数智导刊 | 数字孪生电网让“现在”遇见“未来” 新视野

数智观察

(资料图片仅供参考)

数字孪生电网绝非简单的3D动态示意图，也并非传统离线仿真工具，而是一套“会思考、能决策”的智能系统，这也是其能够切实提升新型电力系统运行效率的关键。

图片来源/摄图网

■中国经济时报记者李海楠

随着人工智能、高算力和新一代互联网等关联技术突飞猛进，数字孪生电网搭建起联通“现在”与“未来”的桥梁，正引领我们走向“源网荷储协同互动、物理数字深度融合”的能源未来。

所谓数字孪生电网，是指通过三维建模技术实现电网从物理世界到数字世界的映射，依托多维感知手段将电网运行情况实时同步至数字孪生系统，完成电网系统在数字世界的动态复现。

简单来说，数字孪生就是为物理世界的实体在数字空间搭建高精度线上电网复刻体，既能够实时反馈物理实体运行状态，又可以推演未来变化趋势，为新型电力系统运行控制技术发展带来重大机遇。

正因如此，数字孪生电网成为支撑新型电力系统建设的关键基础设施。数字孪生电网绝非简单的3D动态示意图，也并非传统离线仿真工具，而是一套“会思考、能决策”的智能系统，这也是其能够切实提升新型电力系统运行效率的关键。

在新型电力系统建设的宏大图景中，数字孪生电网正以颠覆性技术形态重构能源互联网时空维度。

传统电网数字化进程曾长期停留在物理系统信息化映射层面，依托二维数据采集、离线仿真工具开展静态推演，早已难以适配高比例新能源接入带来的多维不确定性。

这也是数字孪生电网能够脱颖而出的根本原因。其突破性在于，可通过三维激光扫描实现毫米级建模，将绵延数千公里的输配电网络复刻至数字空间。

与此同时，数字孪生电网依托物联网传感器实现每秒百万级数据吞吐，将铁塔覆冰、导线弧垂、变压器温升等物理状态实时转化为数字镜像。

这种动态映射，一方面突破传统仿真的时间常量限制;另一方面，依托机器学习算法挖掘历史数据中设备劣化规律、负荷波动特征等隐性信息，使电网具备从“全息感知”到“实时分析”再到“自主决策”的全链条处置能力。

数字孪生电网的优异能力，源于全方位实时数据采集、人工智能算法建模预测的综合技术赋能，能够推动电网调度从“事后响应”转向“事前预判”，最终实现能源分配更高效、更精准。

当前，经济社会发展、工业制造业生产以及未来产业大规模布局催生巨量用电需求，新型电力系统亟须一套能够真实反映当下用电需求、精准预判未来负荷变化的电力“气象预报”系统，数字孪生电网恰好适配这一发展刚需。

例如，依托数字孪生电网，可挖掘发电、用电历史规律，结合气象预测、地理信息等多源数据，提前数小时乃至数天预判新能源发电量与社会用电负荷。当极端高温推升空调用电、寒潮天气加剧采暖负荷时，数字孪生电网可快速平衡电力供需缺口，规避夏季限电、冬季供暖不足等民生问题。

该预测能力并非凭空生成，而是依托海量历史数据深度学习、实时感知数据动态校准形成，推动电网管控模式从“被动应对”转向“主动掌控”。

值得关注的是，数字孪生电网带来的不仅是技术迭代，更是能源生态体系重构。“十五五”时期，国家电网4万亿元投资中，数字化、智能化投资占比将显著提升，资金重点投向特高压通道数字孪生建模、配电网柔性互联虚拟仿真、储能系统数字镜像搭建等领域。

伴随数字孪生体与物理电网同步规划建设，新能源场站在选址阶段即可植入数字化基因，用户侧分布式资源依托虚拟电厂整合为可调度数字资产，电力系统边际成本将在数字赋能下持续压降。

站在能源革命关键节点，数字孪生电网的价值早已超越普通技术工具范畴。它既是新型电力系统建设的“数字底座”，也是能源转型的“认知引擎”。在数字空间模拟极端天气下电网韧性、优化跨省跨区电力互济方案、探索碳足迹追踪数字化路径，本质是以比特流优化瓦特流时空配置。

不久的将来，随着数字孪生电网规模化普及应用，这种虚实共生的新型电网形态，将打破物理电网固有约束，让清洁电能如信息流般自由流转，在筑牢能源安全防线的同时，为经济社会高质量发展注入绿色动能。

总 监 制丨王列军车海刚

监 制丨陈 波 王 彧 杨玉洋

主 编丨毛晶慧 编 辑丨邹 朵

标签： 电能 能源 负荷 输配电 数智导刊 新型