书名：数智赋能电网技术丛书 电网数字孪生技术
书号：978-7-5239-1081-8
定价：58元
作者：国网冀北电力有限公司信息通信分公司
出版时间：2026-08-07
出版社：中国电力出版社
页码： 164    字数(千字)：154
开本：特16开    版次：B1    印次：Y1

品牌介绍

中国电力出版社成立于 1951 年，作为中国成立最早的中央科技出版社之一，曾隶属于水利电力部、能源部、电力工业部、国家电力公司，现为国家电网公司所属的科技出版社，在电气技术专业出版领域享有极高的声誉。该社作为以图书出版为主体，音像、电子出版物、期刊、网络出版共同发展的大型出版企业，以强大的出版资源和高素质的专业队伍，致力于向读者提供包括电力工程、电气工程、建筑工程、电子技术、信息技术、外语、大中专教材、家教等学科门类齐全的权威出版物，也竭力为广大师生提供精品教材，是教育部和北京市教委规划教材的出版基地之一。

产品特色

从我国主要的电力公司推进数字化转型和数字孪生体的情况来看，目前数据中台仍处于建设中，需要进一步构建电网数据语言体系,建立数据间的关系模型,实现多源、多层维异构数据的关联集成与无缝融合技术,实现数据协同与交互统一。大部分电力公司没有形成公司级别的战略和规划，更谈不上形成全局和全生命周期的数字孪生体，这不利于数字孪生体技术在电网领域的应用和普及。所以，数字孪生电网相关理论研究还需要持续开展，编制数据中台和数字孪生电网相关的科普书籍，一方面可以为实践保驾护航，另一方面可以引入一些新的理念和技术，与时俱进保持数字孪生电网概念的领先性。

内容介绍

本书旨在阐明数字孪生技术在新型电力系统中的应用价值与工程落地路径。全书从数字孪生的基础概念、体系架构、数据基础与模型构建入手，系统梳理关键方法与实践要点。 核心章节聚焦于三大应用层面：在设备级，介绍了如何利用数字孪生技术实现电力电子设备、新能源发电设备及储能设备的状态智能感知与预测性维护；在电网级，详细阐述了数字孪生技术在重大活动保电指挥、变电站自然灾害防治、大电网安全稳定分析以及运行方式优化等场景中的智能决策支持作用；在用户侧，探讨了智慧园区、智慧楼宇、车网互动及虚拟电厂等场景下的服务创新模式。最后，本书展望了电网数字孪生技术的未来，探讨了其与人工智能（AI）大模型、元宇宙（Metaverse）等新兴技术的融合路径，分析了网络与信息安全防护和标准体系建设等关键议题，为行业描绘了迈向智慧、安全、标准化的技术演进蓝图。 本书可为电力行业的技术人员、管理决策者及科研人员提供有价值的参考。
本书适用于本书可为电力行业的技术人员、管理决策者及科研人员提供有价值的参考。

