作为新一代通用目的技术（GPT，General-Purpose Technologies），数字孪生体来自2009年DARPA提出的概念，NASA和美国国防部专家发展为一种新范式，成为数字时代的曼哈顿工程。经过10年时间发展，数字孪生体在各个行业开花结果，逐步形成为一个“未来产业”。

      按照本人在《数字孪生体》一书所讲，数字孪生体在军事领域率先应用，逐步向城市、石化、矿山、制造等领域扩散，体现了通用目的技术的溢出效应（Spillover Effect）特征，为此，工业4.0研究院于2020年底提出了“数字孪生+”战略。

      “数字孪生+”战略是工业4.0研究院2019年提出“数字孪生体2020+计划”的延续，同时也是工业4.0研究院遵循国家数字孪生创新计划的探索和实践。

      工业4.0研究院完成了数字孪生体理论体系的构建，通过IOT 3000开源社区构建了多个领域的技术方案，得到了一定程度的验证。为了进一步实现数字孪生体的行业应用，通过跟行业领先力量共建“数字孪生体联合实验室”，加快行业应用的探索和实施。

      2021年6月，工业4.0研究院与华电煤业达成共识，推进“数字孪生矿山联合实验室”（DTML，Digital Twin Mine Labs）的建设，主要从理论研究、关键核心技术和应用场景三个方面持续改进，最终实现数字孪生矿山建设目标。

      “数字孪生矿山”（Digital Twin Mine）是工业4.0研究院提出的新概念、新模式和新应用，主要含义为“基于数字孪生基础设施的矿山数字化转型方法，通过构建智能数字孪生体，实现生产运行可视化、实时监控和预测性维护等功能，解决矿山智能化发展中的痛点和难点。”

      经过与来自澳大利亚、美国的专家，以及中国矿业大学、清华大学等研发团队交流，“数字孪生矿山”概念得到初步认可。从国外实践来讲，澳大利亚和美国在矿山领域较早引入数字矿山应用，同时还尝试利用数字孪生体来提升运行效果。

      澳大利亚矿山企业在引入数字孪生体方面不遗余力，因为要实现真正的“无人化”或“少人化”，采用传统的机械技术不容易达成目标，或者仅仅引入传统的信息技术也无法实现，它必须利用深度学习等新一代数字技术，而这些技术的成功引入，少不了数字孪生体开放架构。

      对于数字孪生矿山来讲，低成本的解决方案是矿山数字化转型的必要条件。目前矿山企业过于强调智能化和网络化的应用，对数字化基础重视不够，不利于矿山行业的数字化转型，这需求引入颠覆性创新的力量。

      2020年4月7日，国家发改委和中央网信办联合发布了《关于推进“上云用数赋智”行动 培育新经济发展实施方案》，提出了“数字孪生创新计划”；同年8月21日，国资委发布了《关于加快推进国有企业数字化转型工作的通知》，要求国有企业利用数字孪生体等新一代信息技术，“着力夯实数字化转型基础”。

      在《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中，我国提出了“加快发展现代产业体系 巩固壮大实体经济根基”，要求“发展壮大战略性新兴产业”，其中要求重点发展数字孪生体等“未来产业”。

      工业4.0研究院和华电煤业对此有深刻认识，希望通过建设“数字孪生矿山联合实验室”，一方面为华电煤业自身矿山数字化转型找到低成本的技术路径，另一方面为我国数字孪生体发展提供应用场景，“孵化”战略性新兴产业，在我国迈向制造强国过程中做出应有之贡献。

      2021年7月18日至19日，学习贯彻习近平总书记“七一”重要讲话精神研讨班暨国有企业改革推进会在京召开，国务院国资委党委书记、主任，国务院国有企业改革领导小组办公室主任郝鹏出席会议并讲话，要求各地国资委把推动高水平科技自立自强摆在全局工作的核心位置，推动企业勇当原创技术“策源地”，鼓励具备条件的地方企业参加中央企业创新联合体，聚焦卡点、突出重点，尽快突破一批关键核心技术，打造高质量发展引擎。

      华电煤业作为中央企业华电集团下属企业，积极响应国家号召，聚焦数字化转型关键核心技术，身体力行落实“数字孪生创新计划”，与工业4.0研究院建立“数字孪生矿山联合实验室”，选择数字化基础好的矿山引入数字孪生体技术，探索和打磨好数字孪生体技术，加速推进数字孪生体产业化发展。

      为了便于管理，数字孪生矿山联合实验室率先引入数字孪生体联盟成员已有解决方案，搭建全局和全生命周期的数字孪生矿山应用场景，展示我国自主可控的先进解决方案。

      在工业4.0研究院“数字孪生+”战略指引下，数字孪生矿山联合实验室坚持包容和开源的核心价值观，依托《数字孪生体》一书数字孪生体理论基础，加强跟矿山、石化、汽车和国防等重点领域的融合，重塑全球数字孪生体竞争格局，为我国“未来产业”抢夺一席之地。

作者：胡权，工业4.0研究院院长，数字孪生体联盟理事长

      自国资委发布《关于加快国有企业数字化转型工作的通知》后，我国电力行业企业迅速行动起来，通过引入数字孪生体等新一代数字技术，初步形成了“数字孪生电网”（Digital Twin Grid）建设思路，为“十四五”时期的电网建设找到了抓手。

      早在2014年6月13日，习近平在中央财经领导小组第六次会议上讲话中提出了”四个革命、一个合作“，“四个革命”包含消费革命、供给革命、技术革命和体制革命，体现的是外生和内生发展的趋势，消费和供给是外生因素，技术革命则是内生动力；“一个合作”是全方位加强国际合作，实现开放条件下能源安全。

