数字孪生助力新(xīn)型電(diàn)力系统认知决策新(xīn)发展

分(fēn)布时间：2023-08-24 发布人：admin

作(zuò)為(wèi)新(xīn)一代仿真决策系统，数字孪生通过构筑新(xīn)型電(diàn)力系统模型生成演进新(xīn)格局及搭建完备的关键技(jì )术體(tǐ)系，实现物(wù)理(lǐ)现实世界与数字虚拟世界精(jīng)准映射，支持从多(duō)尺度、多(duō)场景、多(duō)任務(wù)对新(xīn)型電(diàn)力系统进行认知决策，有(yǒu)效适应新(xīn)型電(diàn)力系统的发展，成為(wèi)推动新(xīn)型電(diàn)力系统建设的强大助力。 

数字孪生由数据基础层、模型演进层、算法學(xué)习层、交互展示层组成，贯穿从局部到整體(tǐ)、从认知到决策的全过程，在依托于模型生成演进框架完成对新(xīn)型電(diàn)力系统的精(jīng)准刻画及实时映射的同时，还需持续完善新(xīn)型電(diàn)力系统认知决策配套的关键技(jì )术體(tǐ)系，提升能(néng)源電(diàn)力系统的认知和决策的有(yǒu)效性，赋能(néng)系统的感知、表征、决策领域,增强系统可(kě)观、可(kě)知、可(kě)控能(néng)力, 并為(wèi)其他(tā)领域数字化、智能(néng)化转型提供可(kě)参考的技(jì )术范本。 

一方面，数字孪生搭建新(xīn)型電(diàn)力系统认知决策关键技(jì )术體(tǐ)系。广域多(duō)参量数据全息感知技(jì )术依托于先进传感器的研发，将物(wù)理(lǐ)现象转化為(wèi)数字信息，利用(yòng)高维数据空间的降维数值分(fēn)析和等效技(jì )术方法，实现多(duō)尺度时间-空间-参量的電(diàn)力系统全息数据感知，是实现数据感知处理(lǐ)的技(jì )术基石。 

多(duō)元异构主體(tǐ)的混合驱动模型构建与演进技(jì )术综合机理(lǐ)模型、数值仿真、大数据分(fēn)析、人工(gōng)智能(néng)等技(jì )术的長(cháng)处，基于机理(lǐ)与数据互相纠偏的内在逻辑，形成机理(lǐ)知识+数据驱动联合驱动的新(xīn)型電(diàn)力系统多(duō)元主體(tǐ)表征演进的理(lǐ)论和方法，是实现自我演进的技(jì )术内核。

大规模多(duō)层级多(duō)尺度推演任務(wù)的分(fēn)解协调及加速计算技(jì )术基于数字孪生云边协同的高性能(néng)计算框架和推演算法，实现多(duō)层级多(duō)尺度的复杂计算任務(wù)分(fēn)解和协调，形成高强度虚实互动的并行推演计算与算力动态分(fēn)配方法，是有(yǒu)效映射的技(jì )术保障。 

面向多(duō)场景需求的分(fēn)布式主體(tǐ)群體(tǐ)智能(néng)决策技(jì )术利用(yòng)复杂系统智能(néng)群體(tǐ)博弈和知识发现方法，达到電(diàn)力系统智能(néng)决策的自學(xué)习和自优化，并基于海量场景自动聚类方法选择新(xīn)型電(diàn)力系统的典型运行场景，形成面向多(duō)元主體(tǐ)复杂系统的高效运行策略，是优化决策的技(jì )术要点。

数据信息安(ān)全防御技(jì )术基于新(xīn)型密码的数据安(ān)全防护體(tǐ)系,形成分(fēn)布式纵深防御功能(néng)的信息安(ān)全威胁防御保护，实现信息安(ān)全计算功能(néng)的去中(zhōng)心化，充分(fēn)利用(yòng)“云-管-边-端”框架中(zhōng)各部分(fēn)的算力资源，保证网络边缘能(néng)量交换、数据交换的安(ān)全性，是安(ān)全运行的技(jì )术前提。 