前言

前言 当前，全球能源格局正经历深刻变革，以“双碳”目标为引领，构建以安全高效、清洁低碳、柔性灵活、智慧融合为主要特征的新型电力系统已成为时代的必然选择。这场系统性变革不仅是能源结构的调整，更是对电力系统运行管理模式的全面重塑。高比例新能源的接入、海量异构设备的涌现以及“源-网-荷-储”的深度互动，为电网的安全稳定运行和高效管理带来了前所未有的挑战。在这一背景下，数字孪生技术作为连接物理世界与数字世界的桥梁，正以其强大的全景映射、智能仿真和决策支持能力，成为推动电力行业数字化、智能化转型升级的关键赋能技术。 数字孪生技术通过构建与物理电网实时同步、高度保真的数字镜像，为电网的规划、建设、运行和维护提供了“虚拟试验场”和“智能决策大脑”。它不仅能够“看得见”电网的全景状态，更能“看得懂”复杂的运行规律，并辅助“做得好”精准的控制决策。尽管数字孪生在电力行业的应用前景广阔，但其技术体系复杂、实施路径多样，行业内尚缺乏一本能够系统性阐述其技术原理、应用实践和发展趋势的专著。为填补这一空白，满足广大电力从业者、科研人员及高校师生对数字孪生技术的学习需求，本书应运而生。 本书旨在提供一本理论与实践并重、兼具深度与广度的电网数字孪生技术实用指南。全书共分八章，结构安排遵循由基础到应用、由平台底座到分层场景的逻辑展开： 第1 章系统阐述了新型电力系统面临的挑战与数字孪生技术的价值定位。第2 章介绍了电网数字孪生的分层解耦技术体系和关键技术。第3 章阐述了多源异构数据的融合方法与数据治理框架。第4 章深入探讨了机理建模、数据驱动建模等主流技术方法。这四章构成了全书的理论基础篇。 第5 章聚焦于电力电子设备、新能源发电设备和储能设备的状态智能感知与预测性维护。第6 章展现了其在重大活动保电指挥、自然灾害防治、大电网安全稳定分析以及运行方式优化等场景中的决策支持作用。第7 章系统探讨了其在智慧园区、虚拟电厂等场景下的服务创新模式。这三章构成了全书的核心应用篇，旨在为读者提供可落地、可借鉴的实践方案。 第8 章对电网数字孪生发展过程中面临的网络与信息安全、标准体系等共性问题进行了探讨，并展望了其与人工智能（AI）大模型、元宇宙等前沿技术融合的广阔前景。 本书最大的特点在于其实用导向性。书中不仅包含了对关键技术的深入解读，更融入了大量源于工程实践的案例、图表和数据，力求将复杂的技术原理以直观、易懂的方式呈现给读者。无论是从事电网规划、调度、运维的一线技术人员，还是负责企业数字化转型的管理决策者，亦或是从事相关领域研究的科研人员和高校师生，都能从本书中获得有价值的参考和启发。 衷心希望，本书的出版能够为推动我国电网数字孪生技术的健康发展和广泛应用贡献一份力量。由于数字孪生技术仍在快速发展之中，加之作者水平有限，书中难免存在疏漏和不足之处，恳请广大读者批评指正。 作者 2026 年5 月

目录

目录
前言
第1 章 数字孪生赋能新型电力系统 1
11 新型电力系统的时代背景与发展趋势 1
12 数字孪生技术概述 5
13 数字孪生在工业领域的应用实践 10
14 电网数字孪生的典型应用场景 13
15 电网数字孪生的发展现状与展望 17
第2 章 电网数字孪生体系构建与关键技术 19
21 电网数字孪生总体技术架构 19
22 物理实体层：数字孪生的映射对象 23
23 感知层：物理状态的实时采集 25
24 数据层：多源异构数据的汇聚与治理 30
25 模型层：数字孪生的智慧核心 32
26 应用服务层：数字孪生的价值出口 35
第3 章 电网数字孪生数据基础 38
31 电网数据的特征与挑战 38
32 数据治理体系与方法 42
33 多源异构数据融合技术 47
34 语义层数据组织：知识图谱与数据价值挖掘 50
35 数据质量保障实践 53
第4 章 电网数字孪生模型构建 56
41 电网数字孪生建模方法概述 56
42 基于机理的电网设备建模 60
43 基于数据驱动的智能建模 63
44 机理与数据驱动的混合建模 65
45 仿真推演引擎设计 67
46 模型的动态修正与自进化 70
47 三维可视化建模技术 72
第5 章 设备级数字孪生 77
51 设备级数字孪生概述 77
52 电力电子设备数字孪生 80
53 新能源发电设备数字孪生 84
54 用户侧储能设备数字孪生 89
55 设备级数字孪生的关键技术与实施要点 93
56 设备级数字孪生的应用效益与发展趋势 95
第6 章 电网级数字孪生 97
61 电网级数字孪生概述 97
62 重大活动保电数字孪生 99
63 变电站自然灾害防治数字孪生 103
64 大电网安全稳定分析 107
65 电网运行方式优化 111
66 应用效益与发展趋势 114
第7 章 用户侧数字孪生 116
71 用户侧数字孪生概述 117
72 智慧园区综合能源数字孪生 119
73 智慧楼宇能耗管理数字孪生 122
74 电动汽车与电网互动数字孪生 125
75 虚拟电厂聚合调控数字孪生 129
76 用户侧数据挖掘与市场应用：用户负荷画像与精准服务 133
77 应用效益与发展趋势 135
第8 章 发展趋势与展望 137
81 电网数字孪生网络与信息安全防护 137
82 数字孪生标准体系建设 141
83 人工智能（AI）大模型与数字孪生的深度融合 144
84 元宇宙技术与数字孪生的融合探索 147
85 电网数字孪生技术演进趋势 149
86 总结与展望 152
参考文献 154