2024能源电力数字孪生应用实例

能源电力数字挛生应用案例

2024

目录

能源电力数字享生应用案例..........................................................1

（一）县域源网存储协同互动数字事生应用........................................................4

1.案例概述...............................................................................................................................................4

2.应用场景..................................................................5

3.案例总结..................................................................8

（二）普侨直流送端换流站数字李生全要素一体化管控平台......................................9

1.案例概述..................................................................9

2.应用场景.................................................................10

3.案例总结.................................................................14

（三）广州计量检定室数字李生智能运维系统.............................................15

1.案例概述.................................................................15

2.应用场景.................................................................16

3.案例总结.................................................................19

（四）雄安电网数字李生全要素示范应用.................................................20

1.案例概述.................................................................20

2.应用场景.................................................................21

3.案例总结.................................................................30

（五）重庆明月山数字李生变电站.............................................................31

1.案例概述..........................................................................................................................................31

2.应用场景.................................................................31

3.案例总结.................................................................36

（六）百矿集团德保基地（铝厂+电厂）数字季生项目......................................37

1.案例概述.................................................................37

2.应用场景.................................................................38

3.案例总结.................................................................41

（七）河南平顶山风电场工程全生命周期服务平台.........................................42

1.案例概述.................................................................42

2.应用场景.................................................................42

3.案例总结.................................................................44

（八）荆门智慧供热管理平台..........................................................45

1.案例概述.............................................................................................................................................45

