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综合能源数字孪生平台
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运用数字孪生技术是能源设备和运维监测的需要。结合“双碳”建设内容,势必会涉及到众多关键技术和能源设备。利用数字孪生技术,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成映射,可以反映相对应的实体设备的运行状态等情况,有利于实现数据可视化过程,实现设备监测、能耗监测、能耗分析等功能,提高现场设备的运维效率,降低运维费用。


(一)数字模拟

1.数据建模:通过GIS+BIM的形式,利用建模技术,按照该地形层、道路层、建筑层、绿化层、水域层等顺序逐层加载信息,运用数字化智能监测系统,以网格化为依托,建立整个区域的数字底板,随时随地进行数字孪生村的整体监测。


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2.成效模拟:通过三维仿真技术还原实际项目现场,结合故事情节推动,将真实现场信息和虚拟信息进行综合和叠加,使真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在,能够让人亲身经历在实现“双碳”建设和未实现“双碳”建设未来小辛码头村的生活状态、环境状态、碳排放等情况的变化,更有力的宣传推广“双碳”建设,突出“试点”建设成果。


3.建设模拟:数字孪生技术提供全场景三维建模还原、内外结构可视化展示、运维模拟数据实时获取、数据台账实时查看及故障模拟预判等一系列功能,为“双碳”建设带来“点石成金”的效果和体验。结合倾斜摄影技术及深度勘测技术可实现复杂地理环境的高精度“孪生”还原,为“双碳”设备建设落地提供有力的数据支撑。结合地质数据与设备建设数据,模拟建设过程,实现建设工艺推演,加快建设进度,降低建设误施工,节省大量时间、财力成本,大幅提升运维效率,此外还有效缩减了效能损耗,为“双碳”建设精益化投资提供有力保证。


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(二)数据监控

能效总览:数字孪生技术能够通过大数据采集和数字化模型构建,对现场进行精准“映射”,实现透明的数据可视化。它能够利用这些大数据,超越现场的局限,对工艺、操作流程和运维过程进行仿真和预测,并实现快速验证。结合边缘计算技术,完成数字模型建设,在“数字孪生”平台中,用户可实时监管各类能源数据储备、供给及消耗情况,为能源消费提供优化方案。


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数据和模型的可视化与互联互通,也为更高层次的场景化应用提供实现基础。数字孪生平台,内置“专家系统”,通过数据积累统计、数据采样统计等功能,实现数据深挖。例如,上升到战略决策的层面,数字孪生平台还可以助力预测可再生能源发电与供电负荷,实现分布式能源供需的就地平衡,助力解决高比例新能源接入及消纳为电网带来的可靠性挑战,为“双碳”试点运行提供决策功能,为成果最大化提供科学依据。

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(三)效益方面

1.技术效益:数字孪生源于仿真技术,但它不同于“仿真,更为写实,它被认为是模拟、仿真和优化技术的重要进展,是引领新一代仿真技术的前沿概念。它带来的是数据的透明,数字化主线的贯通,以及动态管理、复杂供应链协同和预测性维护的实现。利用数值建模与仿真、机器学习以及将信息连接起来的物联网、云平台等数字孪生技术打造虚拟“村域”的“双碳”示范区模拟状况,通过超前布局数字孪生的研发和应用,攻关“双碳”领域关键技术,通过技术的应用,打造一批低碳园区、特色乡村,推广“零碳”技术、推行“零碳”管理,倡导“零碳”生活。

2.经济效益:能耗费用的节省是基于数字孪生技术的“双碳”模式下绿色能源相对于传统能源而言,最具有明显优势的地方。根据热量等值原则,对小辛码头村建设“村域”示范区前后的能耗数据进行研究,可以进行能耗经济性分析。在获得建设前后两者的能耗数据后,通过得到燃料的效率比,“双碳”模式下的能源使用比传统能源具有更好的能耗经济性。数字孪生技术将作为“双碳”模式下绿色能源管理的一个重要组成部分,轻松应对源网荷储一体化和多能互补挑战,获得更大的成长空间,同时降低转型成本,以达成从能源生产、存储、传输和使用全生命周期中实现绿色、可靠、高效的能源管理目标,助力电网行业实现高质量发展。

3.环境效益:基于数字孪生技术的“双碳”建设坚持绿色发展理念,以能源消费升级为牵引,以供给侧结构性改革为主线,构建清洁低碳安全高效的能源体系,实施可再生能源替代行动,实现了终端能量用户的零排放,极大地改善了“双碳”模式下的外部环境。但是发电阶段仍有碳排放和污染物产生。供给侧加快构建以新能源为主体的新型电力系统,通过打造“双碳”示范区构建绿色能源配置平台,推动电力系统由碳排放系统向循环利用系统转变,消费侧深化电能替代,实现绿色生活、绿色出行、绿色办公、绿色生产。