张夏瑶
国网长子县供电公司，山西省长治市046600
摘要：云计算、大数据、物联网、量子通信、区块链与人工智能等数字技术，引领第四次工业革命发展与演进，加强了对信息的采集、存储、分析和共享，促进了生产方式和经济形态的数字蝶变，数字经济逐步为中国高质量发展的重要推动力。在数字经济时代，能源与电力等传统产业需将生产资料、知识信息转化为数字化要素，实现业务数字化，挖掘数字资源隐性价值和实现数字业务化，通过数字化转型实现物理电网向数字电网的升级，提高智能化、网络化、数字化水平。数字电网是技术演进与需求升级驱动下智能电网建设发展的一种新理念、新途径、新思路，是智能电网设发展的必经之路，是数字中国的重要组成部分。南方电网提出了建设具备“电网状态全感知、企业管理全在线、运营数据全管控、客户服务全新体验、能源发展合作共赢”特征的数字南网，支撑数字运营和数字能源生态。国家电网则希望通过数字国网战略形成以数据驱动发展的数字生态，变革企业模式。
关键词：网上电网；电网数字世界
一、数字电网概念
数字电网是由物理电网、孪生电网和支撑技术共同构成的电网生态系统。数字电网以海量可信数据为基础，依托智能传感、泛在物联、大数据、智能化控制、人工智能和普惠化计算，利用数字孪生和感知建模理论，构建与物理电网同构匹配的孪生电网。孪生电网是物理电网通过数字孪生技术进行全要素数字化后形成的虚拟镜像，有利于将电网复杂能量信息耦合运行关系分解成可解析、可模拟、可计算的数学关系，在实现物理电网实时运营状态的可视化的同时，进一步多尺度时空推演优化结果，确定物理实体优化轨迹锚点，及时纠偏调整，智能化管理运营物理电网，变革电网作业模式、企业管理流程和企业组织结构。
数字电网构建电网数据闭环赋能体系，通过状态全域感知、模型精准映射、管理智慧赋能、系统自我进化、决策精准执行，实现电网的监测、预警、模拟、分析、推演和控制，解决电网规划、设计、建设、管理、服务闭环过程中的数据离散、环节耦合的难题，全面提高电网能量资源和信息资源配置效率和运转状态，实现电网数字资源的价值再生和生态重构。
二、“网上电网”概述及建设规划
“网上电网”是为贯彻落实国网公司建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业战略部署，深入推进数字技术与电网技术融合发展，着力实时、实景、实效，着眼数字化、可视化、智能化，打造全息数据、全景导航、全程在线的新一代电网发展平台，创新网上管理、图上作业、线上服务新模式，推进新基建融合、数字化转型、智能化发展，助力提升公司和电网质量。
“网上电网”是典型的电力大数据分析应用型信息系统。在技术架构上，采用云架构设计，包括规划设计、计划投资等六大类功能集群。在功能部署上，采用总部、省公司集中部署模式，支撑省、地市、县多级用户开展业务应用。
“网上电网”服务于规划、前期、计划、统计等发展业务，遵循公司信息化技术架构，按照“数据一个源、电网一张图、业务一条线、应用一平台”的原则，设计开发发展导航组件、项目管控组件两类应用中台，搭建系统功能，拓展移动应用，完善安全防护方案，基于电网“一图三态”（现状态、规划态、计划态）开展网上规划设计、网上计划投资、网上项目管控、网上统计分析、网上考核评价、网上协同服务（简称“六个网上”），实现信息全统一、业务全支撑、能量全监控。
“网上电网”是公司和电网发展向现代化、数字化、智能化方向迈进的一次重要转型升级。“网上电网”的应用，可以让电力设备跃然“屏”上，运行数据整理分析高效准确，电网指标多维交叉验证有力促进电网薄弱环节的精准定位和问题根源的深度挖掘。
