隨著連接虛擬世界和物理世界的技術基礎不斷增強，數字孿生的價值正在加速顯現。在電網行業，數字孿生可以幫助改善決策，并在虛擬化/軟件定義的環境中使用強大的模擬器及分析技術，來優化電網的業務。那么，應用于這一領域的數字孿生正經歷著哪些發展變化，又如何面對業務需求的挑戰?

業務及技術驅動因素，共同促進數字孿生應用發展

與之前相比，數字孿生在電網行業的應用和發展無疑正在加速。施耐德電氣認為，來自業務和技術方面的驅動因素將共同促進這一發展趨勢。例如，軟件的增加和各種模擬器、協同模擬和多階段模擬的持續改進，都將成為推動數字孿生進一步發展的動力。

具體而言，在業務層面，數字孿生的增長反映了人們認識到進一步優化需要更廣泛的系統視圖，例如電網和電網邊緣資源等資產之間的互動。另一個驅動因素則是對數據進行估值的意愿，因為越來越多的利益相關者將數據視為一種資產。與此同時，在可持續性、風險管理和網絡安全等方面的新需求，同樣正在推動行業對數字孿生的需求。未來，在需求的推動下，甚至有望誕生出數字孿生市場這一新模式，從而使得市場中的各方可以利用數據共同創造價值。

來自技術層面的驅動因素，同樣有著強勁的動力。隨著“軟件定義一切”理念的日趨成熟，軟件將越來越多地定義自動化、網絡、存儲、數據中心等設施。另一個驅動因素，則是平臺業務在生態系統內有選擇地共享數據。例如，混合云技術的出現，使公共信息可以存儲在公共云中，而敏感信息則可以存儲在私有云中。同樣，數據不斷被“容器化”以加速業務流程的趨勢，也推動了數字孿生的發展。

高級配電管理系統、建筑數據管理為兩大應用場景

施耐德電氣認為，未來，數字孿生與電網相關的應用場景，主要將集中在高級配電管理系統及建筑數據管理。一方面，伴隨著電網擴張、新型工業物聯網 (IIoT) 設備的滲透、新系統與公用事業信息技術/運營技術 (IT/OT) 的整合，公用事業收集和處理的數據量正在顯著增加，而所有這些數據都將被傳送到高級配電管理系統。

施耐德電氣對高級配電管理系統模型管理的愿景是高度自動化、端到端、無縫的模型管理體驗，只需最少的用戶干預即可進行電網管理。這意味著，數字孿生需要提供一個準確的、最新的、可訪問的網絡模型，使公用事業能夠應對氣候變化和其他挑戰。

另一方面，在發達國家，建筑行業是最大的最終能源消費者之一，其消耗占比高達總能源的40%?，F有建筑尤其是商業建筑中，蘊藏著改善終端能效、需求響應、本地電網支持、可再生能源滲透率和彈性的巨大機會。因此，建筑數據管理同樣是與電網相關的數字孿生的一大應用場景。

在這方面，一個建筑的數字孿生應該包括一個使用建筑信息模型的靜態結構模型、一個功能性的、動態的建筑能源模型，以及結合了來自電表和傳感器的實時數據的自適應模型。隨著物聯網設備的日益普及，這項技術越來越容易實現。

建筑數字孿生不僅可以促進更準確、更可預測的設計和施工交付過程，還有助于建筑在竣工試運行后的運維。建筑運維人員可以使用該數字孿生來分析建筑的行為，并最終定義新的控制方案，根據目標調整建筑的性能。此外，建筑還將在電動汽車智能充電領域發揮核心作用。建筑層面的智能充電可以避免大量的基礎設施投資，提高本地和全球電網的彈性，并節省大量的運營成本。

多數字孿生協同及軟件、服務的復雜性成為挑戰

在不斷發展的應用需求面前，數字孿生同樣面臨技術和業務層面的挑戰。在技術層面，由于來自物聯網等來源的數據量正在迅速增長，且新的模擬需求不斷涌現，因此配電公司將需要不止一個數字孿生。

