英国国家电网借助数字孪生技术革新电力需求建模

需求驱动的数字孪生和数据可视化项目

英国国家电网的数字孪生和数据可视化项目是为了满足迫切需求而诞生的，旨在彻底改变其需求建模方式并规划未来的电力网络。

这个名为Triton的基于网络的工具是一个数字孪生和数据可视化平台，取代了高度手工化、劳动密集型且耗时的电力网络建模方式。

在引入Triton之前，技能熟练的电力系统工程师需要花费数小时使用电子表格进行需求和供应建模，信息来源包括拥有和运营本地电力配电网络的配电网运营商等各种渠道。

英国国家电网为英格兰提供电力配送基础设施。正如该公司网络架构与创新主管大卫·阿德金斯所描述的，他们负责"真正大型的高压设施"，而配电网运营商则处理较低电压网络，一直延伸到家庭用户。

通过创建国家电网物理基础设施的数字副本并设计Triton来处理和管理这些数据，该组织实现了70%的时间节约。

紧迫需求的催生

几年前，像Triton这样的工具成为了紧迫的业务需求。在多年电力需求和新电力生产保持稳定后，需求开始急剧增长。国家电网现在预测到2050年需求将翻倍。

阿德金斯负责监管价值超过1.3亿英镑的创新项目组合，其中包括Triton等产品以及物理基础设施项目，他的任务是在巨大变化和不断增长需求的时代设计未来的电力网络。

国家电网需要了解需求的来源，以便在正确的地方进行往往是巨额的投资。

这些挑战正是Triton构想产生的原因。"这是一个需求案例，"阿德金斯说。"为了支持所有这些变化，我们希望更好地了解全国的需求概况，一直深入到配电网运营商网络和家庭。"

"过去，我们有人做大量的电子表格工作，试图弄清楚需求在哪里，试图弄清楚哪些变电站正在使用，"他补充道。"我们只能看到一些大数字，所以我们希望真正深入这些数字，而人们需要几个月的时间来完成这些工作。"

作为国家电网数字产品线总监参与该项目的卡丽·曼纳林表示，建模是一项需要超过一年才能完成的任务。

"要完成每个地区的工作，并按年度或所需周期进行，需要超过一年的时间，"她说。"这是手工且劳动密集型的工作。"

复杂性的部分原因来自国家电网用于建模需求的数据源数量。专业电力系统工程师阿德金斯表示，该公司从第三方接收数据，而现在的数据源更多了。

"我们从配电网运营商获取数据，我们有自己的数据，还有其他做未来情景预测的机构，我们也想进行比较，"他说。"过去，我们只有少数人试图连接到网络。我们的重点范围很小，我们需要了解某项设施互动的5到10个站点，而现在我们需要为整个系统做这件事，包括我们所有240个变电站和数千个配电网运营商站点。"

阿德金斯说不再可能使用人员和电子表格。"这就是催生Triton和我们拥有的各种其他工具需求的原因，"他说。

曼纳林表示，采集的数据还包括交通和基础设施等方面的所有区域规划。

"随着不同政府计划和不同区域计划的出台，这是持续迭代的，"她说。"这就是我们如何努力为消费者做正确的事情，最终也为英国确保我们能够满足需求。"

曼纳林说，Triton的想法始于国家电网的净零排放工程团队。

她说挑战的一部分是具备相关技能的人员数量有限。"电力系统工程是一个非常专业的领域，没有数百万具备这些技能的人随时待命，"曼纳林补充道。

她说Triton不会为电力系统工程师做决定，而是"让他们能够更高效、更一致地做事情，然后记录他们建模的所有不同选项"。曼纳林补充说，通过数字孪生方面，它还使向利益相关者展示计划变得更容易。

通过Triton和其他工具，国家电网可以运行网络场景，显著加速规划过程，将分析和决定网络加固位置所需的时间减少70%。

Triton的崛起

在电力系统工程师确定需求并与IT服务公司Atos合作的情况下，该项目于2023年开始，并于2025年2月完成。

曼纳林将Triton描述为"一个基于网络的工具"，并且是一个非常安全的工具，经过了监管检查。"正如你对我们这样处理关键国家基础设施的组织所期望的那样，我们遵循非常严格的安全流程，"她说。"在我们做任何事情之前，我们有一个叫做解决方案设计权威机构的东西，为我们提供安全和架构监督。"

"但本质上，这是一个基于网络的工具，可以调用各种数据集，然后随着这些数据集从各个配电网运营商更新，会有数据集的刷新，"曼纳林说。

她补充说，在国家电网，有数百名IT专业人员。其中一部分是嵌入组织内部的数字团队。

"有一个中央IT和数字团队负责组织的许多方面，从现场运营到安全，"曼纳林说。"但我们的联邦模式意味着会有像我这样的产品线总监，与产品团队一起坐在每个业务单元内。"

Q&A

Q1：Triton是什么工具？它有什么作用？

A：Triton是英国国家电网开发的基于网络的数字孪生和数据可视化工具。它取代了高度手工化、劳动密集型且耗时的电力网络建模方式，通过创建国家电网物理基础设施的数字副本来处理和管理数据，实现了70%的时间节约。

Q2：为什么国家电网需要开发Triton？

A：几年前电力需求开始急剧增长，国家电网预测到2050年需求将翻倍。过去使用电子表格进行需求建模需要数月甚至超过一年时间，且劳动密集。随着数据源增多和系统复杂性提升，传统方式已无法满足需求，因此催生了Triton的开发需求。

Q3：Triton如何帮助电力系统工程师工作？

A：Triton不会替电力系统工程师做决定，而是让他们能够更高效、更一致地工作，并记录所有建模的不同选项。通过数字孪生技术，它还使向利益相关者展示计划变得更容易，将分析和决定网络加固位置所需的时间减少70%。