国网供电公司采用“以问题为导向”的规划项目创建、“基于GIS”的项目关联绘图等模块，完成了电网薄弱环节诊断，特别是在“十四五”110千伏电网结构优化等规划项目中，有效指导电网规划消除设备重过载及不满足N-1问题，110千伏线路链式结构占比由33%提升至63%，规划项目路径不再是“天马行空”，而是“地理可行”，真正为电网建设奠定坚实的基础。“网上电网”支撑国网供电公司构建了“电网问题主动诊断、解决方案可视研究、规划项目自动生成”的规划管理新模式。
“网上电网”系统针对业务痛点深入梳理数据需求，明确数据流程，基于全业务数据中心完成业务系统全量数据接入，并动态更新，形成覆盖源网荷要素、上下游信息、内外部数据的发展业务大数据。全面梳理了发展业务数据需求，整合原有规划计划、规划设计、线损管理系统数据模型，设计全新的发展数据库。以“营-配-调-规”贯通和“投-建-运-调”融合为着力点，协同各专业深入开展信息台账质量治理和异动交互流程梳理，完善数据质量校验机制。
该系统开发紧扣发展业务需求，设计多场景、多维度、多方法的大数据分析模型，按照统一平台、图上作业、在线互动、智能高效的理念，开发规划设计、计划投资、项目管控、统计分析、考核评价和协同服务等“六大”应用集群功能，辅以电气参数库、标准接线库、设备选型库、环境资源库等辅助工具业务功能，支撑全业务线上作业，主要实现以下功能：输电网规划和配电网规划设计、生产模拟计算；综合计划、投资计划、生产计划、电力电量平衡；计划、前期、统计各阶段项目管理全过程；供电统计、发电统计、设备统计、专题统计、经济活动分析等；计划、投资、统计各阶段的工作质量、业务考核评价；公共资源管理、内部审批管理等。
三、业务数字运营
将电网规划建设、调度运行、客户服务、物资管理、故障抢修、防灾减灾等业务场景完成虚拟场景映射，全面集成和融合各场景规律识别、前瞻预判和规划决策功能，构建电网运行态势感知、趋势研判、动态呈现、预警规避等功能于一体的数字电网管理平台、客户服务平台、调度运行平台、企业级运营管控平台，将自学习、自优化功能融入电网管理过程之中，助力实现电网资源配置自动优化和自动导航，实现数字化运营管理。基于数据中台数据资源、强大运算能力、业务抽象映射技术以及可视化技术，实现数字电网的动态呈现和直观展示，应用空间信息流展示技术、历史流展示技术以及交互操作技术，实现数字电网的立体导览、虚拟漫游、空间量测、方案模拟，将数字电网的状态具象化、形象化。对电网内的能源要素、数据要素进行重组融合，整合多品相能源产业链，敏捷响应外部客户，提供综合能源服务。用全覆盖、深感知的能源块数据，提供不同颗粒度不同维度的数据增值服务，构建数字能源生态。盘活数字资源，对外提供信托、保险、股权融资，构建数字金融业，扩展数字经济。
结语：
本文在数字化浪潮背景下，基于数字孪生理论阐述了数字电网的概念和特征，研究了数字电网体系架构和关键支撑技术，主要结论如下。
1)数字电网是由物理电网、孪生电网和支撑技术共同构成的电网生态系统，未来智能电网建设的必经之路，其典型特征为全息复制，孪生交互、虚实迭代。
2)数字电网建设中，全域感知为前提，泛在物联为保障，数据中台为基础，电力大脑为核心，业务数字运营为目标。
3)数字电网通过现实物理世界与虚拟数字世界的平行协同，推动物理世界的价值再生和数字世界的自治优化，实现电网数字化运营。
参考文献：
［1］曾鸣，王雨晴．泛在电力物联网体系架构及实施方案初探［J］．智慧电力，2019，47(4):1－7．
［2］王毅，陈启鑫．5G通信与泛在电力物联网的融合:应用分析与研究展望［J］．电网技术，2019，43(5):1－11．