業(yè)務及技術驅動因素，共同促進數(shù)字孿生應用發(fā)展
與之前相比，數(shù)字孿生在電網行業(yè)的應用和發(fā)展無疑正在加速。施耐德電氣認為，來自業(yè)務和技術方面的驅動因素將共同促進這一發(fā)展趨勢。例如，軟件的增加和各種模擬器、協(xié)同模擬和多階段模擬的持續(xù)改進，都將成為推動數(shù)字孿生進一步發(fā)展的動力。
具體而言，在業(yè)務層面，數(shù)字孿生的增長反映了人們認識到進一步優(yōu)化需要更廣泛的系統(tǒng)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(shù)據進行估值的意愿，因為越來越多的利益相關者將數(shù)據視為一種資產。與此同時，在可持續(xù)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(yè)對數(shù)字孿生的需求。未來，在需求的推動下，甚至有望誕生出數(shù)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(shù)據共同創(chuàng)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(shù)據中心等設施。另一個驅動因素，則是平臺業(yè)務在生態(tài)系統(tǒng)內有選擇地共享數(shù)據。例如，混合云技術的出現(xiàn)，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(shù)據不斷被“容器化”以加速業(yè)務流程的趨勢，也推動了數(shù)字孿生的發(fā)展。
高級配電管理系統(tǒng)、建筑數(shù)據管理為兩大應用場景
施耐德電氣認為，未來，數(shù)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(tǒng)及建筑數(shù)據管理。一方面，伴隨著電網擴張、新型工業(yè)物聯(lián)網 (IIoT) 設備的滲透、新系統(tǒng)與公用事業(yè)信息技術/運營技術 (IT/OT) 的整合，公用事業(yè)收集和處理的數(shù)據量正在顯著增加，而所有這些數(shù)據都將被傳送到高級配電管理系統(tǒng)。
施耐德電氣對高級配電管理系統(tǒng)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(shù)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(yè)能夠應對氣候變化和其他挑戰(zhàn)。
另一方面，在發(fā)達國家，建筑行業(yè)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%。現(xiàn)有建筑尤其是商業(yè)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(shù)據管理同樣是與電網相關的數(shù)字孿生的一大應用場景。
在這方面，一個建筑的數(shù)字孿生應該包括一個使用建筑信息模型的靜態(tài)結構模型、一個功能性的、動態(tài)的建筑能源模型，以及結合了來自電表和傳感器的實時數(shù)據的自適應模型。隨著物聯(lián)網設備的日益普及，這項技術越來越容易實現(xiàn)。
建筑數(shù)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(shù)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(fā)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(jié)省大量的運營成本。
多數(shù)字孿生協(xié)同及軟件、服務的復雜性成為挑戰(zhàn)
在不斷發(fā)展的應用需求面前，數(shù)字孿生同樣面臨技術和業(yè)務層面的挑戰(zhàn)。在技術層面，由于來自物聯(lián)網等來源的數(shù)據量正在迅速增長，且新的模擬需求不斷涌現(xiàn)，因此配電公司將需要不止一個數(shù)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(shù)據模型交換的靜態(tài)孿生、促進高級配電管理系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)之間動態(tài)數(shù)據模型更新和驗證的功能性孿生、包含動態(tài)變化功能的自適應數(shù)字孿生，以及為復雜規(guī)劃方案提供支持的智能數(shù)字孿生等。因此，確保多個數(shù)字孿生通過協(xié)作或聯(lián)合來協(xié)同工作，將成為一項關鍵的技術挑戰(zhàn)。
而在業(yè)務層面，數(shù)字孿生也面臨著挑戰(zhàn)。數(shù)字孿生的實現(xiàn)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(shù)據等不同類型的模擬器，以及模型管理平臺。隨著數(shù)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(chuàng)建數(shù)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(zhàn)，施耐德電氣能夠通過可互操作的電網數(shù)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(yè)層面、變電站和饋線層面，以及使用數(shù)字日志的互聯(lián)資產層面。
在這一領域，施耐德電氣的目標包括打破數(shù)據孤島、提供標準化和模板化的電網資產數(shù)字孿生，并繼續(xù)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(tǒng)和地理信息系統(tǒng)或變電站自動化工程之間的整合。
數(shù)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(shù)字工具進行訪問。數(shù)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(xié)作，增進了洞察，同時也降低了成本。
數(shù)字孿生同樣為更強的數(shù)據分析能力提供了良好的基礎。數(shù)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(xiàn)可持續(xù)性和柔性的提升。在這方面，OSIsoft 的PI系統(tǒng)提供了一個數(shù)據基礎架構，可以幫助公用事業(yè)和其他機構開發(fā)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(fā)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(xiàn)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(tǒng)的獨立分析與綜合分析，并改善可持續(xù)性結果。
以ETAP數(shù)字孿生應用，應對未來電網“時空”挑戰(zhàn)
今天，施耐德電氣在電網側已經擁有了以電力系統(tǒng)建模和仿真的領先軟件平臺ETAP為代表的數(shù)字孿生應用。ETAP 以模型為驅動的高級功能，包括配電狀態(tài)估計、故障定位、隔離和供電恢復、數(shù)據趨勢分析、智能減載、負荷預測、開關優(yōu)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(shù)字孿生平臺，就可以幫助客戶打造實現(xiàn)電力系統(tǒng)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(zhàn)。
在空間維度上，倡導在配網側以互聯(lián)互通的智能化電氣設備為基礎，通過大量的邊緣數(shù)據的接入，構建出一套完整的電力系統(tǒng)模型;在應用、分析和服務層，還可以有效整合傳統(tǒng) SCADA 的分析能力以及 ETAP 對電力網絡專業(yè)的分析能力，有效地把握整體電網的運行實時狀態(tài)。
在時間維度上，提出利用數(shù)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(tǒng)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。
