编者按

2022年3月，为贯彻落实IEEE PES电力信息通信与网络安全技术委员会（中国）的指导意见，不断加强前沿技术领域的热点跟踪研究，集合专家智慧、融通行业信息、引领产业发展，IEEE PES PSCCC CCSC电力信息通信区块链技术分委会正式启动《元宇宙与电力信息通信融合发展专题报告》的编写工作。本次编写工作，联合电力企业、高校、研究所等多家单位的专家学者共同参与，经过8个月的编写修改，目前，专题报告已完成编写并首次对外发布，感谢各位专家学者的辛勤付出。内容若有不足之处，敬请读者批评指正。

《元宇宙与电力信息通信融合发展专题报告》

编委会

（按姓名笔画排序）

主 编：王栋

副主编：马万里、亓峰、王晨辉、玄佳兴、白敬强、段军红、梁志琴、蒋炜

编 委：卜思齐、马军伟、马志程、牛炜、邓超、毛超逸、龙承念、孙士欣、刘田秦、刘昊、吕佳宇、刘冕宸、张小东、劳卫伦、张驯、张驰、李海涛、张琪、李韶瑜、狄磊、姚驰、饶涵宇、保承家、赵金雄、姚影、殷志强、隗刚、麻海龙、梁籍云、韩旭杉、廉贵清、薛泓林

概述

元宇宙是整合多种新技术而产生的新型虚实相融的技术形态。随着我国风光电大基地、特高压等电力基础设施建设的不断推进，元宇宙在电力系统中不断深入应用是未来发展的趋势之一。针对元宇宙在电力信息通信系统中的应用，通过数字孪生、区块链、人工智能、物联网技术来分析元宇宙与电力信息通信系统的融合发展，为电力系统应用新兴技术提供了潜在的发掘价值，同时为推动传统电网向能源互联网过渡，构建元宇宙电力信息通信系统提供了关键的技术支撑。

本文将从元宇宙的背景、技术、应用、趋势与挑战等方面，结合电力信息通信行业发展情况展开分析，探讨技术间的融合发展，并以此形成结论，对行业发展提出建议。

目录

核心观点

核心观点1：元宇宙是最新科学技术的融合体，将成为“下一代互联网”

除美国、欧盟外，俄罗斯、日本、韩国等国家也都提出支持元宇宙发展的相关政策。截至2022年上半年，全国已经有16个省份开展元宇宙有关的政策扶持或建立相关园区。整体产业市场和资本市场的角度来看，“元宇宙”的产业发展已经在全球层面形成共识。元宇宙涵盖物联网、区块链、人工智能、增强现实、虚拟现实等技术，将成为“下一代互联网”。

核心观点2：元宇宙发展面临五大维度的挑战

元宇宙理论研究尚不完备，亟需厘清基本认知；技术发展势头正劲，成熟度有待加强；场景应用尚未普及，稳定性有待测评；元宇宙持续受到资本追捧，产业发展需要正确引导；标准化需求日益迫切。

核心观点3：元宇宙与数字电力相辅相成、共生发展

电力系统正处于转型升级的关键阶段，电网运行信息、电力企业运营信息都在从实体到数字化升级，电力系统的物理载体和运营主体都在发生着数字化的变革，为融入元宇宙奠定了基础。元宇宙发展也需要更加智慧的电力系统利用大数据、云计算、物联网、人工智能等数字化技术，围绕能源供给、能源输配和能源消费等环节，构建具备感知、分析、学习、应用等人工智能的能源中枢。电力系统应全面推动数字电网建设，全方面符合元宇宙技术发展，以新技术支撑元宇宙体系架构建设需要，用“电力+元宇宙”推动能源革命和新能源体系建设，使电网更加智能、安全、可靠、绿色、优质，在促进能源消纳、维持能源供需稳定、保障国家能源安全方面发挥积极作用。

