數字孿生已引起各行各業的重視，其中最受關注的行業是製造、城市管理、電力、醫療，用於支持智能製造、智慧城市、新型電力係統和精準醫療。在此介紹這四個行業的數字孿生應用。

　　數字孿生支撐智慧城市

　　在城市數字孿生建設方麵，新加坡走在前列。新加坡政府耗資7300萬新元，創建了整座城市的實時數字孿生，政府人員可以在政策真正實施之前，在數字孿生上進行虛擬實驗，並測試各種場景。新加坡城市數字孿生有如下特點：

　　（1）聯合協作。利益相關者都能夠訪問數字孿生。擁有權限安全、命名規範、數據標準和訪問許可的單一可信來源。

　　（2）數據準確和唯一性。隨著資產的構建、維護或更換，每個細節都必須更新，通過嵌入在基礎設施中的傳感器，數字孿生可以隨時保持數據更新，保證數據準確和唯一性。

　　（3）具有模擬和預測功能。可模擬物理資產所麵臨的場景，包括經濟、效率和環境影響。增強現實、三維可視化和現實建模等沉浸式體驗，為用戶提供了可操作的見解。

　　此外，英國在BIM基礎上建立一個公共基礎設施的國家數字孿生模型；意大利熱那亞市莫蘭迪橋倒塌後，創建了數字孿生模型，使用Bentley的開放式建模和模擬應用程序。歐盟也在建設城市數字孿生，用於能源和CO2模擬，汙染和交通的實時監測，城市規劃和運營，資產管理等，帶來更高的運營效率、更好的危機管理、更明智的決策、更具參與性的治理，讓城市更具流動性和宜居性。

　　數字孿生支撐智能製造

　　應用數字孿生技術，對製造中涉及的產品、現場、過程和人，進行實時模擬並實現協同管理。對於產品，需關注其全生命周期，從設計到投運、在用戶環境中的運行維護，直到報廢；對於現場，需建立工廠、車間的虛擬現場-模擬複雜的製造和運行環境；過程是指整個的製造和運行過程；對於人而言，不僅要模擬人的行為，還需要把工作信息發送給工作人員，或將工作人員的信息傳送過來，改善效率和質量。

　　數字孿生支撐智能製造

　　特斯拉在電動汽車製造中應用了數字孿生技術。特斯拉擁有其製造的每輛汽車的數字孿生，用於在汽車和工廠之間不斷交換數據。特斯拉通過這些數字孿生，不斷調整和測試產品性能。在自動駕駛方麵，特斯拉創建駕駛員及其行為、汽車及其行為方式、道路上的其他汽車和道路本身的數字孿生。通過捕獲大量數據和深入分析這些數據，有助於解釋自動駕駛中人、車的複雜行為，實現車輛的自動駕駛。

　　數字孿生支撐精準醫療

　　在現代醫療中，診斷方案往往依賴於對少數病例的試驗結果，未必適合每個個體。應用數字孿生技術，可以通過監測、處理和整合來自醫用可穿戴設備、模型數據組、醫療影像和電子病曆等大量數據生成個體的數字孿生。用數千種藥物對這些數字孿生體進行計算治療，以確定性能最好的藥物。

　　基於數字孿生的精準醫療的原則是：“可以在計算機模型上犯錯誤而不是在人身上”。

　　數字孿生支撐新一代電力係統

　　數字孿生應用於新一代電力係統的典型場景

　　數字孿生在電力係統有很好的應用前景，應用場景很多，幾乎可覆蓋電力係統的各個環節、各個技術領域。

　　發電環節，數字孿生可應用於短期新能源發電功率預測，風機、光伏係統故障診斷、抽水蓄能機組故障檢測和識別。

　　在輸配電係統，借助數字孿生，可實現輸電網和配電網的實時在線仿真，實現仿真的保真性。

　　針對輸變電設備，應用數字孿生，可進行電纜健康評估、變電站/變壓器運維。

　　電池儲能的應用越來越廣泛，在電池儲能運行中，需了解電池的SoH和SoC情況，建立數字孿生可對SoH和SoC進行實時精準評估，不僅可應用於電網用儲能，也可應用於電動汽車儲能。

　　在用戶側，通過建立綜合能源係統數字孿生、供電係統的數字孿生，提高能源管理水平。

　　在調控環節，應用數字孿生，可以建立毫秒級變化的電力係統數字孿生，實時在線實時仿真，建立源網荷儲數字孿生，支持源網荷儲協同管理。

　　小結：

　　目前數字孿生的熱點應用行業是智慧城市、智能製造、精準醫療和新一代電力係統，已有較多成功應用案例。數字孿生在行業的應用價值，主要體現在支持高效科學的診斷、預測和決策，提高過程和人的效率，提高各方協同性方麵。數字孿生仍在快速發展中，未來在各行各業都有廣泛的應用前景。

　　圖文：中國電力科學研究院人工智能應用研究所 張東霞