数字孪生

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。

IEEE PES电力设备数字孪生工作组（以下简称“工作组”）是由IEEE PES输配电技术委员会（中国）联合北美对口输配电技术委员会(IEEE PES Transmission & Distribution Committee)共同组建的IEEE电力与能源领域首个研究数字孪生技术的联合工作组，已于2022年3月正式获批成立，现有首批国内成员单位和专家三十余名、国外专家十余名（附件1）。

基于时空人工智能和数字孪生两大技术，维智科技在张江人工智能岛构建园区级大空间1:1底座及元宇宙场景应用，融和动态和基础地理时空数据和园区的企业、商业和配套基础数据，通过高精地图采集、空间计算和定位、数据接口，云渲染等技术，完善元宇宙基础设施和更新迭代，通过园区治理云平台实时计算智能设备在物理空间中的位置和姿态，从而完成虚拟内容在真实空间中的渲染呈现，打造虚实融合的元宇宙体验。

近年来，南方电网正在加速推进数字电网建设。“十四五”期间，南网将投资6700亿元，推进数字电网建设和现代化电网进程，推动新型电力系统构建。

为促进数字孪生城市领域高质量发展，延续《数字孪生城市应用案例汇编（2020年）》已有研究成果，宣传推广一批创新性强、具有示范效应的优秀案例，为各部委及地方政府推动数字孪生城市建设提供有力支撑，中国信息通信研究院与中国互联网协会数字孪生技术应用工作委员会成立联合项目组，开展全国数字孪生城市典型应用案例征集活动。历时半年时间，经过前期征集、组织座谈、初期筛选、专家评议等环节，从案例的技术能力、应用场景、应用成效等维度，在近百个案例中遴选出54个应用场景案例并汇编成册，案例涉及北京、上海、天津、重庆、广东、浙江等19个省（市），覆盖园区（新区）综合治理、一网统管类、安全应急类、交通物流类、文体旅游类、能源类等场景，以期为国家及地方政府建设数字孪生城市提供有力借鉴。

本项目属于能源动力与信息技术交叉领域。 当前，我国正以“清洁低碳、安全高效”为目标推进能源生产与消费革命，并大力发展“互联网+”智慧能源以实现多元化能源系统的供需动态平衡。依托热电联产机组，在工业园区内建设集中式蒸汽热网公用基础设施，能显著提升工业园区能源效率，降低工业用能成本，减少环境污染，这同时也对工业园区供热系统的安全性、可靠性、供汽品质、能效提出了更高要求。本项目基于工业互联网、大数据、人工智能和建模仿真等新一代信息技术研制了信息系统与物理系统融合的智慧蒸汽热网运行调控平台。采用“基于数字孪生模型的预测，基于预测的决策”的技术路线，构建了“物联感知-建模仿真-状态分析-优化决策-精准调控”的智慧互联蒸汽热网系统。基于工业互联网对复杂系统的连接能力，工业大数据和工业机理模型相结合的分析能力，智能并行计算的定量寻优能力，本项目实现了大型工业园区多源环状蒸汽热网系统的全时空感知、全要素联动、全过程优化。

本项目英雄商办地块宗地总面积3.3万㎡，总建筑面积14.6万㎡，东至祁连山路，西至方渠路，南至真南路，北至永登路。本项目园区建设2019年1月初开工，至2019年10月底交付自用，12月底整体完工；2019至2022期间分期建设桃浦智慧园区信息化新基建与应用，并于运营期间持续迭代平台能力与园区应用场景。本项目在集团致力打造国际创新合作示范平台、技术转移平台、创新孵化平台的背景下，通过产业互联往及数字新基建技术，在桃浦智创城园区构建数字化转型样板，打造一个集成节能智控、立体安防、智慧运维、交通优化、敏捷服务等一专多能的数字孪生运营平台，为园区内建设智慧建筑群打造一个优良的示范性项目，并为园区开发建设、运营管理提供更加高效和高质量的数据驱动、孪生使能与中台沉淀的园区数字化转型解决方案。

本书通过精准调研，以详实的数据，分析了数字李生及数字李生工业软件的国内外发展现状;从不同视角，厘清需求，给出了数字李生工业软件的参考架构;并深入行业，介绍了目前中国数字李生工业软件平台和应用案例;最后从规范化、智能化、平台化、生态化四个方面，展望了数字李生工业软件未来的发展方向。

本项目应用于河南省平顶山市一种轮毂高度170m的新型风电塔，通过使用风电场全生命周期数字孪生平台，实现从设计校核到施工监测到后期的运维监测。该项目通过仿真设计确定风电场结构和施工设备的安全使用范围，作为智慧施工模块的安全阈值；运用智慧施工监测模块辅助施工，提供实时提升状态和塔筒姿态供操作方实时调整，保证施工质量，最终施工结束后整个结构的垂直度仅偏移0.07°，远远低于设计限值；基于仿真平台开展使用状态仿真分析，从数据中发现结构缺陷，提出优化建议，确保结构安全。

自国家发改委批复同意设立广西百色生态型铝产业示范基地以来，百色市致力于煤电铝一体化项目实施以及区域电网建设推进。面对构建完整精深加工铝产业链条的目标以及传统制造业数字化智能化转型的需求，本项目充分应用智能物联、边缘计算、数字孪生等数字技术，并依据现有生产线的生产逻辑、工艺流程等自主搭建契合电厂+铝厂的完整指标体系，为位于广西省百色市的吉利百矿集团有限公司打造了集“基地-工厂-车间-产线-设备”的全域数字孪生管控平台。平台系统通过数字孪生镜像能力对基地进行点位映射，以全场景可视化的方式还原呈现基地运行状态；通过实时监测预警、第一人称漫游巡视、模拟仿真、故障诊断预测等核心功能为电铝产业向集约化、数字化、智能化转型高效赋能。