2.应用场景.................................................................46

3.案例总结.................................................................48

（九）疆纳智能互联控制中心指挥平台...................................................49

1.案例概述..................................................................49

2,应用场景..................................................................50

3.案例总结..................................................................52

2

能源电力类是运用数字李生技术，以全面感知连接构建强实时、

高保真、自演化的数字映射，形成可描述、可观测、可预测、可控制

的能源电力数字挛生模型，通过反向作用于实体，实现虚实同步、闭

环互动。当前，能源电力类应用已由“单点碎片”向“多面开花”发展,

在状态监测、安全管控、故障预测、远程勘测、智能运维等场景中得

到运用，并在节省人力、降低能耗等方面成效显著。面向未来，能

源电力类数字李生应用还要在更短时延、更全周期、更精智控方向

发力，助推能源电力数字化全方位转型升级。

3

（一）县域源网荷储协同互动数字李生应用

1.案例概述

兰考致力于打造全国能源革命典范县，近三年年均接入分布式

电源超过20万千瓦，渗透率超过275%,2021年有280天新能

源出力超过地区用电负荷，新型电力系统运行特征业已形成。在大

规模入分布式电源的背景下，兰考电网大范围直连工商用户、工业

分区、充电站班、负荷侧储能等多种形式资源，已发展成为源-网-

荷-储多元素共存的县域能源互联网，有源化、强波动性、大峰谷

差特征愈发凸显°与此同时，常规电站管理模式下开展大规模电力

能源高效互动并实现各方技术经济目标面临巨大挑战。由此，兰

考电网以数字李生和人工智能等先进技术为依托，构建基于物理机

理与数据驱动的设备数字李生体，形成从数字李生体生成到实时数

据传输感知的完整闭环，实现李生系统与实际电网的精准同步；

以源网荷储协调优化的有功调度需求为导向，构建可编辑的“历史

一平行一未来”多时杰运行场景，实现县域电网多时态、高保真、

准实时的运行推演，为决策者提供清晰准确的参考运行状态，并为

快速应对随机性多目标运行管理提供决策支撑。

2.应用场景

场景I：源荷储设备级数字挛生体构建

通过结合设备运行机理及多元数据，构建风机、光伏、储能等

源、荷、储各分布式资源设备对象的数字化李生模型，通过搭建各

类型设备机理模型与海量分布式设备间关联，实现数字李生体对电

网物理实体运行工况的精准映射。考虑分布式资源运行不确定性，

基于“知识+数据”联合驱动挖掘各类型分布式资源设备运行特征,

以分布式源荷单体的功率特性、天气特性、地理特性等特征数据，

构建数据驱动的源荷的空耦合特性分析模型，挖掘分布式源荷的空

间相似性、空间互补性、日间重复性、日内互补性、以及时空交叉

耦合性等特征；基于县域能源互联网风光水荷等分布式源荷多维数

据，采用源荷时空耦合特性模型，挖掘台区-馈线-变电供区-县域全

网等多空间尺度的源荷耦合运行规律，以数字化表征方式实现对海

量源荷设备实时同步评估，实现能源网全属性多元异构设备的挛生

体完整建设。

场景2：县域能源互联网全要素数字化再造

打造李生系统数据采集管理模块，整合分散在各业务系统的电

网设备、拓扑等数据，通过数据镜像和转换，实现电源、电网到用

户全网数据的统一模型和集中管理。实时汇聚电网各环节电、非电

采集量测数据并准确对应至源荷储设备李生模型，有效融合动态采

集量测数据与静态网架数据，实现物理电网在数字空间的实时动态

呈现。同时，采用标准化模型搭建体系，实现高效的数据调用与运

5

算处理工作，基于历史数据及实时运行监测数据，支撑设备聚合建

模、可调评估、仿真推演、决策优化等功能构建。

场景3：运行场景生成，提升多场景运行应对能力

构建能源互联网运行场景编辑能力，充分考虑储能集群、电动

汽车集群、新能源集群的电价因素，新能源消纳率与系统运行峰谷

差等引导变量，建立多层级多利益主体的运行场景，同时可灵活设

置全局经济最优、新能源全局消纳、削峰填谷等运行目标，实现随

机性场景的预测及生成。有效精确感知电网的运行态势、供用电平

衡趋势，通过控制各分布式资源出力特性与动作策略达到全局协调

运行，控制能源互联网电网潮流分布，提升多场景运行应对能力。

场景4：多时态推演，提升异常状态的前瞻预知能力

打造“历史场景重现■平行场景跟踪■未来场景推演”的源荷储数

字李生多时态运行推演内核。考虑电网拓扑变化、气象影响下源荷设

备特性演变等场景异动因素，提出状态转移与路径演变的主网运行轨

迹与源荷场景推演场景构建组件；面向多时空尺度下县域能源互联网

全网资源的动态仿真与协同优化需求，构建涵盖场景编排、源荷储动

态聚合、各级李生体分层互动的运行轨迹全景推演框架；分析设备

级李生体动态聚合对自主调控及层级间耦合关系的影响，构建了面

向可变网络边界与推演运行目标的李生体多层级、多尺度互动推演内

核。在历史场景重现复盘模块，复现历史系统运行状态，并提供调度

指令设置功能对历史运行场景进行复盘分析，为长期调度决策提供数

据样本及经验依据；在平行场景跟踪仿真模块，构建

6

不同调度需求下多种运行方式的分布式资源平行系统，实现对系统

运行状态、应急时间的预先感知与处理，为系统安全稳定运行提供

保障；在未来场景推演分析模块，考虑新型电力系统设备规模增长

及环境变化，通过新能源预测、环境参数预设等手段，实现未来随

机性场景的预测及生成，提供数字李生电网动态推演功能，有效精

确感知未来电网的运行结构与用电需求，实现特殊场景与异常状态

的前瞻预知与决策。

图150场景编辑与多时态推演

场景5：多级聚合，提升业务效率

按照“设备-集群-节点-虚拟发电厂”的多层级架构，实现县域

能源互联网接入设备可调特性的多级聚合，提供可调能力的可视化展

示，有效规避维数爆炸问题，降低海量分布式设备调控优化难度。项目

在兰考县域完成源荷储数字李生体生成和聚合，包含风电、光伏电站

20个、10MW储能电站1座，电动汽车充电站16座、低压

分布式光伏3686个，并将3686个分布式光伏按照台区节点进行聚

合，形成304个挛生聚合体，构建形成虚拟电厂，通过数据驱动等

值其（虚拟发电厂）出力上下限和置信度，降低系统调控的维度及

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难度。在此基础上，实现了兰考县电网清洁能源最大化消纳、运行

