Ключові слова
мікромережі
штучні нейронні мережі
ідновлювані джерела енергії
вузлові навантаження
Як цитувати
Анотація
Цифрові двійники поступово стають важливою технологією цифрової трансформації енергетики. Вони забезпечують інтеграцію фізичних об’єктів мікромережі з їхніми віртуальними моделями, що дозволяє здійснювати моніторинг, аналіз і керування у реальному часі. У статті представлено огляд сучасних підходів до розроблення цифрових двійників для мікромереж, охоплено питання архітектури, моделювання, збору даних, оптимізації та віртуального тестування. Розглянуто основні технологічні рішення, зокрема з інтернетом речей, хмарними обчисленнями, машинним навчанням, методами прогнозного керування та інтеграцією edge computing. Проаналізовано три основні архітектурні підходи – тришарову модель, Smart Grid Architectural Model та кіберфізичні системи – і розглянуто приклади їхньої практичної реалізації у сучасних енергетичних платформах. Визначено виклики впровадження цифрових двійників у мікромережах, зокрема питання точності моделей, інтероперабельності, кібербезпеки та високих обчислювальних витрат. Показано, що перспективи розвитку полягають у створенні розподілених цифрових двійників, інтегрованих із системами штучного інтелекту та edge computing, що забезпечить перехід від статичних моделей до інтелектуальних самонавчальних енергетичних систем. Бібл. 26, таблиця.
Посилання
1.Kyrylenko O., Denysiuk S., Blinov I. Digital transformation of the energy industry: current trends and task. Pratsi Instytutu Elektrodynamiky NAN Ukrainy. 2022. Vol. 65. Pp. 5–14. (Ukr) DOI: https://doi.org/10.15407/publishing2022.65.005
2.Blinov I., Palachov S., Parus Ye., Klymenko O., Functions of up-to-date microgrid energy management systems under grid-connected operation in compliance with international standards. Pratsi Instytutu Elektrodynamiky NAN Ukrainy. 2025. Vol. 71. Pp. 15–27. (Ukr) DOI: https://doi.org/10.15407/publishing2025.71.015
3.Blinov I.V., Parus Ye.V., Shymaniuk P.V., Vorushylo A.O. Optimization model of microgrid functioning with solar power plant and energy storage system. Tekhnichna Elektrodynamika. 2024. Vol. 5. Pp. 69–78. (Ukr) DOI: https://doi.org/10.15407/techned2024.05.069
4.Kyrylenko1 O., Blinov I., Zaitsev Ie., Palachоv S., Vasylchenko V. International and european standards implementation for uses of smart grid concept in ips of ukraine. Pratsi Instytutu Elektrodynamiky NAN Ukrainy. 2022. Vol. 63. Pp. 5–12. (Ukr) DOI: https://doi.org/10.15407/publishing2022.63.005
5.Blinov I., Palachov S., Parus E., Klymenko O. Use cases of microgrids according to international standards. Pratsi Instytutu Elektrodynamiky NAN Ukrainy. Kyiv, 2025. Vol. 70. Pp. 14–25. (Ukr) DOI: https://doi.org/10.15407/publishing2025.70.014
6.Kumari, N., Sharma, A., Tran, B., Chilamkurti, N., & Alahakoon, D. A comprehensive review of digital twin technology for grid-connected microgrid systems: State of the art, potential and challenges faced. Energies. 2023. 16(14). Pp. 1–19. DOI: https://doi.org/10.3390/en16145525
7.Sahoo, B., Panda, S., Rout, P. K., Bajaj, M., & Blazek, V. Digital twin enabled smart microgrid system for complete automation: an overview. Results in Engineering. 2025. Pp. 1–16. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rineng.2025.104010
8.Bazmohammadi, N., Madary, A., Vasquez, J. C., Mohammadi, H. B., Khan, B., Wu, Y., & Guerrero, J. M. Microgrid digital twins: Concepts, applications, and future trends. IEEE Access. 2021. 10. Pp. 2284–2302. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3138990
9.Wu, Y., Guerrero, J. M., Wu, Y., Bazmohammadi, N., Vasquez, J. C., Cabrera, A. J., & Lu, N. Digital twins for microgrids: Opening a new dimension in the power system. IEEE Power and Energy Magazine. 2024. 22(1). Pp. 35–42. DOI: https://doi.org/10.1109/MPE.2023.3324296
10.Jafari, M., Kavousi-Fard, A., Chen, T., & Karimi, M. A review on digital twin technology in smart grid, transportation system and smart city: Challenges and future. IEEE Access. 2023. 11. Pp. 17471–17484. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS
