报告概述

到 2034 年，全球电力市场数字孪生市场规模的价值预计将从 2024 年的24 亿美元增至约373 亿美元，在预测期内以复合年增长率 31.4% 的速度增长。 2025 年至 2034 年。2024 年，北美占据主导市场地位，占据34.2%以上份额，收入8 亿美元。

电力市场中的数字孪生代表了虚拟副本在监控、模拟和优化发电、输电和配电系统方面的应用。这些通过传感器网络和物联网集成构建的数字模型可以实现物理基础设施的实时镜像。公用事业公司利用这些工具来增强规划、快速故障检测和可再生能源集成，支持现代电网不断变化的需求。

市场扩张的主要驱动因素包括向“Energy4.0”的转变，其特点是工业物联网、人工智能、机器学习和云计算的融合。这种协同作用推动了发电厂和电网系统的先进资产监控、需求预测和预测性维护。

根据 Market.us 的研究，在各行业加速数字化转型的推动下，全球数字孪生市场正在经历前所未有的增长。 2024 年，该市场估值约为172 亿美元，预计到 2033 年将达到近5229 亿美元，在预测期内以 46.1% 的惊人复合年增长率扩张。

投资机会可以在多个领域找到，包括用于模拟和分析的软件平台、物联网基础设施部署、数字孪生即服务为智能电网、可再生能源量身定制的产品和解决方案e 能源整合和规划工具。从区域来看，随着监管对电网现代化的支持，亚太市场正在迅速崛起。

实施数字孪生的商业利益是显而易见的：提高资产性能、降低运营成本、更好地整合可再生能源、增强电网可靠性以及加强对监管标准的合规性。仿真驱动的决策支持更快地响应需求波动和中断情况。

关键要点

• 全球电力数字孪生市场预计将从 2024 年的24 亿美元增长到约373 亿美元 2034 年，预计 2025 年至 2034 年复合年增长率将达到 31.4%。
• 2024 年，北美以 34.2% 的份额引领市场，创造了约8 亿美元的收入。
• 美国。仅市场就达到7.4亿美元，并且在大规模智能电网部署和可再生能源监测的推动下，预计将以复合年增长率29.3%的速度扩张。
• 系统解决方案由于其全面的建模和仿真能力，在2024年按解决方案类型主导市场，占43.6%。
• 按部署来看， 本地部署部分占据65.9%份额，反映出公用事业公司对数据安全和基础设施控制的强烈偏好。
• 电网优化成为领先的应用程序，占据29.4%份额，因为电力提供商利用数字孪生来实现实时电网可靠性和效率。
• 发电部分主导了最终用户的采用，贡献了58.2% 份额，由预测性维护、资产性能分析的需求推动和运营效率。

美国市场主导地位

2024 年美国电力数字孪生市场估值为8.7 亿美元，预计将从 2029 年27 亿美元增加到约美元到 2034 年，预计将达到 97 亿美元，预计 2025 年至 2034 年复合年增长率为 29.3%。

2024 年，北美占据主导市场地位，占据超过34.2%份额，收入8 亿美元。这种领先地位很大程度上是由该地区加速的电网现代化努力以及跨电力公司智能能源系统的整合所推动的。

尤其是美国，在监管要求、脱碳目标和老化电网挑战的推动下，电力基础设施数字化转型得到了大力推动。数字孪生正在被广泛采用在此环境中模拟、预测和优化电力运营，特别是电网弹性、预测性维护和实时资产监控。

摘要 - 区域细分（2024 年）

此外，大型科技公司的存在北美的能源解决方案提供商促进了早期采用和更快的创新周期。这些公司正在积极与公用事业公司合作，提供结合了人工智能、物联网和实时分析的先进数字孪生平台。基于云的部署模型，加上该地区成熟的IT基础设施，使实施更加高效。

通过解决方案分析

2024年，系统细分占据了主导市场地位，占据了超过43.6%份额。这种领先地位源于系统解决方案将多个组件和流程集成为统一数字表示的能力。这种系统级数字孪生在电力和公用事业领域得到广泛采用，在这些领域，从发电到配电的完整网络监控至关重要。