峰谷差最小、综合调控三个运行场景下数字李生决策推演，可对兰

考电网未来6小时的运行趋势进行推演，对过去24小时运行状态进

行回溯可编辑仿真，提供储能设备调控策略建议、柔性负荷策略建

议、新能源有功调控策略，提高本地消纳能力、降低峰谷差、为调

度运行和储能配置提供决策支撑。

图151数字李生系统运行展示

3.案例总结

兰考县域电网数字化改造和李生化管理项目目前已构建风电、

光伏电站李生体20个、10MW储能电站李生体1个、电动汽车充

电站李生体16个、低压分布式光伏李生体3686个、虚拟电厂李生

聚合体304个，完成数字挛生体对电网物理实体运行工况的精准映

射，实现实时发电机组出力、累计发电量以及单台发电机组运行情

况的实时监测，支撑全县能源协调优化运行，通过李生体注册机制

实现县域电网李生化管理。

8

依托数字李生系统实现能源互联网包括电网经济运行、新能源

消纳、削峰填谷等目标下的优化运行，在兰考区网新能源渗透率超

过275%的情况下，通过控制各分布式资源出力特性与动作策略、

准确预测新能源出力及不确定性达到全局协调运行，提高电网复杂

运行场景的应对能力。通过调节储能和充电站，可以消除间歇性新

能源电力上翻，年上翻小时数减少至67小时（优化前为283小时），

可消除95%以上尖峰负荷（累计10小时），平均峰谷差降至29.1

兆瓦（优化前为33.1兆瓦）。

（二）直流送端换流站数字事生全要素一体化管控平台

7.案例概述

国家高度重视数字化转型和数字电网建设，持续推进传统电网

向数字电网转变。换流站是高压直流输电系统中实现交直流转换的

枢纽设备，打造工业数字李生PaaS平台，实现基于数字李生高仿真

三维全要素场景的操作仿真模拟，并有机融合多源异构动态数据与

业务机理模型，对建设数字变电具有重要意义。

换流站数字李生试点建设，以推进智能技术在生产全业务链条

的集中全面应用为目标，以智慧运行（智能巡视、智能安全、智能

操作）、智慧检修和智慧装备作为重点推进领域，最终实现巡视的

无人（少人）化、设备状态的及时有效掌握、作业安全风险的全程

可控以及设备操作的高效准确。

9

本项目基于工业数字李生PaaS级工具链建设换流站整体数字

李生底板，基于该季生底板实现设备内部结构展示、教学培训与设

备仿真操作等场景交互，助力运行维护人员实时、全方位掌控换流

站全站运行设备动态信息，并对设备操作、运行风险进行全面可视

化评估。

2.应用场景

场景1：通过安全作业模拟仿真推演，实现风险提前预判管控

数字李生全要素一体化管控平台高度融合作业流程、设备信息、

作业票、应急演练等业务要素，实现换流站全方位前端感知设备数

字挛生体与物理实体之间数据双向互联互通，降低运行人员监盘学

习门槛与理解时间，并提高运行人员故障判断、应急处置、可靠性

分析、运行优化效率。

数字李生全要素一体化管控平台通过联动周边设备的实时数据

及操作状态量，在数字李生三维场景构件化模型中展示带电状态信

息，并将推演结果及预警值进行呈现，直观显示区分带电不带电区

域，从而实现对带电区域人员管控。

数字挛生全要素一体化管控平台通过高空作业车停电检修智能

仿真作业推演，提前对现场安全作业的安全距离进行判定，实现高

空作业车检修作业的风险提前预判与管控。

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图152高空作业车业务安全仿真

情景2：基于全景化信息支撑的智能运行管控

数字李生全要素一体化管控平台实现多源异构数据的集成、可

视化分析与呈现，换流站电压电流频率、直流功率关键设备，关键

设备SF6压力、红外等实时数据，超过正常范围时，数值以红色高

亮提示。

数字李生全要素一体化管控平台通过数字李生高仿真场景，对

换流站全方位进行智能安全管控，提供多类型三维功能操作套件，

达到多端设备及系统融合打通，数据多维度动态展示，实现设备运

行状态及其趋势性预警，保证机组作业的安全、高效、集约、规范

和智能运作。

当运维人员下发巡检任务指令后，基于数字李生全要素一体化

管控平台，可查看巡检机器人实时空间位置及巡检数据，为设备异

常分析和应急指挥提供全景化呈现信息支撑，提高应急处置效率。

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E153换流阀设备运行监控

场景3：基于SER联动智能操作业务的虚实融合互动

数字李生全要素一体化管控平台与现场设备状态实时联动；当

进行倒闸操作，平台接收到SER指令后场景内隔离开关同步进行分

闸或合闸的操作，培训工作人员了解设备的动态特性。具备SER告

警事件与SER点位三维联动，以虚实结合的方式确保DS3000和

SER系统的双确认状杰确保操作质量，运用人工智能算法对监控画

面进行识别并呈现其分析结果。提高换流站智能化监视可靠性，也

提高了故障应急处置的时效性与协调性，为管理人员监控全站提供

支持。

图154SER告警联动智能操作

情景4：基于三维享生技术的业务流程及设备仿真

数字李生全要素一体化管控平台实现换流站顺控流程仿真演示,

可以通过上一步、下一步和重置进行流程步骤的操作，并显示流程

文字提示。该功能进一步保障了换流站设备安全运行，能够及时有

效地发现潜伏性故障，并实现运维人员操作仿真培训、操作前模拟

预演，从而提升运维人员操作水平，杜绝误操作事故。

数字李生全要素一体化管控平台实现设备元器件拆解，直观清

晰地助力运维人员认知、学习设备内部结构，为其后续的作业检修

等工作提供有效技术支撑；同时结合XR虚拟混合技术与5G技术，

数字李生体可以全维度呈现设备数字化模型，联动工业大数据平台，

并在站内实现设备全方位智能化诊断、预防性维护与全生命周期管

理，降低设备维护成本，提高检修效率，并在智能巡视中通过关键

设备部件级展开与设备参数动态实时可视化，助力全方位无死角设

备巡维。

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图155顺控流程演示

3.案例总结

本项目通过结合工业数字李生PaaS级工具鞋、云端像素推流、

GIS、前端感知设备、智能监控、智能机器人、数据中台等多种前

沿软硬件技术，搭建换流站数字李生全要素一体化管控平台，实现

数据从采集端到存储端再到管理端，再流转供予专业技术人员进行

研究分析，最终输出优化方案反馈予生产系统，形成一套全新的数

字李生生产优化闭环。

本项目的核心目标为“安全+经济”，以建设本质安全型企业

为目标，大力发展安全管控技术，由原来的人力密集型管控向技术

密集型管控过渡，通过数字李生全要素一体化管控平台，管控资源

多系统集约互联，安全管控人力时间成本节省近百万元，提高管控

效能。

从社会效益上看，数字挛生全要素一体化管控平台融合多种物

联网感知终端应用，极大提高了运维班组对换流站的安全管控能力，

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能更及时地发现安全风险，并通过更丰富的仿真、李生反馈手段提

