NatusAI基础设施预测
在多种情景下预测需求、发电和系统压力。
执行摘要：全国性电网数字孪生
- 客户
- 一家全国性配电网运营商
- 范围
- 全国配电网
- 基础设施
- 标准IT硬件
- 用户
- 电网调度员、非专业岗位员工、规划人员
背景、决策与成果
- 背景。可再生能源、电动汽车和热泵给全国配电网带来了前所未有的压力。为集中式、可预测系统设计的监测工具已难以应对，而解读数据又离不开专家。
- 决策。不采购专用硬件，而是为整个全国配电网构建一个动态数字孪生：结合机器学习与时序图引擎，运行在标准IT基础设施上。
- 成果。一个全面投入运行的全国性数字孪生，是欧洲较早建成的同类项目之一，具备近实时监测、预测、主动预警和规划工具。过去只有专家才能解读的电网动态，如今非专业岗位员工也能看懂。
- 见效周期。系统上线后，我们提供了调度员培训、技术文档和持续优化支持，且无需昂贵的硬件升级。
挑战
挑战：在能源转型中管理全国电网
能源转型期间，该运营商的配电网承受着日益增大的运行压力。可再生能源发电、电动汽车和热泵正在改变电力流动的方式、时间和地点。
依靠传统监测手段和专家经验，很难看清全局。团队需要把历史规律、用电、发电和电网结构关联起来，才能结合全局情况做规划，而不是被动应对事件。
实施过程
实施历程：从电网分析到动态电网模型
从一个共同的问题（“电网实际上在发生什么？”）出发，到一个整个团队都能使用的动态模型。
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我们如何分析电网
我们评估了该国整个配电基础设施面临的电网管理挑战。
我们研究了历史规律、用电数据和发电趋势，以了解系统行为和故障模式，找出现有信息可以在哪些环节支持更早的决策，以及团队在哪些环节仍依赖片面视角或人工解读。
交付 流程与数据诊断由我们的团队完成。
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我们如何设计电网的动态模型
我们开发了一个将机器学习与时序图数据库相结合的数字孪生。它把基于时间的事件与电网中的关系连接起来，形成共享的运行全景。
机器学习模型分析历史规律，预测用电和发电情况。设计围绕运营商现有基础设施和调度人员需要解答的问题展开，而不是套用通用看板。
系统设计为在标准IT基础设施上高效处理大规模数据集，无需昂贵的硬件。
提供该能力的NatusAI产品
- NatusAI Cygnus互联数据基础（关系、历史、位置）
资产、测量数据与历史连接在同一个具备时间维度的模型中。
上线与推广
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我们构建了什么
一个全面投入运行的全国电网数字孪生，是欧洲较早建成的同类项目之一。
围绕它构建的还有：近实时监测看板、预测分析引擎、主动预警系统、电网重构规划工具、检修排程工具以及投资决策支持工具。
提供该能力的NatusAI产品
- NatusAI Lyra运行视图、地图与看板
- NatusAI OrionAI应用开发平台
-
由NatusAI团队基于时序图数据库技术交付。产品标签标明每项能力由哪款NatusAI产品提供或计划提供；发布状态请见“技术团队参考”。
人的因素
电网团队发生了哪些变化
数字孪生让电网专业知识得以共享，更多人能够根据电网的实际运行状况采取行动。
电网调度员。一个共享的电网运行视图，预警会在情况演变为事故之前发出提示。
非专业岗位员工。过去只有专家才能解读的电网动态，如今清晰可见、有据可依，并有培训和文档支持。
规划与管理层。重构、检修和投资决策在投入资金之前，先在动态模型上进行验证。
真正重要的可量化成果
成效：更多人能看懂全国电网，并据此采取行动
覆盖全国
AI电网数字孪生：近实时掌握全国配电网
运营商反馈的成果
- 非专业岗位员工能够读懂过去需要专家解读的电网动态
- 主动预警在情况演变为事故之前标记需要关注的问题
- 重构、检修和投资决策在投入资金之前，先在动态模型上进行验证
- 无需昂贵的硬件升级：数字孪生运行在标准IT基础设施上
交付范围
1
覆盖整个全国配电网的动态数字孪生
6
基于同一模型的运行工具：监测、预测、预警、重构、检修与投资支持
标准IT
基础设施，无需专用硬件
范围与成果均据客户反馈。
我们为能源团队构建什么
不止电网数字孪生：贯穿能源全生命周期的AI
同样的互联方法可以延伸到您的整个基础设施，将资产、电网、气象、运行和市场信息整合在一起。
预测性维护
将资产信息中的规律转化为检修优先级。
监测
在一个运行全景中持续掌握资产状况和预警。
能源交易
将预测和市场敞口与策略评审和交易决策相关联，并由人工审批。
基础设施规划
在投资之前比较选址、容量和并网方案。
完整数字孪生
维护一个涵盖资产、关系以及当前与历史数据的动态模型，在行动之前先检验后果。
可审核的运行闭环
- 01
步骤01
连接系统
将资产、关系和证据整合到一个共享模型中。
- 02
步骤02
检验情景
在假设条件清晰可见的前提下推演后果。
- 03
步骤03
审核决策
为负责团队提供规划和行动所需的上下文。
录播演示
电网数字孪生
观看电网数字孪生的实际运行
一个运行中的电力网络模型，在同一引擎中连接资产、电表数据流、地理信息、预测与仿真，并将其转化为监测、仿真与预测能力。
