“元宇宙”來源于一部科幻小說，最近比較火的原因是Roblox上市前的造勢以及Epic Games宣稱為了實現metaverse而獲得了10億美元投資。盡管火于游戲產業，在能源領域也是具備一定指導意義的，尤其在電力行業，目前正在經歷一場由“有形的網”向“無形的網”轉變。

廣義上講，“元宇宙”是由數字化與信息物理融合產生，是人工智能和數字孿生融合、互動，并且有機結合的產物。這種融合和互動需要從物理空間延展到數字空間，從數據的融合向著知識的融合發展。

從能源行業講，以電網為例，“元宇宙”在電網多維數字空間起到了橋梁和紐帶的作用：一方面，不同信息物理設備投影為不同的數字孿生體，在“元宇宙”空間融合；另一方面，依靠數字孿生，AI可以發現知識，并形成分散化、自主式的信息物理互動機制。

“元宇宙”就是讓產業鏈中各環節相互關聯，上游行業支撐下游行業的數字化進程。當數字化交付將成為普遍的行業標準，交付的核心標的必然是“活的”數字孿生體，而非“死的”設計圖紙。“元宇宙”將成為數字電網產業中關鍵上游形態，如同芯片對手機的作用。

在23年前，科幻電影《黑客帝國》為我們恢宏震撼的展現了一個虛擬和現實相映照的世界，兩個世界中有一個相同的自己，仿佛是一對虛實世界的“雙胞胎”。如今，這個概念已經從技術和應用層面走入現實世界，這就是數字孿生（Digital Twin）。

隨著“雙碳”、構建新型電力系統等目標的提出，具有隨機性、間歇性、波動性特征的分布式能源比例將快速增長，儲能裝置、V2G 等交互式能源設施以及其他多種能源基礎設施接入，使得電力系統呈現出結構更加復雜、設備更加繁多、技術更加龐雜的趨勢。

數字孿生電網應運而生。

何為數字孿生電網？

數字孿生電網集合數字孿生技術與新型電力系統的優秀技能，可以通過虛擬現實交互激活電網、設備的多源數據，特別是運行時空大數據，通過數據挖掘，提供高維、量化、多層次的視角輔助運營調控相關決策虛實結合，實現電網虛擬、現實空間的實時動態映射。

數字孿生電網是基于數字孿生基礎設施的電網數字化轉型方法，通過在數字空間建設電網、環境、人員和業務四要素，實現數據驅動的全局、全生命周期的數字孿生體，從而達到不斷改善的應用目的。

數字孿生電網可以監測電網實時狀態、診斷電網異常原因、預測電網發展趨勢、優化電網運營策略。

數字孿生電網有何功能

監測電網實時狀態

數字孿生電網可以實時反映開關通斷、設備負載、用戶負荷、新能源出力等電網運行狀態，還可以實時反映電網的異常信息、故障信息，以便工作人員全面實時地監測電網狀態。

診斷電網異常原因

數字孿生電網可以實現電網電壓異常、電能質量異常、電費異常等各類異常的溯因分析，準確研判出導致異常的原因，以便工作人員制定相應的改進措施。

預測電網發展趨勢

數字孿生電網可以準確預測新能源出力、電力用戶用電負荷、電氣設備負載情況，還可以預測設備故障、客戶投訴等，以便工作人員制定相應的應對措施。

優化電網運營策略

數字孿生電網還可以優化設備檢修頻率、電力設施配置、聯絡開關投切、相間負荷調整等運營策略，進而為工作人員提供科學的決策支撐。

數字孿生電網的由何構成

數字孿生電網體系架構由設備級數字孿生、單元級數字孿生、系統級數字孿生三個層級所構成。

設備級數字孿生

設備級數字孿生指電網中單個設備的數字孿生，如數字孿生變壓器、數字孿生斷路器、數字孿生隔離開關等。

單元級數字孿生

單元級數字孿生是指電網中由多個設備所組成的功能單元的數字孿生，如數字孿生變電站、數字孿生微電網、數字孿生輸電線路等。

系統級數字孿生

系統級數字孿生是指電網中由多個功能單元所組成的系統的數字孿生，如數字孿生區域電網、數字孿生省級電網、數字孿生市級電網等。

國網數字孿生電網這樣應用

設備級：數字孿生開關站

國網雄安新區供電公司構建了與雄安市民服務中心開關站虛實同態的數字孿生開關站：在三維模型的基礎上引入監控視頻流，實現虛實結合，全方位掌握開關站的現場環境信息。在三維模型上加載設備檔案信息以及實時運行數據，實現電氣設備運行狀態的遠程實時監測。

具有VR端、PC端兩種虛擬巡檢模式,可供工作人員靈活選擇。基于數字孿生開關站開展遠程虛擬巡檢，可實時舉握電力設備的現場環境和運行狀況，能有效減少巡檢工作的人力、物力以及時間成本，同時還可解決快速查看現場以及重要保電任務中部分關鍵電力場所無法直接值守的問題。

單元級：數字孿生微電網

國網雄安新區供電公司基于GIS、BIM、傾斜攝影以及電力物聯網等技術,在雄安新區王家寨構建了數字孿生微電網,實現了對該微電網的全景監測、狀態評價等功能。通過數字孿生微電網的全景監測功能,可準確掌握微電網各設備的運行狀態,從而實現虛擬巡視功能,在提升運維效率的同時降低人力成本投入。

系統級：數字孿生綜合能源系統

為提升雄安市民服務中心綜合能源系統的運維效率，國網雄安新區供電公司依托自主研發的城市智慧能源管理系統（CIEMS),結合BIM、物聯網、大數據等技術,構建了數字孿生綜合能源系統。數字孿生綜合能源系統能夠快速定位故障設備，并依托建筑三維模型進行展示,還能夠自動生成搶修工單,將故障影響范圍、維修建議等信息推送給工作人員。

數字攣生綜合能源系統還能夠基于各建筑的用能數據,對其進行能效分析，進而為能源的精益化管理提供科學依據。另外，數字孿生綜合能源系統還能夠對區域內的用能負荷進行預測,并根據預測結果制定合理的機組啟停策略,以達到節能減排、降本增效的目的。

從電力行業的特征來看，數字孿生在電網發、輸、變、配、用全流程都有應用潛力。未來數字孿生技術將更多應用智能電網、數字電網的建設中，在電網設備狀態診斷與與預測、生產業務調試、電網發展規劃、電網運行分析與控制等方面有更多應用實踐。數字孿生技術在實際應用中，或許能更系統地引入人的概念，增強人對數字孿生體的感知控制能力，最終在真實物理空間和虛擬數字空間搭建“信息-物理-人”交互的系統，創造電網的“元宇宙”。

素材來源：SAPMobileApplication、 能源電力說