数字孪生产业洞察|能源行业要实现转型,这次真有希望了

12-4 科技

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政策和行业现状驱动能源数字化

2019年,数字孪生被Gartner列为2019十大战略性技术趋势之一,数字孪生成为全球科技圈热词。具体到应用场景上,从能源行业来看,通过数字孪生技术,建立数字化的智慧能源(600869)系统已经成为行业趋势。

智慧能源系统是以数字孪生建立虚拟仿真模型为基础,可视化再现能源行业多个环节,比如生产、存储、分配、消费等,提高能源行业的协同性和生产效率,助力能源行业智慧化。

当前,能源行业普遍存在体制、技术和市场壁垒,在供应、传输和消费环节存在信息不透明等问题,数字孪生技术融合物联网、大数据分析、云计算和虚拟仿真等先进技术,能有效解决行业问题,为能源行业变革提供技术支撑。

政策端也不断发力,明确要求推进能源革命、构建清洁低碳和安全高效的能源体系,在《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中,明确提出,要培育基于智慧能源的新业务、新业态,建设新型能源消费生态与产业体系。

在多种需求下,运用数字孪生技术助力能源行业转型发展成为必然趋势。近几年,国外在数字孪生应用上发展较快,相比而言,我国在数字孪生技术研究和应用上仍出于萌芽阶段,综合来看,在能源行业数字孪生应用上,国内外都处于探索验证阶段。

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数字孪生技术加速能源行业转型

建立智慧能源系统是推动能源行业转型的有效方式,借助数字孪生技术,围绕能源系统生产、传输、分配、消费、存储和市场等六个环节,进行全生命周期跟踪分析,能实现复杂能源系统的科学化管理。

在生产和制造环节,数字孪生可快速构建可视化模型,通过虚拟仿真模型,监控生产机组的运行状态,对监控图像、视频数据进行智能分析,及时调整各生产机组运行策略,提升生产效率和安全水平,实现对能源管控的沉浸式管理。进入到传输环节,通过数字孪生技术,调控和优化能源传输,能缓解能源空间分布不均衡等问题。

电力是能源行业的“主角”,到了能源分配环节,以电力系统来看,针对输变电设备,可通过数字孪生技术建立可视化模型,在可视化平台上展现变电站设备,提升电力调度便捷性和能源分配的经济实用性。再进一步,在消费上,也可通过数字孪生技术对相应的应用场景,建立可视化虚拟仿真模型,实现对各场景的智能化控制。

电池、充电桩是能源存储的典型应用场景,在存储设备建成后,数字孪生对存储设备建立虚拟模型,在可视化模型中展现存储设备的运行状态,能及时监测并反馈信息,帮助运维人员处理可能出现的各种故障。最后是市场环节,因涉及到市场交易等,运用数字孪生技术,能对交易中涉及的数据信息进行安全防御和判断,降低交易信息的安全风险。

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技术标准与人才短缺仍是重要挑战

面对能源行业万亿市场规模,确实前景诱人。通过数字孪生技术,在物理实体和虚拟世界之间建立精准联系,推动能源行业数字化转型,的确有助于解决能源转型面临的技术难题。

但也要看到,能源行业数字化转型仍然面临多种挑战,主要体现为当前数字孪生技术在能源行业应用仍处于起步阶段,缺乏相应的技术标准和专业人才。

以电力行业来看,电力是老牌工业化行业,大数据、云计算等新兴技术迭代速度快,究竟如何和电力行业深度融合,这在业内还没有经验可借鉴。有些能源企业重视数字技术应用,但业内还没有相应的技术标准,造成了很多重复和无效投入。

缺乏人才也是行业转型面临的挑战,以钢铁行业来看,钢铁行业的碳排放仅次于电力,也是极其重要的能源行业,钢铁行业的数字化转型也面临着人才挑战。此外,其数据处理和利用也处于初级阶段,还没有建立相应的数字化标准体系。

任何时候,人才都是行业发展的关键因素。能源行业转型面临人才难题来自两方面,一方面,从数字化维度看,大多数一线技术人员都不了解能源行业,知道能源行业痛点的人才比较匮乏;另一方面,从传统能源行业看,大多数能源从业者又不了解数字化技术,将数字化技术运用到行业转型中也存在技术难度。

不过,尽管行业转型挑战重重,能源行业确在寻求解决之道,目前我国已有实践应用案例,根据公开报道,清华四川能源互联网研究院CloudPSS团队,其研发的综合能源系统建模仿真平台IESLab 2.0,就支持综合能源系统项目的数字孪生体生成、部署及交付功能。

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