醒和制止风险行为，守护了人员、设备以及电网的本质安全，确保

了直流供电的可靠，减少停电与其带来的危险和损失。

从管理效益上看，数字李生全要素一体化管控平台的建设将全

面提高换流站现场安全管控力。通过部署北斗+UWB精准定位系统、

智能图像识别、智能门禁等智能化应用，推进换流站安全管控智能

化建设进入“第四次工业革命”。同时，平台全面提高运检人员对

站区、环境、人员安全状态的监视能力和管控能力，为构建新型电

力系统，实现多回直流集中控制，现场少人或无人值守奠定了坚实

基础。

（三）计量检定室数字挛生智能运维系统

1.案例概述

南京计量研究中心广州计量检定室是隶属国家管网集团西气东

输管道公司，同时也是国家石油天然气大流量计量站广州分站，建

有临界流文丘里喷嘴法气体流量标准装置和标准表（涡轮）法气体

流量标准装置，可检定口径为DN50-DN450超声、涡轮、质量等流

量计。广州分站坚持以“全数字化移交、全智能化运营、全生命周

期管理”为目标，聚焦智慧管网与智能检定，融合智慧管网、全面

感知、集中监视、无人侑守、数据联动、预测预警、精益生产等多

种先进理念，2020年研究开发智能检定系统，并成功实现了工业化

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应用，填补了国际天然气实流检定领域的技术空白，2021年打造了计

量检定数字李生体，实现了智能检定“数字驱动+业务场景化”。

数字李生智能检定平台采用了尖端三维激光扫描与BIM建筑

信息模型技术，对全站工艺管道、设备设施等进行了1比1高精度

还原，平台数字化模型共建设管段3451段，设备1021个。数字李

生是基于三维态势地图技术及图纸数据构建，可以加载显示高精三

维建筑结构数据，以及管道、阀门、流量计、变送器等要素信息，

完整、详尽的对工艺运行态势进行全方位复现，实现对现场设备的

全面监控。

2.应用场景

场景1：数据总览

基于三维态势地图技术及图纸数据构建，可以加载显示高精三

维建筑结构数据，以及管道、阀门、流量计、变送器等要素信息，

完整、详尽的对工艺运行态势进行复现，实时数据驱动虚拟场景呈

现，全方位还原物理空间。

图156数据总览模块

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智能运维系统的建设，将物理空间的三维实体映射到项目数字

化体系中，并将系统状态、设备参数、资产信息等集成到同一个数

字挛生系统，实现可视化工艺流程管控、智能检定仿真与智能化策

略固化。业主可在系统中可查看整个站场重点信息，迅速浏览站场

概况，并可在站场场景中漫游。

场景2：智能检定

通过数字李生体实现控制逻辑不断优化，预期数字李生智能检

定系统可以提升计量检定工作效率50%以上，系统的智能检定模块，

是信息化、数字化、智能化深度融合的产物，随着检定数据量的累计

学习，智能控制中枢会越来越“聪明”。

图157智能检定模块

一键开启智能检定系统后，通过智能检定客户端、数字季生体、

DCS安全连锁逻辑、智能控制器一体化自动操作，开始检定业务流转。

系统在正在检定的台位上显示检定状态区，实时更新检定数据，显示检

定结果列表，场景中相关阀门开关、管段内气体流向、流速和流量会根

据现场的实时数据不断更新呈现。

场景3：资产管理

系统显示资产与该资产当前数值，通过查看资产信息可了解到

资产台账、电子铭牌、设备简况、人员变更、维护台账等不同种信

息，方便运维人员对资产进行管理。

图158资产管理模块

场景4：流程仿真

数字李生机理模型是根据站场工艺流程、实时工况建立的水力

仿真模型，是智能控制中枢模型策略模拟运行与辅助优化的重要工

具。智能控制中枢给出的控制策略下达到数字李生机理模型，进行

模拟仿真验证，数字李生体能够比较准确的实时甚至超前反映现场

系统水力行为，将结果反馈智能控制中枢开展进一步迭代优化至最

优解。数字李生机理模型还可通过后期的运行数据，实现模拟精度

的持续优化，进而比对发现工艺系统出现的偏差，指导人员排查问

题原因。

系统显示二维流程图及三维流程图，以最直观的、最全面的展

示方式，实现有效数据的有机结构化表达，运维人员可二三维联动

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查看，进而实现真实流程、演变过程的即视化，可以精准还原物理

