从虚拟中发展电网现实：数字孪生承载的能源变(2)

文｜脑极体

在光伏发电过程中，光伏太阳板的位置、角度、光照、风速等变化，会影响太阳能发电功率的变化，如果能够根据仿真模拟的技术提前预测发电功率进行调配的话，可以很好地解决电网配平的问题。只有能源端发电侧预测准确及时，才能给下游输送端留出足够时间调配储能额度。

在大电网的并网挑战中，数字孪生、储能等都是有效的措施，并且在电网的规划、建设、运营等过程会发挥关键的支撑作用。数字孪生电网的应用升级，最终也会对数字孪生在智慧城市、智慧交通、智慧楼宇等领域的发展提供技术的支撑。这些平行领域之间技术互相迁移与应用，共同构筑着未来我们数字生活的智能化、绿色化发展。

与此同时，光伏发电站也被要求需要每隔一段时间报告预估的发电功率，因此仿真模拟的预测功能是各大光伏发电站的必需。此前在光伏发电的预测功能方面，业内人士采用的是算法预测的方式，但因为算法模拟的“黑箱”特性与一些突发的天气影响因素等无法应用算法准确的模拟，应用算法来预测的方式逐渐被数字孪生的技术思路代替。

未来整个电力系统，从能源生产侧到应用侧，都会迎来较大的改革，可能未来的电网中每一台设备都会接入到数字孪生中，能够准确满足精细化管理的需求，映射仿真的颗粒度会越来越细，朝着精细化挺进；系统化的发展也是数字孪生电网的另一个发展趋势，以往碎片式的构筑应用方式，也会随着颗粒度的变化，部件设备功能模块化的整合，可以区域级的响应与调控，满足实时状态的把控；而随着AI技术、边缘技术、云计算等发展，数字孪生的电网智能化水平也会大幅提高，不仅可以预估各类警报信息，也能够提前做出措施以应对，提升整个电力能源的稳定与经济运行。

而融合物联网技术、5G通信技术、大数据分析技术、高性能计算技术和先进仿真分析技术的数字孪生技术体系，成为解决电网并网与智慧能源发展的关键。数字孪生结合储能设备，虚拟电厂等技术可为电网提供安全、发电效率的提升，也能够为并入大电网的调频、调峰等辅助服务，实现电网的削峰填谷，促进新能源的绿色数智化转型。

在光伏发电设备中，具体来看，仿真模拟的数字孪生技术主要从状态的诊断、生产调试、运行分析、安全控制等几个核心层面展开。

对于数字孪生来说，核心的是数据，数据的来源是否丰富、准确等，都对模拟的结果影响较大。拿国外的Solargis企业来说，其光伏发电的评估模型工具都是与顶级的实验室、光伏产业常年研究协作的成果，积累了几十年的气候与光伏厂商的数据。对于想要布局的企业来说，在数据领域是否能够获得准确丰富的数据也是考验。

数据与技术融合的过程困难。数字孪生技术涉及采集的不同种类数据众多，在仿真建模的过程中，如何协调不相关数据之间的耦合，也比较困难。与此同时数字孪生涉及的技术包括5G、物联网技术、云计算、模拟仿真技术、AI技术等，这些技术的协同发展并不成熟，并且数字孪生后的平台模型标准化滞后。

我们知道在碳中和的目标背景下，可再生能源风、光、水等在电力系统中的重要性逐渐提高，也是能源变革中实现双碳目标的必要途径。据南方电网2021年的预测，到2030和2060年，中国风光新能源的发电量占比将分别达到25%和60%。这也意味着接入大电网中的新能源电力越来越多，构建智慧能源生态系统成为我国能源行业的发展趋势。

虽然目前数字孪生在电网领域的应用场景还主要以单点的示范工程为主，应用的场景较少，智能化水平也较低。但是随着双碳东风的大势，以及配套前沿技术如物联网、云计算、AI等技术的深度融合，长远来看，数字孪生在电网领域的建设也会取得质的突破。

在解决清洁能源并网的有效措施中，储能和虚拟电厂是其中有效的方式，脑极体在之前的虚拟电厂和储能势动的文章都有详细的介绍过，除此之外，运用仿真模拟的数字孪生技术映射并网也成为重要的举措。今天就和大伙儿掰扯掰扯其在能源电网中的应用、价值与瓶颈。

数字孪生技术在能源领域的全生命阶段都可以深度的参与，提高可控性与安全生产，不过数字孪生技术的应用发展仍然存在“勒颈”挑战。

文章来源：《电网与清洁能源》 网址: http://www.dwyqjnyzz.cn/zonghexinwen/2022/0711/1229.html