今天，新型電力系統(tǒng)建設加速推進，對電網的功能形態(tài)、技術支撐和價值創(chuàng)造都提出了新的要求。加快數字電網建設、推動傳統(tǒng)電網向能源互聯網轉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：智慧融合是構建新型電力系統(tǒng)的必然要求。新型電力系統(tǒng)以數字信息技術為重要驅動，呈現數字、物理和社會系統(tǒng)深度融合的特點。在國務院印發(fā)的《數字中國建設整體布局規(guī)劃》中也指出，為進一步貫徹落實數字中國建設、新型能源體系建設等國家戰(zhàn)略部署，推動能源綠色清潔低碳轉型，數字電網建設將成為有效支撐新型電力系統(tǒng)構建的核心。
在這一進程中，電網作為能源轉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)。作為復雜的系統(tǒng)工程，新型能源體系建設面臨安全、經濟和綠色“不可能三角”的挑戰(zhàn)，正迫切需要加快數字電網建設。以數字孿生為代表的先進技術將在數字空間計算推演最優(yōu)解，從而以更加經濟、高效的方式提升電網源網荷儲資源優(yōu)化配置和新能源消納能力，進一步服務新型能源體系建設，助力能源清潔低碳轉型。
虛實融合：ETAP全新數字孿生平臺應運而生
加快數字電網建設的進程，以及數字、物理和社會系統(tǒng)深度融合的要求，無疑為長于“虛實融合”的數字孿生技術和應用打開了電力系統(tǒng)廣闊的應用空間。對此，施耐德電氣能源管理中壓業(yè)務戰(zhàn)略與行業(yè)拓展副總裁薛毅就指出，之所以要通過數字孿生構建數字電網，在物理空間的實體電網和數字空間的虛擬電網之間建立完全映射，其目的在于依托強大算力、數力和智力，實現源網荷儲各環(huán)節(jié)的精準反映、全域計算、深度協同。
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導者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、新能源并網計算等的一個電力系統(tǒng)仿真系統(tǒng)或實時系統(tǒng)。
2023年施耐德電氣創(chuàng)新峰會發(fā)布ETAP全新電氣系統(tǒng)數字孿生平臺
合縱連橫，“盤活”未來電網價值鏈
推出這一平臺的一項重大意義是，它將真正從實質上“盤活”未來電網的整個價值鏈。這是因為，未來電網的構建是一項系統(tǒng)性的工程，設計院、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。要讓未來電網中的數據發(fā)揮最大價值，真正實現深度協同和智慧互動，那么不僅要為各個群體提供對應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)之間的數據和信息流暢通無阻，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)數字孿生平臺猶如一只“萬能工具箱”，可以為從規(guī)劃設計、安裝調試到運營維護的各階段提供數字化賦能的解決方案，并保障數據驅動的價值在各個環(huán)節(jié)之間得到傳導。
例如，在構建未來電網的早期階段，設計院等單位會對電氣系統(tǒng)進行規(guī)劃、建模、細節(jié)設計和分析。ETAP設計組件可以為用戶提供以模型驅動來進行電氣電路仿真和深入分析的電氣密集型應用設計方案，在同一用戶界面上創(chuàng)建、配置、定制及管理低壓和高壓應用，以及直流和交流輸電系統(tǒng)。在中間的安裝調試階段，盤廠及安裝商需要開發(fā)并調試包含復雜工藝流程和技術細節(jié)的電氣控制面板。SEE Electrical系列軟件產品可提供全套工具，用于創(chuàng)建布線圖、設計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，ETAP全新電氣系統(tǒng)數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據價值鏈。還能夠在空間維度上滿足未來電網在電源側、電網側以及用戶側的需求。
例如針對電源側需求，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氣象服務能力，助力新能源發(fā)電廠精準預測發(fā)電出力情況。而針對用戶側未來將不斷涌現的廣大能源“產消者”，ETAP平臺則可以幫助用電企業(yè)就地實現更多綠電消納，降低單位度電成本，同時為生產用電的可靠性和連續(xù)性帶來更好的保障。更重要的，則是通過數據的打通，為更高級的分析、預測等功能提供支持，實現源網荷儲各個環(huán)節(jié)的高效互動，以及系統(tǒng)調節(jié)功能的持續(xù)加強。
ETAP電氣系統(tǒng)數字孿生平臺亮相2023年國際數字能源展
“數字原生”疊加“數字孿生”
千尺高樓，起于壘土。驅動未來電網價值鏈的數據從何而來?這則來源于施耐德電氣“數字原生”疊加“數字孿生”的前瞻性布局。
其中，數字原生是指產品在設計之初，就充分考慮到了在數字化應用環(huán)境下的互聯互通等要求。隨著越來越多互聯互通的產品融入電網系統(tǒng)，海量的數據也由此產生。在未來電網系統(tǒng)中，這些數字原生的智能電力設備可以化身為采集和傳輸海量數據的一個個智能節(jié)點，實現以數據為驅動的能源高質量管理。
而數字孿生，則是隨著大數據，算法模型，AI等新技術愈發(fā)成熟，以海量數據為基礎，形成硬件和軟件在實體和虛擬里的相互映射，實現實體電網在“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，成為電網數字空間的重要載體和引擎。
在時間維度上，數字孿生可以支持在運行態(tài)基礎上拓展規(guī)劃態(tài)、建設態(tài)，實現電網多時態(tài)演進變化和歷史回溯能力;此外，數字孿生還可以準確描述電網潮流分布、電網運行狀態(tài)、設備本體狀態(tài)等信息，支持對未來運行狀態(tài)的推演。最后，數字孿生還可以充分結合人工智能等數字技術，支撐新能源消納、電網穩(wěn)定運行、電力市場交易、設備主動運維等典型場景，打造數據和機理混合驅動的計算推演服務，支撐業(yè)務數字空間開展分析決策。
從“數字原生”到“數字孿生”，施耐德電氣已經鋪就了一條不光能夠打造未來電網智慧基礎，更能夠有效“盤活”未來電網價值鏈的創(chuàng)新路徑。在6月29日-7月2日深圳舉辦的2023 年全球數字能源展上，施耐德電氣也在現場展示了面向“未來電網”的覆蓋項目全生命周期的創(chuàng)新解決方案。
在現場，除了ETAP全新電氣系統(tǒng)數字孿生平臺之外，綠色可持續(xù)的無六氟化硫(SF6-free)中壓開關設備、采用數字原生設計的新一代中壓智能真空斷路器EvoPacT HVX 、施耐德電氣直流系統(tǒng)DC Systems及全新一代直流配電系列等產品也一并亮相，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，為未來電網的發(fā)展不斷帶來新的動力。