世界的场景、环境，模拟各类物理世界未来可能发生的重要变化、

动作，对未知情况进行分析、预测、诊断、仿真、训练，从而优化

决策模型，降低培训推演难度。

3.案例总结

工作效益。人工检定过程中，经验丰富的检定员完成一个流量

点的平均时长为6分钟，完成一台流量计检定用时约为1.5小时；

数字李生智能运维系统一键操作启动智能检定后，全过程无需人员

参与，系统调节一个流量点平均时长约3分钟，完成一台流量计时

间约为50分钟，提升效率50%o

经济效益。案例共建设管段3451段，设备1021个，实现对现

场设备的模型仿真，给广州计量站带来的经济效益超500万元，而

且未来都有持续性的服务收费空间。在国家政策的大力支持以及相

关技术逐渐发展的背景下，包括地理信息与测绘类企业，建模、仿

真企业、互联网企业、大数据公司、人工智能科技企业、集成商、

运营商等纷纷进入数字李生城市的建设领域，预见盈利能力良好且

稳定。

社会效益。通过数字化模型基底，融合多个智能检定子系统、

具体业务流程与水利计算数学模型，实现业务场景触角的延伸，是

真正意义上的数字李生l.Oo数字李生体的落地，将会成业主单位、

运营单位更有效率的生产资料，为运维人员减负增效，将业务专家

从繁重的日常作业中解放出来，从而把更多精力投入到“智慧数字

李生体”的优化与V2.0、V3.0等进一步升级，激发更多深层次涉及

算法、数学模型的垂直应用，从而实现正反馈循环。

案例具有基于底层数据的共性应用服务能力，业主可以通过该

能力再在平台上打通资料权限、信用服务、身份认证、电子证照等

不同业务系统，以及获取各类物联网传感器与移动物体的实时动态

数据及更新服务，同时提供位置追溯、轨迹跟踪等历史数据管理服

务。

（四）电网数字事生全栗素示范应用

1.案例概述

为加快推进维安新区数字化、智能化城市规划建设和建立国内

领先的城市规划建设体系，基于国网企业中台、技术中台、人工智

能平台、云平台等信息化建设成果，结合雄安新区数字城市的建设

思路，搭建雄安电网数字李生体系架构。探索建设涵盖“网、站、

线、变、户”的数字李生示范项目群，通过示范效应，以点带面带

动雄安电网数字李生建设，推动建设与数字城市深度融合的数字李

生电网，为雄安电网的运营管理提供有力支撑。

数字李生全要素示范包括数字挛生微电网、数字李生变电站、

数字李生光伏电站、数字李生开关电站、数字李生电缆线路、数字

挛生配网台区以及数字挛生综合能源系统等全要素示范c通过构建

“网、站、线、变、户”的数字李生示范项目群，实现各点交互协

同，推进再电气化能源战略落地。

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2.应用场景

场景1：网-数字挛生微电网

雄安新区王家寨数字李生微电网秉承清洁取暖、绿色用能的规划

原则，基于云边协同、群调群控策略在配电网侧构建多层级风光储一

体化微电网，搭建王家寨微电网控制服务系统，用更加经济有效的手

段解决了区域的清洁取暖需求，提高农村电网对清洁能源和多元化负

荷的接纳能力。通过应用全景智能系统等数字化手段，实现电力设施

与居民生活的友好融合。基于GIS、BIM、倾斜摄影以及电力物联网

等技术，构建数字李生微电网，实现微电网的全景监测、状态评价等

功能。通过数字李生微电网全景检测功能，准确掌握微电网设备运行

状态，实现虚拟巡视，提升运维效率，降低人力成本投入。有机融合

数字李生微电网状态评价功能，增加新能源处理预测，储能充放电策

略优化等功能，加强微电网的源网荷储互动协同，形成绿色共享、柔

性高效、数字赋能的乡对级新型电力系统，实现电源侧绿色能源便捷

友好接入、电网侧的数字化转型与消费侧的多层级源网荷储一体化发

展。

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图159王家寨微电网控制服务系统

场景2：站-数字挛生变电站

雄安地区剧村基于基建移交的变电站数字模型与现场激光点云

扫描，建立与物理变电站、实体设备完全一致的数字季生变电站，

具备全景监视、设备管理、巡视作业、检修作业、实施警告、应急

管理和技术监督等功能。

在数字李生变电站中可快速浏览变电站设备区并查看设备情况，

设备面板的信息与实际一致，并进行实时联动，实现“足不出户”

进行全景监视。在李生设备处可实时查看设备信息及运维数据，并

开展大数据分析、人工智能诊断对设备实时管理。利用多参量数据

自动比对，高清视频、巡检机器人联合智能巡检等功能实现变电设

备的自动巡视；基于数字李生MR眼镜及附带的远程专家功能，指导

检修作业，保障作业安全；主、辅设备告警信息接入数字李生变电

站系统发送告警短信，实现对设备异常情况进行快速分析判断和应

急处置，确保电网安全稳定运行；应急管理包括防汛管理和消防

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管理，数字李生变电站立体实时显示排水设备及消防设备工作状态，