可(kě)视化与虚实交互技(jì )术基于降维分(fēn)析及混合现实方法等可(kě)视化与虚实交互技(jì )术，结合三维建模等基础手段建立系统物(wù)理(lǐ)对象的实體(tǐ)模型，并针对实际系统各物(wù)理(lǐ)对象的运行特点，对其高维特征进行降维表达，构建物(wù)理(lǐ)和数字信息共存，并可(kě)实时互动的可(kě)视化环境，将虚拟的信息应用(yòng)到真实世界，实现现实和虚拟世界的有(yǒu)效合并，达到超越现实的感官體(tǐ)验，是服務(wù)实际需求、提高业務(wù)水平的技(jì )术手段。 

另一方面，数字孪生有(yǒu)效赋能(néng)新(xīn)型電(diàn)力系统感知、表征、决策领域。依托于上述技(jì )术體(tǐ)系，数字孪生在有(yǒu)效满足新(xīn)型電(diàn)力系统的认知决策需求的同时，可(kě)进一步激发新(xīn)型電(diàn)力系统在感知、表征、决策领域的潜在能(néng)力。 

赋能(néng)新(xīn)型電(diàn)力系统感知领域——增强系统“可(kě)观”能(néng)力。数字孪生的状态监测基于小(xiǎo)微传感、能(néng)源USB等量测装(zhuāng)置媒介，以数据安(ān)防与智能(néng)处理(lǐ)技(jì )术為(wèi)核心，在虚拟和现实世界间建立起依托于数据的信息桥梁。同时，数字孪生系统可(kě)基于量测数据的贡献度以及系统内含的物(wù)理(lǐ)机理(lǐ)，对系统信息的冗余度进行综合分(fēn)析，探究数据信息价值，合理(lǐ)规划量测设备的布局,增强系统状态感知能(néng)力。 

赋能(néng)新(xīn)型電(diàn)力系统表征领域——提升系统“可(kě)知”能(néng)力。随着分(fēn)布式资源的不断接入及社会行為(wèi)的影响加深，能(néng)源電(diàn)力系统复杂性愈发突出。其中(zhōng)，高度電(diàn)力電(diàn)子化的系统设备的运行机理(lǐ)和高度随机化的市场主體(tǐ)的行為(wèi)规律都表现出高维非線(xiàn)性特征，其具(jù)體(tǐ)特性仍有(yǒu)待深入研究。对此，遵循薛禹胜院士的整體(tǐ)还原思维，数字孪生系统可(kě)从整體(tǐ)上实现复杂能(néng)源電(diàn)力系统的信息保全，在局部模型的刻画上实现高维空间向低维平面的还原，在多(duō)时间尺度算法上将还原论拓展到非線(xiàn)性领域，把抽象复杂的运行特性转化為(wèi)可(kě)以认知的平面轨迹特征。 

赋能(néng)新(xīn)型電(diàn)力系统决策领域——加强系统“可(kě)控”能(néng)力。作(zuò)為(wèi)实际系统的虚拟映射，数字孪生系统积累大量实际系统运行数据，可(kě)根据需求对系统可(kě)能(néng)的运行轨迹进行模拟推演，天然具(jù)备成為(wèi)验证各种调度及控制算法的测试平台的条件。同时，数字孪生系统在与调度人员交互过程中(zhōng)，可(kě)对富含大量经验知识的调度指令进行有(yǒu)效學(xué)习，探讨调度经验的模型化表达，在数字孪生系统算法层中(zhōng)训练调度机器人，是实现人工(gōng)智能(néng)决策技(jì )术由以人為(wèi)主的辅助决策向以人為(wèi)辅的智能(néng)决策转变的重要途径。