数字孪生技术在智慧光伏产业中的应用

由于光伏发电是实现“双碳”战略目标的必要途径，因此近年来我国光伏产业快速发展，对数字化技术的应用和智慧光伏建设的需求也不断增加。我国“十四五”规划中也提出了要构建新一代信息技术、人工智能、新能源等一批新的增长引擎，促进数字经济和实体经济深度融合，推进新型工业化。而“数字孪生”作为新一代数字技术的集大成者，将之应用与光伏产业，是实现智慧光伏转型的必由之路。

1. 什么是数字孪生

数字孪生是物理世界在数字世界里的双胞胎，本质是数据加仿真的智能应用。数字孪生能够通过虚实映射实现在虚拟世界对生产过程、生产设备的描述、诊断、控制、预测来模拟现实世界的工业生产并辅助决策。

1. 数字孪生应用价值

数字孪生能够结合物联网系统使企业直观可视的对其系统、设备的运行情况进行实时洞察，其应用价值能够分为四个层次：一是虚实映射，即建立物理对象的虚拟映射数字孪生体；二是描述与监测，即在虚拟模型中实时反映物理对象的变化；三是异常诊断，即发生异常时能够自动诊断出原因；四是预测预警，即预测潜在风险，合理规划设备的维护以及生产计划。这四方面的应用价值的阶梯上升的，应用层面越高，对数字孪生的要求也就越高。

对于光伏行业来说，“数字孪生”的应用重点在于将光伏发电的全生命周期都要与安全生产相融合，其能够辨别光伏发电全过程的所有细节，掌握运行的所有参数，通过“大脑思考”的方式分析并判断发电过程中出现的各种问题，并将问题总结分析提醒，从而处理更加复杂的生产与安全管理问题。“数字孪生”最直观的应用是对光伏电站进行设备、环境全要素三维建模，助力打造智慧光伏电站。

1. 基于数字孪生的智慧光伏电站

伏锂码数字孪生智慧光伏电站通过光伏设备物联应用实现光伏电站全面感知，支持与业务监控系统联动，能够实现远程可视化监管、智能巡检，辅助光伏电站统一集控和管理决策。主要实施步骤包括三个方面：

1）数字孪生建模

例如通过伏锂码J3D数字孪生引擎对光伏电站的物理实体及场景进行三维建模与组合，并可以建立并编辑电站数据如光照度、辐照度、反照率、地平线阴影、气温等，可精细化计算光伏组件和阵列附近阴影，进行可视化模拟布置并最优方案，也可以自动创建直流电缆的布线模型。

2）真实数据绑定

基于物联网和系统接口可采集电站设备运行状态、系统、环境与电量等数据，将采集到的数据通过网络传输到云平台上并绑定到数字孪生场景对应的设备模型上进行可视化展示，就得到了真实的光伏电站虚拟映射模型。

3）孪生数据应用

采集并绑定的数据除了能够实现可视化展示与动态监控，还能基于数字技术实现设备的状态诊断、异常报警提醒、生产调试、安全控制、远程巡检、缺陷检测、AI诊断分析、发电量预测、等深度数据应用。