智库视点｜数字孪生将赋能智能配电网发展

“双碳目标”下构建以新能源为主体的新型电力系统将推动分布式电源与交互式能源设施的广泛应用，这将导致网络结构更加复杂、设备更加繁多、技术更加繁杂，与此同时，控制装置具有显著的动态自调节特征。因此，传统模型和优化方法已经难以满足配电网规划设计、监测分析和运行优化的要求，严重依赖于人工经验的电网运营策略优化调整也将难以达到最优效果。数字孪生赋能配电网，能够通过在虚拟空间中完成对象的映射，随时在平行空间里通过孪生体实现对有源配电网运行状态的感知、预测、推演与优化等，从而为高比例分布式能源接入的配电网故障诊断、优化控制、风险评估提供支撑，距离规模应用还存在一些挑战，但随着数字技术的高速发展与变革，未来可期。

｜数字孪生可在四方面赋能智能配电网

数字孪生依托对物理系统的多项数据传输与洞察，对计划、设计、施工、地修以及管操的虚拟映射，实现状态感知、先知共智、数字体验以及辅助决策等功能。一是实时监测配网状态，实时反映开关通断设备负载、用户负荷、新能源出力等运行状态，以及配电网的异常信息故障信息。二是诊断配网异常原因，实现配电网电压异常、电能质量异常、电费异常等异常的溯因分析，准确研判出导致异常的原因。三是预测配网趋势特征，包括新能源出力、电力用户用电负荷、电气设备负载情况，还可以预测设备故障、客户投诉等。四是优化配网运营策略，整体建构设备检修频率、电力设施配置、联络开关投切、相间负荷调整等运营策略体系。

｜智能配电网数字孪生面临四方面挑战

智能配电网数字孪生在基本要素与运营逻辑等方面有别于传统配电网络，需要基于技术支撑发挥数据作用。一是涉及数字孪生基础、虚拟现实实时交互、模拟物理运行过程、海量数据双向传输、预测诊断分析等相关技术仍需集成突破与实际应用。二是数字孪生模型的构建需要电力建设、运行、检修等全生命周期的完整数据，目前，数据在颗粒度、范围和频率上均不足以支撑起全景数字模型。三是电网数字孪生需要建立全尺度多物理场耦合模型并进行实时求解，当前模型的可靠、精确、稳定性能仍需加强。四是数字孪生依赖的多物理场仿真平台发展程度不足，在电流、电压、功率、温度、振动等电、磁、光、热物理场的仿真建设仍需加强。

｜智能配电网数字孪生将产生三大价值

总体而言，智能配电网数字孪生将提升配电网智能化水平，推动行业数字化转型，助力“双碳”目标实现。一是通过建设跨电压等级的配网数字孪生体，健全配电网的智能感知能力，强化研发跨环节的能源控制数字孪生体，增强多能源协调控制能力。二是助推行业各数字孪生体互动融合技术发展，提升电力供给效率和效益，通过推广数字孪生技术示范，推进电力行业的服务延伸与数字化转型。三是通过发展数字孪生技术，打通规划、建设、运行、低碳以及服务等环节，助力实现碳达峰、碳中和总体目标。

（文/国研智库新基建研究中心 徐乾）