通过提供实时模拟和预测见解，这些平台能够实现运营商可以预测故障、平衡负载并优化整体电网性能，这使得它们优于较窄的组件或流程解决方案。此外，系统细分市场受益于其在大型基础设施项目中的适用性。

组织对资产交互的全面可见性的需求，特别是在智能电网现代化和可再生能源集成项目中，加速了系统孪生的部署。这些解决方案支持实时数据集成、人工智能驱动的分析和场景规划，从而提高运营效率和可靠性。

比较细分摘要

按部署分析

2024 年，本地部署细分市场占据了主导市场地位，占据了65.9% 的份额。这种偏好反映了电力和公用事业部门保留对关键基础设施控制权的趋势。本地数字孪生系统提供直接资产管理，使公用事业公司能够在其数据中心内托管模拟平台。

这种安排满足严格的监管要求，并坚决解决网络安全问题s，因为组织保持对敏感网格数据的完全控制。对现有 IT 环境和遗留系统的大量投资也有利于本地部署，因为与内部平台的集成和共置可以减少延迟并提高实时响应能力。

此外，从长远来看，本地系统通常被认为更具成本效益。虽然前期资本支出很大，但与经常性云订阅费用相比，这种方法可以提供更高的成本可预测性和更轻松的预算规划。性能可预测性和最小延迟对于网格运营至关重要 - 在私有基础设施中更可靠地实现这些属性。

比较细分摘要

按应用程序分析

2024 年，网格优化细分市场占据主导市场地位，占据29.4% 份额。该细分市场使公用事业公司能够在日益复杂的情况下保持电网稳定性，从而引领了电力市场的数字孪生。随着间歇性可再生能源（例如太阳能和风能）的不断整合以及电力需求的不断增长，公用事业公司正在部署数字孪生来实时模拟电网行为并虚拟测试场景。

这些系统可提供对电压波动、负载平衡的主动洞察和电网压力，有助于预防停电并优化资产利用率，例如平衡分布式能源的需求和供应。

此外，电网优化解决方案的吸引力在于其融合人工智能、物联网和大数据分析的能力。 Platforms now ingest live telemetry from transformer stations, smart meters, and energy storage systems.这种连续数据流支持动态建模，可以在中断升级之前重新路由或隔离网络部分。

比较细分摘要

按最终用户分析

2024年，发电细分市场占据主导市场地位，占据超过58.2%份额。这种主导地位归因于数字孪生在涡轮机、锅炉、太阳能发电厂和风电场等发电资产中的广泛使用。

运营商依靠这些虚拟副本来进行实时性能监控、测试新的控制策略以及在实际部署之前优化运营输出——尤其是在可再生能源和微电网环境中。通过模拟发电厂内复杂的交互，数字孪生可帮助团队微调生产参数、提高燃油效率并延长设备使用寿命。

因此，它们使发电机能够可靠地满足不断增长的需求，同时降低成本和碳足迹。此外，发电部门受益于其早期采用数字孪生技术来应对监管压力和资产现代化目标。

发电厂（尤其是在成熟市场）拥有大量资本密集型资产，意外停机可能会造成重大损失。数字孪生现在通常用于涡轮机和锅炉级别的预测性维护、异常检测和性能预测。

比较细分摘要

主要细分市场

按解决方案

• 组件
• 流程
• 系统

按部署

• 云
• 本地

按应用程序

• 资产管理
• 电网优化
• 预测性维护
• 负载预测
• 其他

按最终用户

• 电源发电
• 传输和分布
• 公用事业

主要地区和国家

• 北美
  • 美国
  • 加拿大
• 欧洲
  • 德国
  • 法国
  • 英国
  • 西班牙
  • 意大利
  • 俄罗斯
  • 荷兰
  • 欧洲其他地区
• 亚太地区
  • 中国
  • 日本
  • 南部韩国
  • 印度
  • 澳大利亚
  • 新加坡
  • 泰国
  • 越南
  • 拉丁美洲其他地区
• 拉丁美洲
  • 巴西
  • 墨西哥
  • 拉丁美洲其他地区美国
• 中东和非洲
  • 南非
  • 沙特阿拉伯
  • 阿联酋
  • 中东和非洲其他地区

