得更好的出行体验。

结语

在碳达峰、碳中和目标下,“十四五”期间我国电力系统将向高比例新能源接入、高比例电力电子装备接入,以及骨干电网与区域电网、局域网、微网协调发展的可持续综合能源电力发展模式转型。这意味着电力系统的核心——电网不仅要有“量”的增加,还要有“质”的变革。

而从数字电网再到全息数字电网的建设与尝试,则是推动电力系统变革的重要力量。总体来看,数字电网是我国能源技术革命与能源结构转型中的“先导者”与“生力军”,其建设既是当前我国社会经济发展的迫切需求,也是在能源领域落实数字中国重大战略的关键举措。以数字电网的建设为契机,全面贯彻数字能源新发展理念,促进我国能源产业转型升级,推动能源产业变革,对碳达峰碳中和、建设美丽中国、构建清洁低碳安全高效的新型能源体系均具有重要而深远的意义。


(内容来源:中国科技信息(微信公众号:ZGKJ1989)/小科。如果有侵权或不当之处,请联系我们,我们将立即处理。)

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