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數字孿生助力新型電力系統認知決策新發(fā)展

分布時(shí)間：2023-08-24 發(fā)布人：admin

作為新一代仿真決策系統，數字孿生通過(guò)構筑新型電力系統模型生成演進(jìn)新格局及搭建完備的關(guān)鍵技術(shù)體系，實(shí)現物理現實(shí)世界與數字虛擬世界精準映射，支持從多尺度、多場(chǎng)景、多任務(wù)對新型電力系統進(jìn)行認知決策，有效適應新型電力系統的發(fā)展，成為推動(dòng)新型電力系統建設的強大助力。 

數字孿生由數據基礎層、模型演進(jìn)層、算法學(xué)習層、交互展示層組成，貫穿從局部到整體、從認知到?jīng)Q策的全過(guò)程，在依托于模型生成演進(jìn)框架完成對新型電力系統的精準刻畫(huà)及實(shí)時(shí)映射的同時(shí)，還需持續完善新型電力系統認知決策配套的關(guān)鍵技術(shù)體系，提升能源電力系統的認知和決策的有效性，賦能系統的感知、表征、決策領(lǐng)域,增強系統可觀(guān)、可知、可控能力, 并為其他領(lǐng)域數字化、智能化轉型提供可參考的技術(shù)范本。 

一方面，數字孿生搭建新型電力系統認知決策關(guān)鍵技術(shù)體系。廣域多參量數據全息感知技術(shù)依托于先進(jìn)傳感器的研發(fā)，將物理現象轉化為數字信息，利用高維數據空間的降維數值分析和等效技術(shù)方法，實(shí)現多尺度時(shí)間-空間-參量的電力系統全息數據感知，是實(shí)現數據感知處理的技術(shù)基石。 

多元異構主體的混合驅動(dòng)模型構建與演進(jìn)技術(shù)綜合機理模型、數值仿真、大數據分析、人工智能等技術(shù)的長(cháng)處，基于機理與數據互相糾偏的內在邏輯，形成機理知識+數據驅動(dòng)聯(lián)合驅動(dòng)的新型電力系統多元主體表征演進(jìn)的理論和方法，是實(shí)現自我演進(jìn)的技術(shù)內核。

大規模多層級多尺度推演任務(wù)的分解協(xié)調及加速計算技術(shù)基于數字孿生云邊協(xié)同的高性能計算框架和推演算法，實(shí)現多層級多尺度的復雜計算任務(wù)分解和協(xié)調，形成高強度虛實(shí)互動(dòng)的并行推演計算與算力動(dòng)態(tài)分配方法，是有效映射的技術(shù)保障。 

面向多場(chǎng)景需求的分布式主體群體智能決策技術(shù)利用復雜系統智能群體博弈和知識發(fā)現方法，達到電力系統智能決策的自學(xué)習和自?xún)?yōu)化，并基于海量場(chǎng)景自動(dòng)聚類(lèi)方法選擇新型電力系統的典型運行場(chǎng)景，形成面向多元主體復雜系統的高效運行策略，是優(yōu)化決策的技術(shù)要點(diǎn)。

數據信息安全防御技術(shù)基于新型密碼的數據安全防護體系,形成分布式縱深防御功能的信息安全威脅防御保護，實(shí)現信息安全計算功能的去中心化，充分利用“云-管-邊-端”框架中各部分的算力資源，保證網(wǎng)絡(luò )邊緣能量交換、數據交換的安全性，是安全運行的技術(shù)前提。 

可視化與虛實(shí)交互技術(shù)基于降維分析及混合現實(shí)方法等可視化與虛實(shí)交互技術(shù)，結合三維建模等基礎手段建立系統物理對象的實(shí)體模型，并針對實(shí)際系統各物理對象的運行特點(diǎn)，對其高維特征進(jìn)行降維表達，構建物理和數字信息共存，并可實(shí)時(shí)互動(dòng)的可視化環(huán)境，將虛擬的信息應用到真實(shí)世界，實(shí)現現實(shí)和虛擬世界的有效合并，達到超越現實(shí)的感官體驗，是服務(wù)實(shí)際需求、提高業(yè)務(wù)水平的技術(shù)手段。 

另一方面，數字孿生有效賦能新型電力系統感知、表征、決策領(lǐng)域。依托于上述技術(shù)體系，數字孿生在有效滿(mǎn)足新型電力系統的認知決策需求的同時(shí)，可進(jìn)一步激發(fā)新型電力系統在感知、表征、決策領(lǐng)域的潛在能力。 

賦能新型電力系統感知領(lǐng)域——增強系統“可觀(guān)”能力。數字孿生的狀態(tài)監測基于小微傳感、能源USB等量測裝置媒介，以數據安防與智能處理技術(shù)為核心，在虛擬和現實(shí)世界間建立起依托于數據的信息橋梁。同時(shí)，數字孿生系統可基于量測數據的貢獻度以及系統內含的物理機理，對系統信息的冗余度進(jìn)行綜合分析，探究數據信息價(jià)值，合理規劃量測設備的布局,增強系統狀態(tài)感知能力。 

賦能新型電力系統表征領(lǐng)域——提升系統“可知”能力。隨著(zhù)分布式資源的不斷接入及社會(huì )行為的影響加深，能源電力系統復雜性愈發(fā)突出。其中，高度電力電子化的系統設備的運行機理和高度隨機化的市場(chǎng)主體的行為規律都表現出高維非線(xiàn)性特征，其具體特性仍有待深入研究。對此，遵循薛禹勝院士的整體還原思維，數字孿生系統可從整體上實(shí)現復雜能源電力系統的信息保全，在局部模型的刻畫(huà)上實(shí)現高維空間向低維平面的還原，在多時(shí)間尺度算法上將還原論拓展到非線(xiàn)性領(lǐng)域，把抽象復雜的運行特性轉化為可以認知的平面軌跡特征。 

賦能新型電力系統決策領(lǐng)域——加強系統“可控”能力。作為實(shí)際系統的虛擬映射，數字孿生系統積累大量實(shí)際系統運行數據，可根據需求對系統可能的運行軌跡進(jìn)行模擬推演，天然具備成為驗證各種調度及控制算法的測試平臺的條件。同時(shí)，數字孿生系統在與調度人員交互過(guò)程中，可對富含大量經(jīng)驗知識的調度指令進(jìn)行有效學(xué)習，探討調度經(jīng)驗的模型化表達，在數字孿生系統算法層中訓練調度機器人，是實(shí)現人工智能決策技術(shù)由以人為主的輔助決策向以人為輔的智能決策轉變的重要途徑。