新兴趋势

人工智能与物联网实时融合优化

电力行业的数字孪生越来越多地将人工智能与物联网数据相结合，以实现实时监控监督和控制。传感器从变电站、变压器和风电场收集连续数据。人工智能处理这些数据，使数字孪生能够预测设备故障并主动优化资产性能，从而减少计划外停机并延长资产寿命。多个行业报告都注意到了这一趋势。

这种整合还支持可持续发展目标。例如，风力涡轮机的数字孪生使用实时环境传感器数据来模拟和调整功率输出，最大限度地减少磨损并改善可再生能源集成。人工智能+物联网带来的更智能的实时分析正在重塑电力运营商平衡电网稳定性与绿色能源采用的方式。

驱动因素

分布式能源（DER）的兴起

推动数字孪生采用的主要力量之一是由于分布式能源的增加而导致电力系统变得越来越复杂。屋顶太阳能装置、电池存储，而电动汽车充电站正在使能量流变得更加动态且难以预测。数字孪生提供了一个急需的虚拟环境来模拟这些不断变化的行为。

公用事业公司现在依靠这些虚拟系统来优化电网运营、改进资产规划并减少能源损失。对整个分布式网络进行建模的能力实际上有助于识别系统风险、测试对故障的响应以及规划未来的扩展，而不会中断实际操作。

约束

数据复杂性和集成障碍

数字孪生的有效性取决于来自不同来源（OT、SCADA、物联网、天气馈送）的数据的质量和互操作性。许多公用事业公司在收集一致、干净的数据并将其无缝集成方面面临着重大挑战。不准确或分散的数据可能会影响模拟准确性和运营决策。

遗留问题资产管理系统和专有协议使集成变得更加复杂。将现实世界的设备连接到数字环境所涉及的复杂性往往会导致更高的实施成本和更长的部署周期，从而减缓跨地区的采用速度。

机遇

混合云和边缘部署模型

云计算和边缘技术相结合来部署数字孪生是一个充满希望的机会。靠近物理资产的边缘设备可以在本地处理数据并实现快速决策，而云平台则支持跨多个位置的大规模分析和模拟。

这种混合模型提高了灵活性和可扩展性。它还支持新的服务交付模式，公用事业公司可以按需访问数字孪生功能，从而减少对 IT 基础设施的大量前期投资。这些方法使数字孪生技术更容易被使用规模较小的公用事业公司和发展中的电力市场。

挑战

网络安全和劳动力技能差距

随着数字孪生成为电网运营不可或缺的一部分，它们引入了容易受到网络事件影响的新攻击面。智能电网网络安全研究强调了这些威胁，并呼吁使用数字孪生环境进行严格测试，以解决弹性差距。

同时，行业调查显示，尽管超过 92% 的能源公用事业公司认识到劳动力再培训至关重要，但只有 29% 投资于培训计划。缺乏精通电力系统和高级分析的专业人员，阻碍了数字孪生计划的采用并削弱了数字孪生计划的有效性。

关键参与者分析

GEVernovaInc.将自己定位为数字孪生技术的先驱，部署人工智能和机器学习驱动的技术超过7,000关键电网资产的模型。 2025 年，它通过新的逆变器软件更新继续扩展其平台，并通过在美国设施投资近6 亿美元以及与麻省理工学院建立多年联盟来加速数字基础设施创新来加强其能源生态系统。

西门子公司于 2025 年 3 月完成了对仿真软件公司 AltairEngineering 的里程碑式收购。此举价值约100 亿美元，整合了高性能计算、机械和电磁仿真工具直接集成到西门子的 Xcelerator 平台中，巩固了其在工业和生命科学领域的数字孪生领导地位。

施耐德电气于 2025 年初与 ETAP 和 NVIDIA 联手，推出了专为人工智能数据中心量身定制的尖端数字孪生。该模型基于 NVIDIA Omniverse 构建，提供机械的集成仿真... Limited

FlexGen Power Systems, Inc.

Enel X S.r.l.

Neara Inc.

其他

近期进展

• 2024 年 2 月，推出了名为 GridBeats 的综合软件套件，以实现电网运营现代化。该套件集成了跨变电站和区域运营的人工智能/机器学习驱动的自动化和基于数字孪生的控制。它旨在通过软件定义的自动化和改进的可见性来增强电网的弹性。