今天，新型電力系統(tǒng)建設(shè)加速推進，對電網(wǎng)的功能形態(tài)、技術(shù)支撐和價值創(chuàng)造都提出了新的要求。加快數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)、推動傳統(tǒng)電網(wǎng)向能源互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級的步伐正不斷加速。
在國家能源局組織發(fā)布的《新型電力系統(tǒng)藍皮書》中指出：智慧融合是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的必然要求。新型電力系統(tǒng)以數(shù)字信息技術(shù)為重要驅(qū)動，呈現(xiàn)數(shù)字、物理和社會系統(tǒng)深度融合的特點。在國務(wù)院印發(fā)的《數(shù)字中國建設(shè)整體布局規(guī)劃》中也指出，為進一步貫徹落實數(shù)字中國建設(shè)、新型能源體系建設(shè)等國家戰(zhàn)略部署，推動能源綠色清潔低碳轉(zhuǎn)型，數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)將成為有效支撐新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的核心。
在這一進程中，電網(wǎng)作為能源轉(zhuǎn)換利用和輸送配置的樞紐平臺，是新型能源體系的核心環(huán)節(jié)。作為復(fù)雜的系統(tǒng)工程，新型能源體系建設(shè)面臨安全、經(jīng)濟和綠色“不可能三角”的挑戰(zhàn)，正迫切需要加快數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)。以數(shù)字孿生為代表的先進技術(shù)將在數(shù)字空間計算推演最優(yōu)解，從而以更加經(jīng)濟、高效的方式提升電網(wǎng)源網(wǎng)荷儲資源優(yōu)化配置和新能源消納能力，進一步服務(wù)新型能源體系建設(shè)，助力能源清潔低碳轉(zhuǎn)型。
虛實融合：ETAP全新數(shù)字孿生平臺應(yīng)運而生
加快數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)的進程，以及數(shù)字、物理和社會系統(tǒng)深度融合的要求，無疑為長于“虛實融合”的數(shù)字孿生技術(shù)和應(yīng)用打開了電力系統(tǒng)廣闊的應(yīng)用空間。對此，施耐德電氣能源管理中壓業(yè)務(wù)戰(zhàn)略與行業(yè)拓展副總裁薛毅就指出，之所以要通過數(shù)字孿生構(gòu)建數(shù)字電網(wǎng)，在物理空間的實體電網(wǎng)和數(shù)字空間的虛擬電網(wǎng)之間建立完全映射，其目的在于依托強大算力、數(shù)力和智力，實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié)的精準反映、全域計算、深度協(xié)同。
正是在這一需求背景下，施耐德電氣在2023年創(chuàng)新峰會上，重磅發(fā)布了ETAP全新電氣系統(tǒng)數(shù)字孿生平臺。這一平臺將能源管理和工程解決方案的全球領(lǐng)導(dǎo)者ETAP與ALPI、IGE+XAO集團、BIM Electric的系列軟件解決方案深度整合，打造一站式能源管理平臺，為電氣系統(tǒng)從設(shè)計、建造、運營到維護的全生命周期不同階段搭建虛擬模型并提供全面分析。通過系統(tǒng)整合后，平臺交付給客戶的將是一個包括單線圖、模型、潮流仿真、保護計算、新能源并網(wǎng)計算等的一個電力系統(tǒng)仿真系統(tǒng)或?qū)崟r系統(tǒng)。
2023年施耐德電氣創(chuàng)新峰會發(fā)布ETAP全新電氣系統(tǒng)數(shù)字孿生平臺
合縱連橫，“盤活”未來電網(wǎng)價值鏈
推出這一平臺的一項重大意義是，它將真正從實質(zhì)上“盤活”未來電網(wǎng)的整個價值鏈。這是因為，未來電網(wǎng)的構(gòu)建是一項系統(tǒng)性的工程，設(shè)計院、電力總包、盤廠、安裝公司、運營、電氣負責人以及終端用戶等不同群體均參與其中。要讓未來電網(wǎng)中的數(shù)據(jù)發(fā)揮最大價值，真正實現(xiàn)深度協(xié)同和智慧互動，那么不僅要為各個群體提供對應(yīng)其多樣化需求的解決方案，還要保障全生命周期各個環(huán)節(jié)之間的數(shù)據(jù)和信息流暢通無阻，在整個價值鏈中充分發(fā)揮作用。
在這方面，ETAP全新電氣系統(tǒng)數(shù)字孿生平臺猶如一只“萬能工具箱”，可以為從規(guī)劃設(shè)計、安裝調(diào)試到運營維護的各階段提供數(shù)字化賦能的解決方案，并保障數(shù)據(jù)驅(qū)動的價值在各個環(huán)節(jié)之間得到傳導(dǎo)。