例如，人們未來可能同時需要促進控制中心和變電站之間數據模型交換的靜態孿生、促進高級配電管理系統和地理信息系統之間動態數據模型更新和驗證的功能性孿生、包含動態變化功能的自適應數字孿生，以及為復雜規劃方案提供支持的智能數字孿生等。因此，確保多個數字孿生通過協作或聯合來協同工作，將成為一項關鍵的技術挑戰。

而在業務層面，數字孿生也面臨著挑戰。數字孿生的實現需要日益復雜的軟件和服務，軟件關系到離線運行或接收實時數據等不同類型的模擬器，以及模型管理平臺。隨著數據增加，由各方提供的服務可能也將增多。此外，還需要盡量避免為每個應用程序重新創建數字孿生。

施耐德電氣提供模型驅動的電網管理解決方案

針對這些挑戰，施耐德電氣能夠通過可互操作的電網數字孿生，為配電公司提供模型驅動的電網管理解決方案。這些解決方案適用于企業層面、變電站和饋線層面，以及使用數字日志的互聯資產層面。

在這一領域，施耐德電氣的目標包括打破數據孤島、提供標準化和模板化的電網資產數字孿生，并繼續推進不同軟件應用程序之間的深度整合，例如高級配電管理系統和地理信息系統或變電站自動化工程之間的整合。

數字日志是一個在線存儲庫，可以將所有利益相關者提供的所有設備信息、維護記錄和項目文檔保存在更安全、更易于訪問的地方，還可以使用多種數字工具進行訪問。數字孿生使人員能夠記錄重要的施工文件、用戶指南和維護計劃。這改善了協作，增進了洞察，同時也降低了成本。

數字孿生同樣為更強的數據分析能力提供了良好的基礎。數據分析不僅將用于提高電網用戶的成本效益，還將用于一系列能產生重要價值的舉措，包括實現可持續性和柔性的提升。在這方面，OSIsoft 的PI系統提供了一個數據基礎架構，可以幫助公用事業和其他機構開發分析工具。

這一平臺，還能夠為資產框架、資產分析等建立一個開發工具箱。這些能力將使 "高級分析 "以各種方式得到應用。對于現有領域，高級分析將使分析更加深入、快速和可靠。對于新興領域，高級分析將融合傳統的獨立分析與綜合分析，并改善可持續性結果。

以ETAP數字孿生應用，應對未來電網“時空”挑戰

今天，施耐德電氣在電網側已經擁有了以電力系統建模和仿真的領先軟件平臺ETAP為代表的數字孿生應用。ETAP 以模型為驅動的高級功能，包括配電狀態估計、故障定位、隔離和供電恢復、數據趨勢分析、智能減載、負荷預測、開關優化及開關序列管理等功能，能夠為電網的高效運行提供一套可靠的解決方案。

這樣一來，通過構建以ETAP模型為基礎的數字孿生平臺，就可以幫助客戶打造實現電力系統綠色能源轉型的“利器”，以切實解決電網在空間和時間兩個維度上面臨的未來挑戰。

在空間維度上，倡導在配網側以互聯互通的智能化電氣設備為基礎，通過大量的邊緣數據的接入，構建出一套完整的電力系統模型;在應用、分析和服務層，還可以有效整合傳統 SCADA 的分析能力以及 ETAP 對電力網絡專業的分析能力，有效地把握整體電網的運行實時狀態。

在時間維度上，提出利用數字孿生技術以及微電網解決方案，在新能源消納從設計、建造到運營維護的全生命周期內，為客戶提供完整的解決方案和系統工程交付，讓新能源消納帶來的社會價值和經濟價值清晰可見。

關于數字孿生應用于電網數字化轉型的更多洞察，請參閱施耐德電氣最新發布的白皮書《價值驅動的電網數據管理指南》，下載鏈接為：

https://download.schneider-electric.com/files?p_Doc_Ref=ECATA_Power_Grid_220402