      为此，电力企业必然聚焦“四个革命、一个合作”开展相关工作。

      2019年5月23日，南方电网公司董事长孟振平在《能源变革中的南方电网》中，分享了落实“四个革命、一个合作”的能源安全新战略，围绕“建设什么样的南方电网，怎样建设南方电网”这一问题开展的创新实践。

     据相关人士透露，南方电网最近几年加快数字孪生电网相关理论和技术的研究，并启动了多个数字孪生电网试点项目，探索全面推进数字孪生电网的策略和方法。

     国家电网因为多种原因，最近几年经历了不少变动。随着2021年两会结束，国家电网新任董事长辛保安开始“十四五”发展规划落实工作，从他近期在福建讲话中可以看出，围绕“四个革命”，加快形成国家电网自己的新发展思路，已经迫在眉睫。

      2021年4月23日，国家电网董事长辛保安在福州会谈中表示，国家电网将全力支持福建产业发展，主动服务“数字福建”建设，推动福建电网数字化转型，加快建设东南能源大数据中心，助力福建打造世界级储能产业集群。

      近期发布的“十四五”规划，明确提出了“立足新发展阶段，贯彻新发展理念，构建新发展格局”的“三新”要求，这对电力企业数字化转型有较大影响。工业4.0研究院认为，深刻认识技术革命，才是电力企业在“十四五”时期深化数字化转型的前提。

     在过去10年期间，电力企业完成基本的信息基础建设，较好实现人财物的精细化管理，但如何把设备和系统纳入到精细化管理中来，则不是传统的业务中台和数据中台可以实现的，它需要引入新的发展理念。

      通过深入分析电力企业的特点，工业4.0研究院设计了“数字孪生电网”体系和方案，按照《数字孪生体》一书所讲，通过发挥数字孪生体前向兼容特点，避免传统互联网和IT企业提供的解决方案导致物理设备和系统不深化的弊端。

      数字孪生电网能有效解决物理设施和数字管理之间的鸿沟，通过颗粒度更小的物理数据丰富“物体”描述，解决电商视角的数据库字段指代方式颗粒度过大的问题，这将大大降低系统复杂度和管理难度，同时实现系统和平台的弹性，便于业务和经营的创新。毫无疑问，电力行业数字孪生体应用的加速，为数字孪生体产业化提供了实践标本，同时也落实了国家“数字孪生创新计划”，以实际行业应用来突破关键核心技术，这正是工业4.0研究院参与政策起草时提议该计划的目的。

作者：胡权，工业4.0研究院院长，数字孪生体联盟理事长

      我国电力行业过去十年信息化建设，提炼出了“能源互联网”发展思路，大大推进了电力行业的发展。现在随着“十四五”数字化转型新发展思路的提出，电力企业需要与时共进，利用“数字孪生电网”技术体系，发挥其全局和全生命周期的优化能力。

      2009年DARPA提出数字孪生体之后，各行各业迅速启动了相关研究工作，除了美国军方利用它设计“分布式作战”，航空航天、能源及汽车等企业把它引入数字化转型中，获得了良好的效果。

      工业4.0研究院自2015年开始系统研究数字孪生体，2019年参与国家发改委相关课题，提议“数字孪生体”列入新一代数字技术，后来支撑《关于推进“上云用数赋智”行动 培育新经济发展实施方案》编写，提议“开展数字孪生创新计划”并获采纳。

      为了帮助行业企业落实“数字孪生创新计划”相关内容，工业4.0研究院于2021年初提出了“数字孪生+”战略，帮助电力、汽车和城市三大领域应用数字孪生体技术。

      应数字孪生体联盟成员请求，工业4.0研究院在4月正式启动了《电力行业数字孪生体应用白皮书》相关工作，重点梳理各电力企业的需求，设计电力行业数字孪生体应用参考架构，同时还启动了“智能电网开源社区”，通过源代码共享的方式跟行业企业建立联系。

      从三大产业划分来看，电力行业属于第二产业，但随着数字化转型的深化，电力行业开始广泛应用数字技术，呈现了第三产业的一些特征，例如，用电环节引入大量的数字技术，让电力公司的服务更具有价值，体现了服务业的特点。

     按照电力行业价值链上的利益相关者来看，电力局（或供电局）、发电厂、电力建设公司、风力发电企业和电力设备制造公司等，都将受到行业数字化转型的影响，特别是数字孪生电网带来的运行和服务模式转变，将深刻的改变电力行业。

     我国电力行业目前主要矛盾体现为电厂和电网的不和谐，发电厂低负荷运行时间太长，能耗率太高，两者之间如何协调，可以借助新一代数字技术的引入，例如，数字孪生电网是对实际电网的模拟，可以把历史数据导入，借助大数据分析和人工智能等先进技术，能够有效改善现有状况。

      工业4.0研究院将发挥基础研究扎实的优势，利用过去五年时间理论研究成果，基于数字孪生体联盟平台，帮助电力行业相关成员单位，立足“共创共赢”发展理念，提供具有创新价值的“数字孪生电网解决方案”。

      根据数字孪生体联盟相关计划，2021年5-6月，将重点研究和编写《电力行业数字孪生体应用白皮书》，梳理电力行业产业图谱，找到数字孪生电网建设的痛点和痒点，先从国家电网和南方电网公司的试点项目着手，有条不紊的推进相关工作。

作者：胡权，工业4.0研究院院长，数字孪生体联盟理事长