故障时自动告警，实现故障的快速处置。在李生系统嵌入工程全生命

周期信息，实现设备全过程技术监督信息的记录和跟踪，全面管控和

防范工程的隐性隐患。

图160剧村数字李生变电站设备管理

场景3：站-数字学生光伏电站

为提升雄安高铁站屋顶光伏电站的运维效率，国网雄安综合能

源公司打造了与该光伏项目同态运行的数字学生光伏电站。数字变

生光伏电站运行综合信息包括经济收益、发电量、逆变器效率、综

合效率、天气情况、节能减排、故障报警等数据信息，实现了对该

光伏电站的全景监测、指标分析、积尘分析等功能。通过数字挛生

技术对实体进行虚拟建模，模型的逆向反馈可提升光伏电站发电效

率和运维效率，实现光伏发电系统的全生命周期高效运行管控。光

伏电站管理由光伏设备模型库、发电功率预测、电站性能评估等需

求组成。按照并网逆变器的主要参数、效率曲线、输出参数、其他

参数5个方面，构建并网逆变器模型。

通过数字李生光伏电站的全景监测功能，可以实现对升压变、

逆变器、光伏组串等设备运行数据和告警信息的实时展示，从而可

以支撑工作人员开展虚拟巡视；通过数字李生光伏电站的指标分析

功能，可以统计计算发电小时数、系统发电量、系统效率、系统故

障次数等指标，以便工作人员深入掌握光伏电站的运营状况；通过

数字李生光伏电站的积尘分析功能，可以推算出光伏电站光伏板上

积尘的台度，并为工作人员制定合理的清洗策略，进而保证光伏电

站的发电效率。

图161高铁站屋顶数字李生光伏电站

场景4：站-数字季生开关站

建立与真实开关站虚实同态的数字挛生开关站，实现数字挛生

开关站的远程虚拟巡检，实时掌握电力设备的现场环境和运行状况，

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提升开关站运维效率，有效减少巡检工作人员投入，解决快速查看