例如，在構(gòu)建未來電網(wǎng)的早期階段，設(shè)計院等單位會對電氣系統(tǒng)進行規(guī)劃、建模、細節(jié)設(shè)計和分析。ETAP設(shè)計組件可以為用戶提供以模型驅(qū)動來進行電氣電路仿真和深入分析的電氣密集型應(yīng)用設(shè)計方案，在同一用戶界面上創(chuàng)建、配置、定制及管理低壓和高壓應(yīng)用，以及直流和交流輸電系統(tǒng)。在中間的安裝調(diào)試階段，盤廠及安裝商需要開發(fā)并調(diào)試包含復(fù)雜工藝流程和技術(shù)細節(jié)的電氣控制面板。SEE Electrical系列軟件產(chǎn)品可提供全套工具，用于創(chuàng)建布線圖、設(shè)計3D面板和管理工作流程。 在運營維護階段，對于運營商和最終用戶來說，ETAP Real Time解決方案則提供了包含SCADA系統(tǒng)和ADMS解決方案在內(nèi)的豐富工具軟件，便于用戶對電氣裝置進行實時模擬，并幫助操作員快速上手。
施耐德主張對未來電網(wǎng)，ETAP全新電氣系統(tǒng)數(shù)字孿生平臺不僅能夠從時序維度上，打通電氣項目全生命周期的數(shù)據(jù)價值鏈。還能夠在空間維度上滿足未來電網(wǎng)在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)以及用戶側(cè)的需求。
例如針對電源側(cè)需求，可以依托ETAP平臺的核心功能，基于地理信息系統(tǒng)和氣象模型提升電網(wǎng)氣象服務(wù)能力，助力新能源發(fā)電廠精準預(yù)測發(fā)電出力情況。而針對用戶側(cè)未來將不斷涌現(xiàn)的廣大能源“產(chǎn)消者”，ETAP平臺則可以幫助用電企業(yè)就地實現(xiàn)更多綠電消納，降低單位度電成本，同時為生產(chǎn)用電的可靠性和連續(xù)性帶來更好的保障。更重要的，則是通過數(shù)據(jù)的打通，為更高級的分析、預(yù)測等功能提供支持，實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲各個環(huán)節(jié)的高效互動，以及系統(tǒng)調(diào)節(jié)功能的持續(xù)加強。
ETAP電氣系統(tǒng)數(shù)字孿生平臺亮相2023年國際數(shù)字能源展
“數(shù)字原生”疊加“數(shù)字孿生”
千尺高樓，起于壘土。驅(qū)動未來電網(wǎng)價值鏈的數(shù)據(jù)從何而來?這則來源于施耐德電氣“數(shù)字原生”疊加“數(shù)字孿生”的前瞻性布局。
其中，數(shù)字原生是指產(chǎn)品在設(shè)計之初，就充分考慮到了在數(shù)字化應(yīng)用環(huán)境下的互聯(lián)互通等要求。隨著越來越多互聯(lián)互通的產(chǎn)品融入電網(wǎng)系統(tǒng)，海量的數(shù)據(jù)也由此產(chǎn)生。在未來電網(wǎng)系統(tǒng)中，這些數(shù)字原生的智能電力設(shè)備可以化身為采集和傳輸海量數(shù)據(jù)的一個個智能節(jié)點，實現(xiàn)以數(shù)據(jù)為驅(qū)動的能源高質(zhì)量管理。
而數(shù)字孿生，則是隨著大數(shù)據(jù)，算法模型，AI等新技術(shù)愈發(fā)成熟，以海量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，形成硬件和軟件在實體和虛擬里的相互映射，實現(xiàn)實體電網(wǎng)在“時間-空間-狀態(tài)”多維度、多時態(tài)的精準實時映射和計算推演，成為電網(wǎng)數(shù)字空間的重要載體和引擎。
在時間維度上，數(shù)字孿生可以支持在運行態(tài)基礎(chǔ)上拓展規(guī)劃態(tài)、建設(shè)態(tài)，實現(xiàn)電網(wǎng)多時態(tài)演進變化和歷史回溯能力;此外，數(shù)字孿生還可以準確描述電網(wǎng)潮流分布、電網(wǎng)運行狀態(tài)、設(shè)備本體狀態(tài)等信息，支持對未來運行狀態(tài)的推演。最后，數(shù)字孿生還可以充分結(jié)合人工智能等數(shù)字技術(shù)，支撐新能源消納、電網(wǎng)穩(wěn)定運行、電力市場交易、設(shè)備主動運維等典型場景，打造數(shù)據(jù)和機理混合驅(qū)動的計算推演服務(wù)，支撐業(yè)務(wù)數(shù)字空間開展分析決策。
從“數(shù)字原生”到“數(shù)字孿生”，施耐德電氣已經(jīng)鋪就了一條不光能夠打造未來電網(wǎng)智慧基礎(chǔ)，更能夠有效“盤活”未來電網(wǎng)價值鏈的創(chuàng)新路徑。在6月29日-7月2日深圳舉辦的2023 年全球數(shù)字能源展上，施耐德電氣也在現(xiàn)場展示了面向“未來電網(wǎng)”的覆蓋項目全生命周期的創(chuàng)新解決方案。
在現(xiàn)場，除了ETAP全新電氣系統(tǒng)數(shù)字孿生平臺之外，綠色可持續(xù)的無六氟化硫(SF6-free)中壓開關(guān)設(shè)備、采用數(shù)字原生設(shè)計的新一代中壓智能真空斷路器EvoPacTHVX 、施耐德電氣直流系統(tǒng)DCSystems及全新一代直流配電系列等產(chǎn)品也一并亮相，彰顯出施耐德電氣對新趨勢、新需求的深刻洞察。相信伴隨著技術(shù)的更新迭代，施耐德電氣的創(chuàng)新路徑還將繼續(xù)延伸，為未來電網(wǎng)的發(fā)展不斷帶來新的動力。
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