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本書圍繞新型電力系統數字孿生技術與實踐展開編寫，從核心邏輯到關鍵技術，圖文結合，在分析數字孿生基本概念的基礎上，對電力數字孿生的技術體系進行了講解，詳細闡述了數字孿生在新能源發電預測、設備狀態評估和故障診斷、電力系統高保真仿真分析中的應用，并結合典型案例為具體工作的開展提供可行性參考，為讀者完整呈現新型電力系統數字孿生技術的認知探索與實踐總結。
本書可供從事能源領域系統態勢感知相關工作的人員，以及數據技術、數據科學領域的研究人員閱讀參考。

能源領域眾多專家學者重磅推出，入選十四五時期國家重點出版物出版專項規劃項目；
本書充分展示了電力系統數字孿生的科研成果和前沿進展，從核心邏輯到關鍵技術，圖文結合，凝結了廣大科技工作者的智慧，具有較高的實用性、戰略性、前瞻性、權威性、系統性、學術性和科普性。

《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》提出：加快推動數字產業化，培育壯大人工智能、大數據、區塊鏈、云計算、網絡安全等新興數字產業。數字孿生技術契合了我國以新型技術為產業轉型升級賦能的戰略需求，成為應對當前百年未有之大變局的關鍵使能技術。近年來，數字孿生在智能制造、航天、軍事等領域得到了快速發展和落地應用。
數字孿生與電網的深化融合，將有效推動電網產業數字化、網絡化、智慧化發展進程，助力電網的技術創新和轉型發展。由于電力系統與傳統工業制造業存在比較大的差異，如何通過數字化手段實現電網一張圖，有效利用海量電網運行數據、設備監測數據，同時融合外界環境數據、災害數據，為大電網安全運行提供強有力的支撐，助力電網數字化轉型，成為當前電力行業研究的重點方向之一。
在此背景下，江蘇省電力試驗研究院有限公司組織電力行業的專家，編寫了本書，圍繞新型電力系統數字孿生技術及實踐，充分展示電力行業關于數字孿生技術與實踐研究的最新成果和前沿進展，通過提綱挈領、抽絲剝繭，梳理出新型電力系統數字孿生技術的核心邏輯、關鍵技術和實現路徑，為新型電力系統數字孿生從業者提供可參考的技術架構與實踐案例。
本書內容全面，邏輯清晰，對新型電力系統數字孿生技術理論與實踐應用進行了專業性、系統性的解析、研究和探索。全書共6章：第1章詳述數字孿生的內涵與發展、應用價值，進而闡述數字孿生對新型電力系統的支撐作用；第2章結合數字孿生的典型特征與體系架構闡述數字孿生關鍵技術和電力系統數字孿生關鍵應用技術；第3章基于數字孿生的風電功率精準預測方法和基于數字孿生的光伏功率精準預測方法，介紹數字孿生在新能源發電預測中的應用；第4章介紹數字孿生在輸變電設備狀態評估和故障診斷中的應用，包括數字孿生技術在輸電線路狀態評估和故障診斷、變壓器多物理場仿真和故障診斷、風電機組設備故障診斷、光伏設備故障診斷、電化學儲能SoC和SoH評估等方面的應用；第5章從基于數字孿生的配電系統高保真仿真、基于數字孿生的輸電系統高保真仿真、基于數字孿生的電力系統在線實時仿真三個方面介紹數字孿生在電力系統高保真仿真分析中的應用；第6章廣泛收集電力數字孿生國內外工程實踐案例，提供典型經驗的指導借鑒。
在數字時代的大背景下，數實融合發展不斷深入，數字孿生作為產業數字化核心技術之一，其在電力行業的大規模應用還處于起步階段。本書雖然經過編寫組認真調研、編寫、修訂和審核，但限于水平，錯漏之處在所難免，懇請讀者批評指正并提出寶貴意見和建議。