现场以及重要保电任务中部分关键电力场所无法直接值守问题。

数字李生开关站融合三维建模、VR以及视频融合等技术，开

关站数字挛生模型及监测场景如下图所示。基于真实开关站物理结

构，建立开关站三维模型如图(a)所示，实现开关站电力电子设备

的PC端重构；引入监控视频流如图(b)所示，远程实时观测开关

柜真实运行情况；对三维模型加载设备档案信息以及实时运行数据

如图(c)所示，实现虚实结合、全方位掌握开关站的现场环境信息

和电气设备运行状态的远程实时监测。提供VR端和PC端两种虚

拟巡检模式如图(d)所示，供巡检人员灵活选择。

(a)全景监视(b)设备管理

(c)机器巡视(d)技术监督

图162剧村数字李生变电站

25

场景5：线-数字季生电缆线路

隧道智慧线通信设备采用新型无线组网和直流供电方案，为地

下廊道提供宽窄带通信信号与直流电源的投送和覆盖，实现电缆状

态多维感知与诊断决策、隧道环境全息感知与远程管控、电缆智能

移动巡检与实时管控、电缆故障快速定位与智能抢修等场景应用功

能。构建电缆线路叙事同台的数字李生电缆线路，实现电缆线路的

虚拟巡视和精细化管理，提升电缆线路运维工作的智能化水平，节

省人力、设备成本投入，降低电缆线路故障损失。

隧道智慧线通信设备感知层物联网架构如下图所示，可以提供

全廊道物联网组网和接入网络、高带宽WiFi接入网络、5G宽带信

号耦合接入、信息设备直流供电输出、入侵探测及跟踪、精确人员

定位、在线式电子巡查、无线语音通信等服务，基于多系统、多功

能深度融合实现状态检测感知、人员定位、入侵报警及跟踪、无线

语音通信、在线式电子巡查、自监控功能等功能。数字李生电缆线

路将三维模型与设备台帐、运行状态、环境信息进行有机融合，可

实时直观的监测电缆线路的运行状态和电缆隧道内的环境信息，实

现虚拟巡检；同时还能够根据档案数据、试验数据、故障记录等信

息，实现对电缆线路的状态评价，辅助工作人员指定检修计划。

26

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图163隧道智慧线通信设备感知层物联网架构

场景6：变-数字季生配网台区

配网台区数字李生功能场景应用基于云计算、人工智能、大数

据和虚拟建模等先进技术，有机融合大数据、人工智能以及物联网

等技术，构建可被机器理解的数字李生电网台区环境，融合多源/

异构/多模态电网实时数据及台区拓扑数据，对电力数据进行展示、

挖掘、分析，实现对电网设备运行的监控预警、应急处理。数字李

生配网台区可实时展示物理配网台区的线损指标、异常告警、配变

负载等信息，为台区经理的运维巡检工作提供支撑。配电网数字李

生台区如图6所示，通过数字李生配网台区可以实现物理配网台区

历史运行状态的回溯，进而复现异常发生时的各类电气量，为台区

经理开展异常原因诊断提供参考依据。基于人工智能优化算法，自

动生成相间负荷调整策略、储能装置充放电策咯，为配网台区的优

质运行提供决策支撑。融合前端实时感知数据、历史运行数据，打

造实时态、历史态、未来态、辅助决策及沙盘推演的配网台区数字

27

李生体，实现配网台区更为全面、及时、准确的状态感知。配网台

区数字李生功能场景应用系统具体内容如下图所示。

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图164配网台区数字李生应用架沟

28

场景7：户-数字季生综合能源系统

为提升维安市民服务中心综合能源系统的运维效率，国网维安

新区供电公司依托自主研发的城市智慧能源管理系统（CIEMS）,

如下图所示，结合BIM、物联网、大数据等技术，构建了数字李生

综合能源系统。通过数字李生综合能源系统，工作人员能够实现对

系统整体状态以及各设备状态的全景监测。数字挛生综合能源系统

能够快速定位故障设冬，并依托建筑三维模型进行展示，还能够自

动生成抢修工单，将故障影响范围、维修建议等信息推送给工作人

员。数字李生综合能源系统还能够基于各建筑的用能数据，对其进

行能效分析，进而为能源的精益化管理提供科学依据。另外，数字

挛生综合能源系统还能够对区域内的用能负荷进行预测，并根据预

测结果制定合理的机组启停策略，以达到节能减排、降本增效的目

的。

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图165数字李生综合能源系统

29

3.案例总结

维安电网数字李生全要素示范是电网企业推进“数智”化转型

的重要实践，能够深入挖掘数据资产价值，实现精准作业，真正实

现“数”与“智”的融合，为未来配电网建设及运维模式转变树立

新标杆。

其中，王家寨数字挛生微电网离网运行时最长可连续运行38.37

小时，年户均停电时间将减少80%,每年可减少燃煤2080吨，减

少二氧化碳排放5184吨；通过配网台区数字李生功能场景，从“被

动管理，，到“主动管理”，人力物力成本降低了40%,年平均停电

时间减少了70%；通过光伏电站管理智能化应用，实现光伏功率准

确预测度提升了80%,基于设备状态检测、发电精准化分析提升了

光伏电站工作效率60%和经济效益30%,提高了运行维护管理水平

和用户体验，促进能源流与信息流的深度融合，助力雄安新区绿色

智慧新城建设。

通过“网、站、线、变、户”的数字李生示范项目群建设，可

有效提升维安电网的数字化驱动水平，精准掌握整个电网的实时状

态和发展趋势，自动做出合理的应对措施，为电网的稳定经济运行

提供决策，为雄安数字化城市建设提供支撑。

30

（五）数字挛生变电站

1.案例概述

重庆明月山数字李生变电站系统整体遵循国网公司PMS3.0顶

层设计三区四层总体架构，横向贯通生产控制大区、管理信息大区、互

联网大区，纵向覆盖感知层、网络层、平台层和应用层，依托电网资

源业务中台，整合主设备监控系统、辅助设备监控系统、智能巡视系

统、PMS系统各类数据资源。

2.应用场景

场景1：打破数据壁垒，实现数据互联互通

项目打破数据壁垒，实现变电站全景监视。通过资源业务中台

获取主设备监控系统的遥信、遥测等设备工况信息；辅助设备监控

系统的在线监测、运行环境信息；远程智能巡视系统的巡视结果；

PMS系统的设备台账、检修试睑数据等设备履历信息；实现各类源

