新型电力系统孪生构建与应用报告

中国电机工程学会团队对数字李生概念的理解

数字李生是利用对象的物理或数学模型，在数字空间中实时、形象、完整地描述和再现物理实体（如能源电力系统）的运行状态、环境信息、经济管理、环保指标等。其核心特征包括可假设性、可解释性、可预测性、可互动性和可视性。数字李生技术的核心在于正确性、建模与仿真有效性以及可重复性，能够弥补传统建模和未建模动态的不足。

数字李生技术助力新型电力系统建设

数字李生技术能够有效应对新型电力系统安全稳定分析与控制面临的挑战，如安全稳定控制措施失配、建模不准确、海量抽样效率低等。通过机理-数据混合驱动和实时模拟同步演化的仿真策略，数字李生技术能够实现在线策略校验，保证控制策略的有效性和鲁棒性。

当前新型电力系统数字李生的几个研究重点

1. 理论问题：物理实体与数字李生体自趋同与控制策略自趋优的双闭环一致收敛性证明。
2. 技术问题：
   • 二次融合自动建模技术：提高输配电电网及新能源设备的自动化建模程度。
   • 数字李生体在线更新技术：通过系统关键参数与运动模式的关系，实现数字李生体参数的在线更新。
   • 数学/数模一体化仿真技术：结合RT-LAB、RTDS、CloudPSS等工具，实现大规模交直流混联系统的建模仿真。
   • 数字李生构建工具：CloudPSS-XStudio平台提供高级应用UI支持，支持自定义和第三方应用，构建应用生态。
3. 其他：物联网技术、多时间尺度高性能仿真、数字化交付技术、虚拟化和容器技术、模型交换和互动、3D建模技术、仿真结果智能解析技术、智能决策等。

数字李生与AI的结合

数字李生与AI的结合能够实现新型电力系统的仿真智能，主要应用范式包括：

1. 智能仿真：通过仿真与AI融合，增强数字李生构建与应用的各个环节，实现自感知、自学习、自决策、自执行、自适应。
2. 仿真智能数字李生：结合大语言模型（如AzureOpenAI）和CloudPSS开源工具，实现接口自感知、方法自决策、算法自执行和业务自适应。

关键数据和研究结论

• 电磁暂态仿真技术性能指标：在电网A、B、C算例中，非编译预编译内核具备在线应用条件，单相控制物理过程耗时小于1秒。
• 智能仿真案例：图神经网络+虚拟量测生成、微分神经网络+端口特性动力学建模、对抗生成网络+运行场景定向生成、物理约束深度学习+动态安全评估、强化学习+暂态安全约束最优潮流等。
• 智能广域机器人（SmartWAR）：通过接入外部知识的问答、应用工具的智能体、代码理解与生成等技术，实现新型电力系统的仿真智能。

开放性生态的重要性

开放的生态是新型电力系统数字李生技术发展的必要条件，通过支持第三方开发，以互联网思维发展壮大，能够集众人智慧，集众家能力，实现更高效、更智能的电力系统管理。