一、引言

實現碳達峰、碳中和目標，能源是“主戰場”，電力是“主力軍”。南方電網建設以新能源為主體的新型電力系統，是推動電力清潔低碳發展的必然選擇，對支持南方五省區及港澳地區實現碳達峰、碳中和目標，保障南方區域能源供應安全具有重要意義。

南方電網公司先后發布《數字電網推動構建以新能源為主體的新型電力系統白皮書》和《南方電網公司建設新型電力系統行動方案(2021-2030年)》，明確數字電網是承載新型電力系統的最佳形態，南方電網公司將在構建新型電力系統進程中加快步伐，依托數字化轉型和數字電網建設，提升數字技術平臺支撐能力和數字電網運營能力，到2025年，南方電網將具備新型電力系統“綠色高效、柔性開放、數字賦能”的基本特征，到2030年，基本建成新型電力系統，服務碳達峰、碳中和戰略目標實現。

二、新型電力系統數字化仿真技術的必要性

（一）電網建設發展向數字化轉型

南方電網公司堅決貫徹落實黨中央重要決策部署，積極響應數字中國建設號召，制定數字化轉型和數字南網建設行動方案，對數字南網建設作出了方向性、整體性、全局性謀劃。南方電網公司2022 年正式發布了《數字電網標準框架白皮書（2022年）》和《南方電網公司“十四五”數字化規劃》，將進一步把數字技術作為核心生產力，數據作為關鍵生產要素，按照“鞏固、完善、提升、發展”的總體策略推進數字化轉型及數字電網建設可持續發展，推動電網向安全、可靠、綠色、高效、智能轉型升級。

數字化是新型電力系統的本質特征之一。數字電網是以物理電網為基礎，充分運用新一代數字技術構建的新型融合型電力系統。隨著現實物理系統和電力業務系統的大量信息數字化，數字信息實現全面在線并融合互動，進而賦能物理系統和業務系統優化、重構，促進電網運行和業務運轉的效能提升，以數據驅動創造價值，連接能源產業上下游構建能源生態系統，成為數字經濟與數字中國建設的重要組成部分。

（二）應用數字化仿真技術是必然趨勢

《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》中，對我國加快數字化發展作出系統部署。打造數字經濟新優勢，加快數字化發展，推動智慧電廠升級，在虛擬現實（VR）和增強現實（AR）領域推動技術創新，發展數字化虛擬現實技術集成和開發工具軟件、行業解決方案。

電力行業應用數字化仿真技術是大勢所趨。隨著數字化建設的深化落地，虛擬現實技術和數字仿真技術的引入，將使電力企業管理和電力生產發生質的飛躍，更加符合新型電力系統建設發展的需要。數字化虛擬現實仿真技術已經被世界上的特大型企業應用到越來越多的工業環節，對企業提高開發效率，加強數據采集、分析、處理能力，減少決策失誤，降低企業風險起到了重要的作用，在新型電力系統建設中引入數字化仿真技術是可行且必要的。大型電力設備的設計、制造、安裝、調試、運行維護等以往常常采用平面化材料，電站建成后電力設備埋藏于建筑物，具有復雜隱蔽性特性，對電力運行維護人員專業技術技能水平要求高，因此有必要借助虛擬現實數字仿真技術，提升電力行業機電設備在工業設計、生產制作、設計驗證、運行維護、設備管理等方面效率和水平。數字化仿真技術是當前各行各業廣泛采用且十分有效的手段，對提高電力員工操作技能與水平，增強應變處理能力，避免由于操作失誤造成設備損壞、電網解列以及其他重大事故具有重要意義。

三、新型電力系統數字化仿真平臺的應用展望

構建電力數字場景模型，提升電力設備數字化水平。通過精確數字化模型和虛擬仿真平臺來充分發揮數字化技術的優勢，進一步優化設備的圖紙資料系統，讓技術人員可以直接進入到虛擬環境下的設備內部直觀了解設備的結構。讓設備所有的數據形象逼真起來，并且設備數據性能查閱如測量真實設備數據般，不再苦澀抽象，滿足了對設備技術數據管理、查閱的要求，進一步提高電站對設備資料、技術參數的數字化水平。

精確實現物理特性仿真和機械裝配力學聯動。通過數字化仿真技術，能夠精確仿真模型物理屬性，可實現模型物理屬性的定義、編輯，實現模型剛體運動、場景重力、粒子運動和環境阻尼的精確物理仿真。數字化實體模型支持機械機構運動的仿真能力，通過對模型原有結構進行約束及干涉定義，實現機械部件之間的力學聯動。比如通過水輪機調速器控制環和導葉之間的約束關系，實現相應導水機構的聯動及水輪機轉動模擬。

場景化模擬檢修作業，輔助生產檢修策劃。通過虛擬仿真平臺，可以真實地模擬檢修作業，對現場檢修策劃以及輔助決策有很強的指導性。在遇到設備問題時可以及時地提供檢修策劃有效的技術支持，減少因為檢修策劃以及決策所耗費時間，讓檢修策劃工作更加準確細致，保證檢修過程在策劃階段就得到精細控制。

定制開發沉浸式課程，提升培訓效率以及質量。通過虛擬仿真平臺和專業課程包充分發揮數字化技術的優勢，結合“工學結合－技能導向”的人才培養方案，突出職業能力培養。平臺輸出的課程內容將更加貼近電廠技術技能人才培養目標，更加滿足崗位需求，不受培訓資源、時間、空間的限制，極大提高員工的學習興趣，能夠有效提高員工培養質量。

數字化仿真基建工程建設過程，優化施工工序流程。針對電站建設過程、設計評審驗證等需求，推動虛擬仿真技術和電站基建專業的融合創新，建立電站土木建設及機電安裝過程實景及全景全過程動態仿真，還原電站建設全過程，應用于工程建設進度管理優化、施工工序優化等工程建設應用場景。

四、結語

展望“十四五”，公司將加快推進新型電力系統建設和數字化轉型，將數字化技術、虛擬現實技術、仿真技術融合創新，不斷探索和實踐數字化仿真平臺的應用場景，為新型電力系統建設公司高質量發展提供平臺支撐和智力支持，賦能公司高質量發展和世界一流企業建設。（作者：孔吉宏 丘恩華 單位：南方電網調峰調頻發電有限公司）