端系统数据“多维融合，全息展示"。结合3D点云模型，复用智

能巡视系统视频流，利用视频融合技术，实现3D空间信息和现场

实景“虚实结合、全景监视“，提升集控站监控质效，并为各类应

用功能的开发提供基础。

31

图166线路实时遥测信息

场景2：贯通系统功能，推动业务全程流转

贯通系统功能，实现跨系统业务流转全流程智能安全管控体系

在检修计划、现场勘察、风险辨识、方案编审、施工交底、作业管

控等环节深化应用数字李生系统全景监视、视频融合、空间定位、

图像识别、人员车辆轨迹追踪等技术，构建全流程智能安全管控体

系。在本地将施工方案和安全措施数字化，在远端将作业现场具象

化，用技术手段消除安全管控的距离障碍，助力“管住计划、管住

队伍、管住人员、管住现场”。

场景3：开创虚实融合，赋能现场安全管控

虚拟查勘（查勘辅助）。基于数字李生的全景监视功能，在“虚

实结合”的数字李生环境中，完成虚拟查勘（查勘辅助）功能，可

完成设备外观、施工环境查看，空间距离测量，设备工况及检修试

验记录查阅，设备缺陷信息查阅等功能，并自动生成查勘记录。

32

图167远程虚拟辅助查勘

施工方案数字化。对施工作业范围、停电范围、安全措施、工

作地点保留带电设备、邻近带电设备自动形成记录，对各施工工序

中吊车、高臂车等大型施工机械的停放位置、吊臂活动范围、转场

路径形成标准的“时间-3D空间”约束，为精益化现场管控创造条

件。

图168作业区域可视化展示

施工交底数字化。通过作业App,对照数字化的施工方案，逐

条完成对施工作业范围、停电范围、安全措施、工作地点保留带电

设备、邻近带电设备的交待，录音确认，确保施工交底清楚无遗漏。

图169App作业安全交底

现场数字化布防。根据数字化的施工方案，结合空间定位、视

频融,合、图像识别、人员车辆轨迹追踪技术，实现对施工现场的远

方实时管控。对超出作业范围、碰线、安全距离不足等风险进行远

程实时监控，遇有异常情况集控站可立即告警，并连线现场人员进

行视频通话，及时制止不安全行为。

图170虚拟融合现场管控

施工人员管控。一是利用人脸识别技术，识别现场人员作业资

质，及时发现冒名顶替，工作负责人、监护人擅离现场等行为；二

34

是利用图像识别技术，及时发现制止不带安全帽、不放倒搬运梯子

等不规范、不文明作业行为。

图171作业违章抓拍

场景4：利用虚实融合，提升火灾应急能力

将电缆沟电缆位置、走向等在数字李生场景中直观展示，发生

异常时可快速、直观定位异常位置，大幅缩短异常查找时间。同时

将全站消防设施、器材等添加至数字李生系统，结合寻路算法，发

生火灾时可提供最佳处置策略和逃生路线，显著提升变电站火灾应

急处置能力。

图172动力电缆数据监测

35

3.案例总结

国网重庆明月山变电站落实公司“数字新基建”发展战略，按照

“物理变电站”和“虚拟变电站”融合思路，结合可视化、全景化、

智能化的建设原则，充分梳理变电数字李生业务需求，开展变电数字

李生全景监控、智能联动、远程勘测等功能开发和试点应用。统筹规划、

先试点后推广，提升变电站设备及环境全景实时感知能力，推动提

升设备隐患故障定位能力和检修效率，支撑变电专业数字化转型，全

面实现变电设备精益运维。

通过数字李生变电站的实施，在现场运维管理模块，利用数字

李生的数据汇集技术，将来源主设备监控、辅助设备监控等分终端

独立监控模块，在一套系统进行查看，提升巡视效率20%o在现场作

业管控模块，将OMS、PMS、风控系统等系统检修业务流程贯通，

由原来三个系统填报，到数字李生系统填报后三端分发，提升作业层

计划编制效率30%o在现场勘察、风险辨识、方案编审、作业管控、

人员管理等环节深化应用数字李生系统三维空叵定位、智能图像识

别、作业计划管理、虚拟安全围栏、人员轨迹追踪等技术，在本地

将作业流程数字化，在远端将作业流程具象化，用技术手段消除安

全管控的距离障碍。

36

（六）（铝厂+电厂）数字挛生项目

7.案例概述

自国家发改委批复同意设立广西百色生态型铝产业示范基地以

来，百色市致力于煤电铝一体化项目实施以及区域电网建设推进。

面对构建完整精深加工铝产业链条的目标以及传统制造业数字化智

能化转型的需求，本项目充分应用智能物联、边缘计算、数字李生

等数字技术，并依据现有生产线的生产逻辑、工艺流程等自主搭建

契合电厂+铝厂的完整指标体系，为位于广西省百色市的吉利百矿

集团有限公司打造了集“基地-工厂-车间-产线•设备”的全域数字李

生管控平台。平台系统通过数字李生镜像能力对基地进行点位映射，

以全场景可视化的方式还原呈现基地运行状态；通过实时监测预警、

第一人称漫游巡视、模拟仿真、故障诊断预测等核心功能为电铝产

业向集约化、数字化、智能化转型高效赋能。

图173电铝全域数字李生管控平台架构图

37

2.应用场景

场景1：电铝一体化基地工厂可视化呈现

以工业数字李生为载体，依据百矿集团德保基地电铝一体化的

生产模式，将现有生产线的生产逻辑、工艺流程通过虚实结合、点

位镜像映射的方式构建“基地一工厂一车间一产线一设备”的全域

数字李生管控平台。

平台实时更新集成整厂工程建设、生产运行、业务运营等不同

阶段的数据，通过大数据处理能力及建模分析能力，对铝厂和电厂

海量多维的工业生产数据及管理流程数据进行预处理、挖掘分析、

加密传输与转换，如发电量、出铝量、设备效率、总碳排换算等数

据，并融合运用3D仿真技术制作基地三维模型，对基地全域数据

进行可视化呈现，从而实现整厂生产过程动态监测，包括火电厂及

电解铝厂线上产线监控、设备设施全生命周期跟踪、工序过程分析

预警、价值流辅助分析、产线布局辅助设计等场景。通过数字李生

技术，电铝虚拟工厂与电铝现实工厂之间实现交互，形成可统一操

作的线上电铝一体化基地。

场景2：电解铝厂全要素数字化表达

百矿德保电解铝厂数字李生系统采用“专家经验+机器学习”

驱动建模技术，实时采集电解铝槽运行的状态，通过使用槽温、工作

电压、噪声、氟化铝下料量、出铝量、设定电压、氧化铝下料量、分

子比等数据作为网络输入，将次日氟化铝下料量、出铝量、设定电压

等数据作为网络输出，实现设备实时运行参数、状态识别信息、

38

历史工艺曲线和工艺技术参数的全要素数字化表达。当槽况信息统

一汇总到数字李生平台后，设备参数优化模型利用LSTM时间序列

模