上海电力大学杨秀：数字孪生技术在智能配电网中的融合创新-北极星输配电网

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数字孪生技术在工业制造业被提出及广泛应用后，也传入了电力行业。近两年间，数字孪生技术在配电及变电相关领域得到了应用。但由于电力系统与传统工业制造业存在比较大的差异，那么，数字孪生技术该如何在电力系统中发挥作用呢？上海电力大学教授、上海能源电力科创中心副主任杨秀在第一届智能配电网建设研讨会发表了题为《数字孪生技术在智能配电网中的融合创新》的演讲，对数字孪生技术在智能配电网中的应用进行了展望。

北极星电力网联合国网浙江省电力有限公司电力科学研究院于2020年10月29日至30日在浙江杭州举办以“能源智慧物联，配电技术创新”为主题的“第一届智能配电网建设研讨会”。北极星电力网全程直播》》》

文字实录：

数字孪生的内涵

数字孪生是运用感知、计算、建模等技术，通过软件定义，对物理空间进行描述、诊断、预测和决策，进而实现赛博空间交互映射。一个典型的数字孪生系统包括用户域、数字孪生体、测量与控制实体、现实物理域现实物理域和跨域功能实体共五个层次。

数字孪生在工业制造业的应用案例

在数字孪生技术应用到工业制造业领域的典型案例中，西门子借助 Tecnomatix 软件打造虚拟工厂和数字工厂，利用物理实体和虚拟空间的动态交互，根据二者的实时映射，调整生产工艺、优化生产参数最终提高生产效率和管理水平，并实现创新。

在基于Tecnomatix的物流与物料流仿真平台中，借助离散事件仿真与统计分析功能，优化物料处理、物流、设备利用率以及人力需求。可以借此快速查找瓶颈、验证已运送的物料，并了解多个流程替代方案的长期资源利用率。具有面向对象的三维建模功能的随机工具可提高制造精度和效率，同时增加生产量并改善整体系统性能。

基于数字孪生的电网架构与技术要点

基于数字孪生的智能电网架构主要包括物理电网、感知层、传输层、数据层、平台层和应用层，物理电网即物理世界，感知层和传输层共同构建了数字孪生交互通道，数据层完成了物理电网的数字化建模和数据处理，平台层承载着孪生电网所在的数字世界，应用层完成企业运营、电网运营等综合服务。各层之间相互协同，共同支撑数字电网各项业务、服务和应用。

基于数字孪生的智能电网的技术要点主要包括业务数字运营，电力智慧大脑，电网数字模型，数据中心技术，异构通信技术，智能传感技术。业务数字运营即实现电网资源配置自动优化和自动导航，实现数字化运营管理；电力智慧大脑即实现智能决策、自我优化、虚实迭代的总控中心；电网数字模型反映了物理电网的元素组成、运行动态和决策影响，是数字电网由实到虚的结果和由虚到实的基石；数据中心技术即数据的汇聚、治理、挖掘、共享中心，实现超大规模全量多源数据的安全存储、高效读取、为数字电网智慧平台优化决策提供精细的数据要素；异构通信技术即在异构融合的通信网络架构下，支撑数字电网虚实映射、双向交互、协同优化，实现物理电网的全要素数字化和全状态实时化；智能传感技术实时的智能传感技术对虚拟电网对物理电网的全息复制和动态调整至关重要。

数字孪生在智能电网应用展望

在应用展望方面，数字孪生在虚拟电厂、需求响应、负荷预测与辨识都能发挥极大的效用。

从虚拟电厂上来说，随着数字孪生技术的日益成熟，加之云计算、通信技术的快速发展，基于数字孪生的虚拟电厂技术将在实现电源侧的多能互补、负荷侧灵活互动，对电网提供调峰、调频、备用等方面发挥更大作用。

从空调负荷数字建模和调度仿真上来说，通过数字孪生技术，借助于物联网和大数据技术，通过采集有限的物理传感器指标的直接数据，并借助大样本库，通过机器学习推测出一些原本无法直接测量的指标，以此建立具有更高准确性的空调负荷模型；通过数字孪生技术，将物理设备的各种属性映射到虚拟空间中，形成可拆解、可复制、可转移、可修改、可删除、可重复操作的数字镜像，建立更加精确的空调负荷模型、家庭负荷模型乃至整个电力系统的数字模型，进行更为符合实际环境的调度仿真验证。

从负荷预测与辨识上来说，利用数字孪生系统高度智能水平、数字孪生系统极快运行速度、数字孪生系统极强运行能力，可为负荷预测与辨识提供多维度全视角的实时数据；可实现实时风险评估与负荷预测；辨识可赋予负荷预测系统更全面、更高阶的能力，构建更为复杂的应用场景。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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