太阳能光伏系统中数字孪生技术：架构演进、多维应用与多层基准分类综述

《Clean Energy》：Solar Photovoltaic system design with Digital-Twin approach and its challenges with possible mitigations: A comprehensive review

　　

摘要

太阳能光伏系统的快速增长已暴露出其运行可靠性、性能预测以及与电力系统集成方面持续存在的挑战。因此，需要通过全面的建模来准确评估太阳能光伏系统的行为和现场可靠性，以实现实时映射。数字孪生技术正是这样一种平台，它通过创建同步的虚拟副本，在光伏生命周期中实现实时监测、预测和优化，从而提供了一种变革性的解决方案。本综述批判性地考察了数字孪生架构的演进及其在太阳能光伏系统中的应用，包括系统设计、性能监测、预测性维护、能源预测和热优化。本综述着重强调了混合物理模型、人工智能模型、边缘-云端协同和联邦学习如何将当前碎片化的方法转变为全面的自免疫环境。本文提出了太阳能光伏领域"高级数字孪生"的概念。与关注系统组件的太阳能光伏数字孪生综述不同，本工作首次提出了多层基准分类体系，系统性地比较了当前光伏数字孪生部署的各架构层。研究结果表明，光伏数字孪生的进展取决于集成能力，即将成熟的工具和标准协调为模块化、可互操作且全生命周期感知的基础设施，从而将太阳能光伏系统转变为预测性、韧性、可扩展且能自我优化的生态系统。

图形摘要

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