2002年，密歇根大學(xué)的邁克爾格里夫斯教授提出了數(shù)字孿生這個(gè)詞。近年來(lái)，數(shù)字孿生多次被高德納公司列為“十大戰(zhàn)略技術(shù)趨勢(shì)”(2017、2018和2019年)。目前，對(duì)數(shù)字孿生的研究層出不窮，涉及的領(lǐng)域逐漸從最初的航空航天領(lǐng)域擴(kuò)展到制造、導(dǎo)航、汽車、石油等領(lǐng)域。
數(shù)字孿生也可以應(yīng)用于能源系統(tǒng)。盧強(qiáng)院士早在2000年就提出了數(shù)字電力系統(tǒng)的概念，其實(shí)質(zhì)是構(gòu)建電力系統(tǒng)的數(shù)字孿生兄弟。
能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字孿生的定義
結(jié)合數(shù)字孿生的定義和能源互聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)，充分利用能源互聯(lián)網(wǎng)的物理模型、在線測(cè)量數(shù)據(jù)和歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)。同時(shí)，能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字孿生整合了電、流、熱、計(jì)算機(jī)、通信、氣候和經(jīng)濟(jì)等多學(xué)科知識(shí)?？梢詫⒛茉椿ヂ?lián)網(wǎng)的數(shù)字孿生定義為一個(gè)多物理、多時(shí)空尺度、多概率的模擬過(guò)程。通過(guò)將能源互聯(lián)網(wǎng)映射到虛擬空間，反映了能源互聯(lián)網(wǎng)的整個(gè)生命周期過(guò)程。需要強(qiáng)調(diào)的是：1)雙向數(shù)據(jù)交互是數(shù)字孿生的關(guān)鍵特征，但對(duì)于變化緩慢的物理對(duì)象，不需要高頻實(shí)時(shí)交互，只要數(shù)字空間中的模型反映了當(dāng)前能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的拓?fù)浜蛥?shù)；
2)能源互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字孿生兄弟不應(yīng)狹隘地理解為在線建模和仿真，而應(yīng)僅服務(wù)于實(shí)時(shí)控制。數(shù)字孿生可以在物理對(duì)象生命周期的任何時(shí)間尺度上影響它們的行為或發(fā)展軌跡。例如，利用數(shù)字雙生技術(shù)規(guī)劃能源互聯(lián)網(wǎng)，規(guī)劃成果的實(shí)施實(shí)際上改變了能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展軌跡。
能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字孿生兄弟的構(gòu)建及可能應(yīng)用
能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化雙生子建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)包括物理系統(tǒng)的測(cè)量感知、數(shù)字空間建模、仿真分析與決策、云計(jì)算環(huán)境。
1)測(cè)量感知是分析和控制能源互聯(lián)網(wǎng)物理實(shí)體的前提。因此，需要在物理系統(tǒng)中布置許多傳感器，并且需要解決一系列與數(shù)據(jù)測(cè)量、傳輸、處理、存儲(chǔ)和搜索相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題。
2)如何在數(shù)字空間中模擬能源互聯(lián)網(wǎng)取決于應(yīng)用需求。不同類型的數(shù)學(xué)模型可以反映物理實(shí)體的不同時(shí)間尺度和空間尺度的特征，只要這些特征與物理實(shí)體的當(dāng)前狀態(tài)同步。
3)在仿真分析的決策部分，首先對(duì)數(shù)字空間中的能源互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，然后通過(guò)仿真驗(yàn)證決策的合理性和有效性，然后在數(shù)字能源互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行復(fù)雜和不確定場(chǎng)景的沙盤推演，最后得到合理的決策指令并發(fā)送給物理系統(tǒng)。
4)云計(jì)算環(huán)境是連接物理系統(tǒng)和數(shù)字空間的橋梁，利用掌握的能源互聯(lián)網(wǎng)物理規(guī)律和傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)，借助大數(shù)據(jù)分析和高性能仿真技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字建模和仿真。計(jì)算結(jié)果可以實(shí)時(shí)反饋給物理系統(tǒng)，傳感器數(shù)據(jù)也可以實(shí)時(shí)傳輸給數(shù)字圖像，實(shí)現(xiàn)同步。
數(shù)字孿生可能在能源互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)劃、運(yùn)營(yíng)和監(jiān)控中發(fā)揮重要作用。數(shù)字孿生可以提高能源互聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)控水平，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行中的異常環(huán)節(jié)，有助于實(shí)現(xiàn)基于能源互聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)的準(zhǔn)確運(yùn)行、維護(hù)和優(yōu)化。
相信在未來(lái)，能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字孿生將成為能源互聯(lián)網(wǎng)主要發(fā)展模式。
