数字时代下，数字孪生（Digital Twin）作为最重要的数字技术之一，在人类社会的数字化进程中具有不可替代的重要意义。随着工业4.0相关战略的不断出台，数字孪生技术得到各方的普遍关注。Gartner公司连续4年将数字孪生列为当年十大战略科技发展趋势之一。根据市场研究机构Markets&Markets的统计数据及预测，2020年全球数字孪生市场达到31亿美元，到2026年市场规模有望达到482亿美元，年复合增长率高达58%，未来亚太地区市场规模增速会超过北美、欧洲等地区，成为全球数字孪生新兴市场的高地。

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数字孪生是多种技术融合发展的创新成果

数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生通过建立物理世界和数字世界之间的精准映射、实时反馈机制，从而实现物理世界与数字世界互联、互通、互操作，构建起虚拟世界对物理世界描述、诊断、预测和决策的新体系，并优化物理世界资源配置效率。它是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。

《2020数字中国产品发展报告》中写道：“未来，基于边缘智能的数字孪生平台，将会进一步深化物理世界和信息空间的集成，成为数字化转型和第四次工业革命的重要载体。” 数字孪生的概念从2003年提出以来，经历了从航空航天行业向其他工业推广拓展的过程。通用电气、西门子等工业巨头纷纷打造数字孪生解决方案，赋能制造业数字化转型。数字孪生的蓬勃发展与物联网、大数据、人工智能等技术的兴起直接相关。数字孪生是多种数字化技术集成融合和创新应用共同作用的结果，涉及的关键技术有数据采集传输技术、多领域多尺度数字建模、物联网、仿真模拟、VR呈现、人工智能等，其中数字建模和仿真模拟是数字孪生的核心技术。

数字孪生模型包括物理实体、虚拟实体、连接层、数据层和服务层等组件。其中，虚拟实体是最重要的组件，它代表物理实体的数字表示，其创建包括模型构建、模型融合、模型修正、模型验证等过程；连接层将数字孪生的不同元素连接在一起；数据层则融合了物理实体和虚拟实体的所有数据，然后通过数据分析和处理提供更准确和全面的信息；服务层将数字孪生应用过程中所需的各类数据、模型、算法、仿真、结果进行服务化封装并对外提供服务。

　　数字孪生是能源行业降本增效的现实需求

当今世界，新一轮科技革命和产业变革蓬勃兴起，数字技术快速发展。习近平主席强调：“我们要乘势而上，加快数字经济、数字社会、数字政府建设，推动各领域数字化优化升级”；“十四五”规划和2035年远景目标纲要也明确提出“加快数字社会建设步伐”，并作出具体部署。

近年来，全球疫情反复严重影响能源需求，供应链中断导致部分项目延误，经济低迷加剧了改善整体油气资产可见度的需要。在此背景下，数字孪生是实现降本增效并确保长期可持续运营的关键。此前，数字孪生技术已在航空航天、智能制造、智慧城市、医疗健康等领域得到深入研究和应用，但在油气行业的探索和实践才刚刚起步，仅在数字孪生油气田、数字智能钻井、海上油田方案设计等方面进行了试点。

数字孪生是油气企业转型升级的重要载体