科研院所一線技術人員

概述/
11數字孿生的內涵與發展/
111數字孿生定義/
112數字孿生發展歷程/
113數字孿生發展趨勢/
12數字孿生的應用價值/
121制造業中的數字孿生應用/
122能源行業中的數字孿生應用/
123交通運輸領域中的數字孿生應用/
124醫療健康領域中的數字孿生應用/
13數字孿生對新型電力系統的支撐作用/
131智能調度與優化/
132新能源接入與并網運行/
133電網安全與穩定/
134電力設備預測性維護與故障診斷/
135微電網與能源互聯網發展支持/
136智能電表與用電信息管理/
137電力系統規劃與優化/
138電動汽車充電設施與能源管理/
數字孿生技術體系/
21數字孿生的典型特征與體系架構/
211數字孿生典型特征/
212數字孿生體系架構/
22數字孿生關鍵技術/
221物聯網/
222云計算與邊緣計算/
223大數據與人工智能/
224建模技術/
225仿真技術/
226可視化技術/
23電力系統數字孿生關鍵應用技術/
231電力系統及其運行環境的感知技術/
232數據的傳輸與存儲/
233建模技術多物理場仿真/
234可視化技術/
235數據及網絡安全技術/
數字孿生在新能源發電預測中的應用/
31基于數字孿生的風電功率預測/
311面向風電功率預測的感知技術和數據技術/
312基于機器學習的風電場功率預測建模技術/
313具有演化能力的風電場功率預測建模技術/
32基于數字孿生的光伏功率預測/
321面向光伏功率預測的感知技術和數據
技術/
322基于深度學習和遷移學習的光伏功率預測
建模技術/
323預測模型演化和自學習方法/
數字孿生在輸變電設備狀態評估和
故障診斷中的應用/
41輸電線路數字孿生仿真與故障診斷/
411輸電線路數字孿生仿真/
412輸電線路故障診斷/
413基于數字孿生技術的輸電線路仿真與故障
預警應用案例/
42變壓器多物理場數字孿生仿真和故障診斷/
421變壓器多物理場仿真及耦合分析/
422基于數字孿生的變壓器故障預測技術/
423數字孿生技術在變壓器應用中面臨的挑戰
以及發展前景/
43風電機組設備故障診斷/
431風電機組部件故障對風電出力的影響/
432基于風電出力的部件故障檢測/
433風電部件故障實時識別技術/
44光伏設備故障診斷/
441光伏部件故障對光伏出力的影響/
442基于光伏出力的部件故障檢測/
443光伏部件故障指紋/
444光伏部件故障實時識別技術/
45基于數字孿生的電化學儲能電站智慧運維/
451數字孿生技術在儲能領域的應用/
452儲能數字孿生數據架構/
453基于數字孿生的電池運維/
454儲能數字孿生應用示例/
455儲能電站數字孿生應用挑戰/
數字孿生在電力系統高保真分析中的應用/
51基于數字孿生的配電系統高保真仿真/
511配電系統動態全過程數值仿真方法/
512配電系統動態全過程仿真加速技術/
513配電系統動態-電磁混合仿真/
52基于數字孿生的輸電系統高保真仿真/
521直流輸電換流站高保真仿真方法/
522大規模新型電力系統解耦與并行仿真
方法/
53基于數字孿生的電力系統在線實時仿真/
531電力系統實時仿真硬件平臺/
532電力系統硬件在環仿真/
533分布式發電集群實時仿真與測試平臺/
電力數字孿生國內外工程實踐/
61新加坡國家電網數字孿生/
611項目介紹/
612實施方案/
613實施效果/
62美國AEP的輸電網數字孿生/
621項目介紹/
622實施方案/
623實施效果/
63GE的電廠數字孿生/
631項目介紹/
632實施方案/
633功能和效益/
64華能集團海上風電數字孿生/
641項目介紹/
642實施方案/
643功能和效益/
65雄安新區變電站數字孿生/
651項目介紹/
652實施方案/
653功能和效益/
66上海浦東變電站數字孿生/
661項目介紹/
662實施方案/
663功能和效益/
67南方電網源網荷儲數字孿生/
671項目介紹/
672實施方案/
673功能和效益/
參考文獻/