问题：配电网同时涉及网络结构、按时间产生的电表数据流和地理信息，这些数据分散在GIS、ERP、计量基础设施和实时传感器中，彼此始终难以完全对齐。大规模的规划、假设分析和潮流计算意味着繁重的ETL和夜间批处理，结果往往来得太晚，无法据此行动。
解决方案如何运作：数字孪生在一个引擎中，对来自所有数据源（GIS、ERP、智能电表和实时传感器）的数据进行汇聚、可视化、分析和学习。
- 统一模型：资产及其时间序列和位置存储在同一个图谱中，并在同一个事务中处理。
- 逐资产预测：机器学习模型可以对电网中的每个用电方和发电方进行预测。
- 即时潮流计算：在任何真实或仿真情景中，计算任一时间点的潮流。
- 本地部署运行：在您自己的硬件上运行单个程序，无需云服务或第三方技术栈。
本录像展示的是底层平台上的一个匿名化参考部署，并非NatusAI客户成果。NatusAI产品对应关系描述的是类似的产品职责。
在线演示
屋顶光伏规划
结合全局信息的光伏决策
交互式能源工作台将建筑、光伏发电和能源假设整合在一张地图上，把复杂的能源数据转化为实用的规划工具。
- 地图与电网信息：以地图或卫星视图查看建筑，并叠加电网图层、兴趣点和屋顶覆盖情况。
- 按建筑估算发电量：估算光伏发电量，并比较组件朝向和倾角。
- 假设条件透明：调整成本、自用电量、储能电池、电价和碳排放假设，比较不同方案。
参考场景
参考场景
屋顶光伏测绘
问题：在全球尺度上规划光伏，需要结合建筑轮廓、屋顶几何形状、地形和辐照度。这些地理空间与时序数据规模过大、过于分散，在常规的“GIS加数据库”技术栈中难以统一查询。
解决方案如何运作：测绘屋顶并逐栋模拟其光伏潜力，可覆盖整个区域。
技术细节
建筑轮廓、地形和辐照度时间序列集于一个引擎，每个屋顶都与其电网信息相关联。
参考场景
数字孪生与物联网
问题：对现实系统建模，需要把其结构、传感器数据流和地理信息关联起来，而这些通常分布在三个始终难以完全对齐的数据库中。
解决方案如何运作：对现实系统（结构、传感器、地理位置）建模一次，即可在监测所用的同一份数据上运行仿真。
技术细节
资产、时间序列和位置存储在同一个图谱中，并在同一个事务中处理。假设分析无需复制或导出数据，数字孪生始终保持同步。
参考场景：基于与我们客户项目相同引擎的示意场景，并非上文所述的客户成果。
可复制性
电网数字孪生对贵公司意味着什么
任何面临能源转型的配电系统运营商、公用事业公司或大型用能企业，都可以走同样的路径，无需全面更换硬件。
从调度人员提出的问题入手
围绕阻塞、停电和重构等真实决策构建数字孪生，而不是套用通用看板。
利用现有基础设施
一个全国规模的数字孪生运行在标准IT硬件上。预算投向成果，而不是服务器。
让专业知识可共享
借助培训和清晰的视图，非专业岗位员工也能根据过去只有专家才能解读的信息采取行动。
治理内建于设计
电网数据治理、韧性与NIS2
电网数据属于关键基础设施数据。数字孪生运行在运营商自己的基础设施上，运行数据始终留在安全边界内，重构和投资决策始终由负责人员做出。
- NIS2：电力运营商属于基本实体。私有化部署有助于履行供应链和访问控制义务（各国转化立法情况不一）
- GDPR：智能电表数据可能属于个人数据，因此数据在本地处理并有据可查
- 欧盟《人工智能法》：当AI为涉及安全的基础设施决策提供支持时，人工监督和日志记录已内置于工作流程中
NatusAI为您履行合规义务提供支持，但不能替代您的法律评估。NatusAI如何支持欧盟《人工智能法》、GDPR、DORA与NIS2相关治理
技术团队参考
- 基于时序图数据库交付：电网资产与测量数据的时间版本化图谱，用电与发电的机器学习预测，在标准台式机/服务器硬件上完成分析。
- 引擎特性：GIS、ERP、智能电表与实时传感器数据存储在同一个图谱中，并在同一个事务中处理。按资产进行机器学习预测。可在真实或仿真情景中计算任一时间点的潮流。单个程序，本地部署。
- 平台对应关系：NatusAI Cygnus（规划中 · V1）旨在统一图谱、时序、地理空间与检索数据，并保留版本化历史。NatusAI Lyra（现已可用）提供地图、表格与看板。NatusAI Orion（路线图）是应用层。
常见问题
电网与公用事业高管常问的问题
硬件、人员、数据存储位置与范围。
运行电网数字孪生需要新硬件吗？
本项目不需要。全国性数字孪生设计为运行在标准IT基础设施上，无需昂贵的硬件升级。
非专业岗位员工真的能用吗？
能。培训和文档帮助非专业岗位员工理解过去需要专家解读的电网动态。
我们的数据会离开自己的基础设施吗？
不必。数字孪生运行在运营商自己的硬件上，只有在您决定的情况下才会连接外部服务。
除了监测，数字孪生还能支持什么？
预测分析、主动预警、重构规划、检修排程和投资决策支持，全部基于同一个动态模型。
探讨类似项目
如果把您的电网变成一个动态模型，会是什么样子？
从一个运行问题入手，例如阻塞、停电或并网申请，我们将向您展示数字孪生如何在您自己的基础设施上解答这一问题。
- 从范围明确的需求诊断阶段开始，以清晰的“推进 / 不推进”决策收尾。
- 首次简报会后，可在签署保密协议（NDA）的前提下安排与该案例相关的参考交流。
或发送邮件至contact@natusai.com