核心观点4：数字孪生是实现融合发展的技术保障

在技术架构方面，数字孪生技术的实现依赖于诸多先进技术的发展和应用，其技术体系分为数据保障层、建模计算层、数字孪生功能和沉浸式体验层。

在元宇宙中的应用中，数字孪生技术为元宇宙中的各种虚拟对象提供了丰富的数字孪生体模型；数字孪生应用将使物联网连接对象扩展为实物及虚拟孪生。

在电力信息通信系统中的应用中，设备层：可实现设备现场及远程友好互动、设备自主状态管理与缺陷诊断等功能；电网层：可实现电网运行风险评估个性化、结合设备状态的电网自动化调度及预测性调度等功能；业务层：可实现配电台区批量业务处理、运检业务支撑、负荷分类预测、全息培训等业务；运营管理层：可实现资产管理优化、运营风险管理服务等功能。

核心观点5：区块链技术是实现融合发展的应用加速器

在技术架构方面，区块链技术是基于时间戳的“区块+链式”数据结构、利用分布式节点共识算法来添加和更新数据、利用密码学方法保证数据传输和访问的安全的一种全新分布式基础架构与计算范式。

在元宇宙中的应用中，区块链技术在元宇宙的底层架构、身份认证、智能合约、数字资产等方面均获得了广泛的应用。

在电力信息通信系统中的应用中，区块链技术赋能电力信息通信行业在金融、交易、能源消纳、身份认证、电子合同等方面取得技术融合创新。

核心观点6：人工智能、物联网技术是实现融合发展的扩展工具

人工智能技术在元宇宙领域已经实现了多维应用，在安监、设备、营销、基建等领域开展典型应用试点建设。物联网技术为元宇宙应用提供了多类感知数据，并赋予其实时连接互动的可能，全面感知与IP互联的特性可以有效整合电力信息系统基础设施资源。人工智能、物联网技术有效提升物联数据处理能力与智能化水平，是元宇宙融合电力信息通信系统发展的场景扩展工具。

核心观点7：元宇宙技术优势与能源数字化转型高度契合

元宇宙的多技术性、强交互性和超时空性等全新的技术优势实现对电力系统状态的全面感知，围绕发电、输配电、以及用电等各个环节，采用虚实交互系统实现双向数据传输，利用智能分析系统进行数据融合和分析，基于人机交互系统提供虚实电力系统的信息，形成发电元宇宙、电网元宇宙、以及能源消费元宇宙。

核心观点8：元宇宙融合能源数字化转型呈现三大趋势

现实能源电力系统、虚拟能源电力系统和虚实交互系统构成电力元宇宙设施层，智能分析系统和人机交互系统构成了电力元宇宙平台层，元宇宙发挥能源中枢作用，构建新型能源电力系统。

核心观点9：元宇宙融合能源数字化转型发展面临三大挑战

人机交互系统的XR设备和全息投影设备需要加强研究开发，集中解决通信、追踪精度和有效视野等关键技术问题；如何合理对现实数据流和虚拟数据流进行分析是元宇宙能源电力系统的未来研究方向；对现实能源电力系统和虚拟能源电力系统的海量数据进行管理的先进数据管理技术亟需研发。

核心观点10：元宇宙融合能源数字化转型发展机遇凸显

构建与运行虚拟电力系统方面，如何保证虚拟能源电力系统和现实能源电力系统的同步准确度是未来需要攻克的难关；如何选择最优的虚拟能源电力系统更新率是需要考虑的问题；同时保证现实能源电力系统和虚拟能源电力系统安全的加密技术亟需解决。

与碳中和的主要矛盾体现在能源需求、算力分配、能源安全和数字化与节能效果方面。

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IEEE PES PSCCC电力信息通信区块链技术分委会简介

IEEE PES PSCCC电力信息通信区块链技术分委会（以下简称：分委会）是在IEEE PES电力系统通信与网络安全技术委员会（中国）的指导下成立的。分委会在信息通信、区块链及相关专业领域内开展工作，由IEEE PES技术委员会进行业务管理。分委会坚持学术民主原则，围绕区块链密码技术、高性能智能合约、区块链身份认证技术等技术范畴，积极推动区块链新技术成果的推广应用，以及区块链专业技术人员的职业发展，联合国家电网、南方电网、科研院所、高校及社会企业的专业人士，开展创新研究、学术交流、标准制定、成果应用、技能培训及技术咨询等相关工作。

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