《数字孪生电网白皮书》之四：1.0到3.0的演进

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研究院把数字孪生电网分为三个阶段，其基础设施、平台和应用在不同阶段具有不同的要求，分别称之为1.0、2.0和3.0阶段，体现了数字孪生电网可持续改进的核心价值。

表格 3 数字孪生电网1.0-3.0演进

数字孪生电网1.0

当前电网行业的目标是建设数字孪生电网1.0，它的成功将影响2.0和3.0的基础是否坚实，可持续改进的目标能否实现。数字孪生电网1.0核心任务是完成电网、环境、人员和业务四要素的建设任务，这也是数字孪生电网建设的起点，它决定了数字化转型的基本技术路径和方法。

在基础设施方面，应搭建好数字孪生基础设施框架，完成初级的数字孪生化（即DTL1）,这个阶段的数字孪生化要求是几何形状。

需要指出的是，DTL1对建模要求是基本的，是不是建立人感觉真实的游戏模型，并不是必须的，而且有的时候会加大数字孪生基础设施的数据量，影响未来进一步数字孪生化。

在数字孪生电网1.0阶段，应该把开发平台、开源社区和场景编排等基本功能建设完成，以便电网企业在其上根据场景开发相关应用。从应用开发的重点来讲，应重点突破资产管理的难点，利用数字孪生基础设施建设的契机，争取降低数字孪生资产管理的成本，形成规模化应用的局面。

数字孪生电网2.0

只有搭建好数字孪生电网的基本架构，才可能推进2.0的建设工作。这个时期工作的核心任务为实现全局数据机制，这是能否发挥数字孪生基础设施和数字孪生体平台的潜能的标识，同时也能够验证数字孪生体应用是否繁荣。

在数字孪生电网1.0基础上，可以为数字孪生基础设施引入GIS、室内定位等数据，加强电网、环境、人员和业务四要素的数字孪生化水平。工业4.0研究院分析认为，数字孪生电网2.0阶段可以实现DTL2-3，这将推动数字孪生平台进入到一个新水平和阶段。

随着数字孪生基础设施的完善和丰富，数字孪生体平台将能够实现类似操作系统的即插即用，也就是可以实现各种能力的简单获得，同时便于针对大量的应用场景进行配置，而不是个性化开发。跟其他非标数字孪生体应用场景不同，电网行业属于集中式统一管理的网络型企业，较容易统一采购和建设，因此其数字孪生体平台需要建设的场景并不多，即便场景较多，也容易最终实现覆盖。

在数字孪生电网2.0阶段，由于数据较为丰富，平台功能较为强大，可以重点解决全局优化的问题，开发一些关键的全局优化的数字孪生体应用。针对发电、输电、变电、配电和用电的一些较大范围的优化工作，诸如为了满足碳达峰等要求，可以充分发挥数字孪生电网2.0的价值。

数字孪生电网3.0

工业4.0研究院分析显示，数字孪生电网1.0和2.0大致需要五年左右的时间实现，接下来可以基于已经建成的基础设施和平台不断改进能力，不断完善相关数据机制，最终满足深度学习分析所要求的数据规模性，形成真正的“深度数字孪生体”（Deep Digital Twin）应用。

斯坦福大学李飞飞针对二维图像，建立了深度学习基础设施ImageNet，大大推进了新一代人工智能的进步和发展。随着深度数字孪生体理论的发展，麻省理工学院和工业4.0研究院等机构正在研究DigitaltwinNet，希望为三维或多维的数字模型建立深度学习机制。

如果深度数字孪生理论在五年内得到突破，那么数字孪生电网3.0将是深度学习所驱动的，这将大大提升其智能化程度，达到真正的智能化决策，按照数字孪生电网理论研究所显示，3.0阶段能实现全局和全生命周期数据机制。

对于数字孪生电网3.0阶段的基础设施，应全面建设点云驱动的数字孪生化流程，实现数据自动化目标，降低数字孪生电网建设的成本，实现全面数字化转型目标。如果数字孪生基础设施可以达到这样的目标，数字孪生体平台将拥有无穷无尽的数据来构建能力，会吸引一定规模的开发者，并具有持续改善能力。

在此基础上，数字孪生电网3.0将重点实现全生命周期的应用开发，为真正的无人值守或源网荷储一体化实现提供基本条件。对于目前电网行业所提出的一些目标，现有研究还不够，技术也不成熟，在最近几年不太可能满足。

行业人士需要多一些耐心，把数字孪生电网的理论研究工作做好，同时把数字孪生基础设施打造起来，拥有了足够多的数据，才可能实现数字孪生电网更高级的目标。