数字孪生助力构建全景智慧能源系统 智慧能源系统发展现状调查报告

智慧能源系统是一种以冷热量平衡为核心，整合地热能、太阳能、空气能、水能、天然气、城市自来水、污水、工业废水废热等多种可再生能源，运用冷热回收、蓄能、热平衡、智能控制等新技术对各种能量流进行智能平衡控制，达到能源的循环往复利用，一体化满足制冷采暖、热水、冷藏冷冻、烘干加热、养殖种殖、除雪化冰、蒸汽、发电等多种需求功能的系统设备。

数字孪生助力构建全景智慧能源系统

基于能源系统和场景的数字化模型，数字孪生的应用融合物联网技术，以GIS技术为载体，可以整合来自变电站、充电桩、配电室、输电线路、低压线路、储能、光伏电站等能源电网设备设施的数据，实现全拓扑渗透和运行数据的智慧能源系统，并解决了过去需要逐一控制灵活负荷、充电站、储能站等单个资源，实现园区资源的削峰填谷的问题。实现系统中分布式资源的自动快速调节。

数字孪生技术结合5G、物联网、大数据、云计算、人工智能等技术，实现与能源系统设备融合，将原有耗时、劳动密集型的传统配电网运维模式转变为快速高效的在线智能运维，提高工作效率。

例如，过去，如果低压设备发生故障并导致停电，运维人员无法在第一时间知道，只能等待客户报告故障并由客服人员转告，降低运维检修效率。而基于数字孪生，能够充分利用动态数字能源模型，整合物联网实时数据、调度方运行数据、电网管理平台设备缺陷等信息，还可实现分钟级能源设备状态评估和故障预警，变被动应急抢修为主动检修，大幅提升检修效率。

此外，还可结合元网格技术，对"站-线-变-户"所覆盖的地理区域进行归集，并绘制成可视化的网格图形，实现停电数据的快速汇集和分发，停电设备、停电用户的全面感知，能够为制定停电计划提供了极大的便利。

构建以新能源为主体的数字孪生智慧能源新体系，是实现碳中和目标的关键。面向能源市场生产者、消费者、服务商、监管者四大主体，围绕碳交易和能源辅助服务两大市场，以“双碳”政策为导向，以开放共享的服务平台为载体，催生智慧能源综合服务等新兴业态，打造更具活力的智慧能源生态圈。

同时，数字孪生结合大数据技术，通过调度方、营销方、计量方等横向数据资源的聚合分析，为用户提供节能建议、新能源转型方案和项目实施建议，深度挖掘需求侧“碳中和”潜力。

根据中研普华研究院《2023-2028年版智慧能源产业政府战略管理与区域发展战略研究咨询报告》显示：

2022年中国能源局发布的《“十四五”能源领域科技创新规划》(下称《规划》)，强调要聚焦新一代信息技术和能源融合发展，开展能源领域用智能传感和智能量测、特种机器人、数字孪生以及能源大数据、人工智能、云计算、区块链、物联网等数字化、智能化共性关键技术研究，推动煤炭、油气、电厂、电网等传统行业与数字化、智能化技术深度融合，开展各种能源厂站和区域智慧能源系统集成试点示范，引领能源产业转型升级。

现今，将数字技术应用于能源产业链，加速能源产业链升级重构，提升能源产业链现代化水平，已成共识。

大数据平台(Big Data Platform)是一种处理海量数据的基础设施，基于数据筛选、数据融合、数据存储、数据分析、数据展示的流程，为用户提供数据服务。

我国能源产业生态庞大，生产系统复杂，能源产业数据具有专业化、庞杂化的特征。大数据平台能够对数据进行高效清洗、计算和分析，在保证数据有效性的同时提高生产效率，助力相关能源企业经济高效地利用能源。基于此，大数据的典型应用场景一般为资源层的生产环节与应用层的使用环节。

首先是资源层的生产环节。对于资源层的生产方而言，对能源进行开采时需用到多种设备，所涉及分析对象数目巨大。大数据平台能够更好满足生产方保证设备安全高效运行的需求。例如，中国石油西部管线大数据平台是一个针对管线压缩机设备进行数据收集与分析的平台。利用大数据平台，该平台统计实时信息与历史信息，对机组设备的运行状况进行分析，开展设备监测、寿命预测与异常故障诊断，一旦出现问题，进行智能报警，极大减少机组人员工作量。

另一个典型应用场景为应用层用户使用能源产品的环节。利用大数据平台赋能，将有利于针对性改进工艺流程，提升能源的利用效率，减少在生产使用过程中由于化学反应而产生的二氧化碳排放。例如，南方电网深圳供电局基于大数据平台技术，建设能源双碳大数据中心。该中心汇聚融通深圳电力能源与碳数据，致力于挖掘电、煤、气、油等用能数据，系统中的“双碳大脑”可直接计算出“电力间接碳排放量”，实现基于能源大数据的科学分析与决策，服务政府、企业、社会公众。该中心上线近一年，已成为展示深圳能源转型、双碳演进成效以及经济发展态势与成效的窗口。

数字孪生(Digital Twins)以数据与模型的集成融合为基础与核心，通过在数字空间实时构建物理对象的精准数字化映射，基于数据整合与分析预测来模拟、验证、预测、控制物理实体全生命周期过程，最终形成智能决策的优化闭环。

目前，数字孪生在能源产业中的作用日益凸显。基于其映射的功能，一般被应用于资源层或产品层的生产环节中。例如，南方电网集团正在大力发展的智能电网业务，就是数字孪生在能源领域的应用之一。智能电网业务的核心是电网数字化，即通过建立数字孪生模型，将数字电网的操作作用于物理电网，实现数字世界和物理世界的双向互动，实现电网量值传递、状态感知、在线监测、行为跟踪、趋势分析、知识挖掘和科学决策，促进电网运行更加绿色、安全、可靠、智能、经济。

数字孪生技术可以实现物理世界和虚拟世界之间的精准映射，能够在能源产业链的多个方面实现精准控制。

数字技术的水平发展尚不充分。比如，当前数字孪生技术在智慧能源行业应用仍处于萌芽期，相关的技术拓展和应用场景研究仍不足，尚未形成系统性的研究框架。数字技术的标准仍处于起步阶段。以区块链为例，能源是目前区块链技术应用最为广泛的领域之一，虽然在中国与全球范围内，在交易领域有大量能源区块链项目落地，但整体立项标准较少，我国在顶层规划和区块链标准研制方面仍是空白。

《2023-2028年版智慧能源产业政府战略管理与区域发展战略研究咨询报告》由中研普华研究院撰写，本报告对该行业的供需状况、发展现状、行业发展变化等进行了分析，重点分析了行业的发展现状、如何面对行业的发展挑战、行业的发展建议、行业竞争力，以及行业的投资分析和趋势预测等等。报告还综合了行业的整体发展动态，对行业在产品方面提供了参考建议和具体解决办法。