《数字孪生电网白皮书》之二：概念及内涵

导读：由工业4.0研究院编写，数字孪生体联盟发布的《数字孪生电网白皮书》于2021年7月公布，引起了很大的反响。为了便于大家进一步探讨交流，计划分10期全文在“数字孪生电网”公众号刊登所有内容。

工业4.0研究院的分析显示，电网行业具有价值较高、技术要求不复杂等特点，非常适合作为数字孪生体应用的先导性场景。部分电力企业虽然引入了数字孪生体技术，但主要应用在发电厂和配电厂的数字孪生化，简单讲即为可视化，其他场景的应用存在各种各样的问题，并未形成全局和全生命周期的应用。

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，大部分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。

图表 2 数字孪生电网基本图示

具体来讲，目前电网行业主要有三方面的挑战：

一是缺乏理论支撑。对于什么是数字孪生电网缺乏系统和统一的认知，甚至于有时候还是互相矛盾的说法，其知识大都来自于国防领域或航空航天，并不适合电网这样的模块化特征较为明显的领域。

二是缺乏系统的规划。多家电网公司的调研显示，各家公司大都采用供应商提供的资料做规划，因此往往陷入供应商埋下的坑中，难以响应企业经营中创新的需要。

三是现有技术风险巨大。从各电网公司采用的数字孪生体解决方案来看，大部分采用了游戏引擎（例如Unity、UE等）和消费互联网技术（例如数据中台等），这在解决管理信息化方面能起到一定作用，但不太容易满足电网公司精细化或精准化管理等高级需求。

表格 2 主要电力公司数字孪生体应用情况

经过全面系统的研究，工业4.0研究院率先提出了完整的 “数字孪生电网”（DTG，Digital Twin Grid）概念，广义上指电力行业的数字孪生体应用，狭义上指从发电、输电、配电和用电全生命周期场景下的数字孪生体应用。

数字孪生电网定义如下：

数字孪生电网是基于数字孪生基础设施的电网数字化转型方法，通过在数字空间建设电网、环境、人员和业务四要素，实现数据驱动的全局、全生命周期的数字孪生体，从而达到不断改善的应用目的。

跟行业内其他定义不同，工业4.0研究院给出的数字孪生电网定义，引入了数字孪生基础设施，以解决平台烟囱的弊端。跟现有的电力企业高度集成的数字孪生体实践不同，数字孪生电网更强调模块化和开放架构，这有助于形成可持续改进的技术体系，实现“前向兼容”的目标。

另外，数字孪生电网采用了实体化的方法，能够固化各种数字孪生化成果，有助于技术专业化分工形成，最终各个模块可以独立进行优化改进，避免了技术体系的复杂性，导致管理成本过高和过于复杂，从而无法实现预定的可持续改进要求。

必须指出的一点是，数字孪生电网概念和体系还在建设初期，在实际应用中既要不断改进，以适配应用场景需要，又要不断修正调整，为电网行业的生产经营提供价值。

简而言之，数字孪生电网相关理论研究还需要持续开展，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。