11.Pliuhin, V., Tsegelnyk, Y., & Slovikovskyi, O. Digital Twins of Different Types Electrical Machines. Lighting Engineering & Power Engineering. 2024. 63(2). Pp. 35–45. DOI: https://doi.org/10.33042/2079-424X.2024.63.2.01
12.Plankovskyy, S., Tsegelnyk, Y., Voronov, R., Kalaitan, I., & Petrenko, V. Actual Tasks in Creating Digital Twins for Precise Electrochemical Machining. Lighting Engineering & Power Engineering. 2024. 63(1). Pp. 7–15. DOI: https://doi.org/10.33042/2079-424X.2024.63.1.02
13.Pliuhin, V., Slovikovskyi, O., & Synelnykov, O. Formation the Robotic Mechanism Digital Twin Structure. Lighting Engineering & Power Engineering. 2024. 63(1). Pp. 27–34. DOI: https://doi.org/10.33042/2079-424X.2024.63.1.04
14.Kabir, M. R., Halder, D., & Ray, S. Digital twins for iot-driven energy systems: A survey. IEEE Access. 2024. Vol.12. Pp. 177123–177143. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2024.3506660
15.Chen, H., Zhang, Z., Karamanakos, P., & Rodriguez, J. Digital twin techniques for power electronics-based energy conversion systems: A survey of concepts, application scenarios, future challenges, and trends. IEEE Industrial Electronics Magazine. 2022. 17(2). Pp. 20–36. DOI: https://doi.org/10.1109/MIE.2022.3216719
16.Park, H. A., Byeon, G., Son, W., Jo, H. C., Kim, J., & Kim, S. Digital twin for operation of microgrid: Optimal scheduling in virtual space of digital twin. Energies. 2020. 13(20). Pp. 1–15. DOI: https://doi.org/10.3390/en13205504
17.Parus Ye.V., Blinov I.V. Optimization of the use of available energy resources of the microgrid under the condition of supporting readiness for isolated mode. Tekhnichna Elektrodynamika. 2025. № 5. Pp. 56–69. (Ukr) DOI: https://doi.org/10.15407/techned2025.05.056
18.Eskandari, A., Emamian, M., Nedaei, A., & Aghaei, M. Digital twin technology in microgrid systems. Digital Twin Technology for the Energy Sector. Elsevier, 2024. Pp. 111–141. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-443-14070-9.00005-6
19.Kertha Utama, Putu and Nashirul Haq, Irsyad and Pradipta, Justin and Putra, Angga and Leksono, Edi, Microgrid Digital Twin: Implementation of Digital Twin Concept Based on Smart Grid Architectural Model (Sgam). SSRN. 2024. Pp. 1–23. DOI: https://doi.org/10.2139/ssrn.4844249
20.Hong, Y. Y., & Apolinario, G. F. D. Ancillary services and risk assessment of networked microgrids using digital twin. IEEE Transactions on Power Systems. 2022. 38(5). Pp. 4542–4558. DOI: https://doi.org/10.1109/TPWRS
21.Mchirgui, N., Quadar, N., Kraiem, H., & Lakhssassi, A. The applications and challenges of digital twin technology in smart grids: A comprehensive review. Applied Sciences. 2024. 14(23). Pp. 1–32. DOI: https://doi.org/10.3390/app142310933
22.Irmak, E., Kabalci, E., & Kabalci, Y. Digital transformation of microgrids: a review of design, operation, optimization, and cybersecurity. Energies. 2023. 16(12). Pp. 1–58. DOI: https://doi.org/10.3390/en16124590
23.Sahoo, B., & Samantaray, S. R. A review on digital twin integration in hybrid microgrids: challenges, opportunities, and innovations. Proc. 2025 3rd IEEE International Conference on Industrial Electronics: Developments & Applications (ICIDeA). IEEE, February 2025. Pp. 1–6. DOI: https://doi.org/10.1109/ICIDeA64800.2025.10963330
24.Song, Z., Hackl, C. M., Anand, A., Thommessen, A., Petzschmann, J., Kamel, O., ... & Hauptmann, S. Digital twins for the future power system: An overview and a future perspective. Sustainability. 2023. 15(6). Pp. 1–29. DOI: https://doi.org/https://doi.org/10.3390/su15065259
25.Al-Shetwi, A. Q., Atawi, I. E., El-Hameed, M. A., & Abuelrub, A. Digital Twin Technology for Renewable Energy, Smart Grids, Energy Storage and Vehicle-to-Grid Integration: Advancements, Applications, Key Players, Challenges and Future Perspectives in Modernising Sustainable Grids. IET Smart Grid. 2025. 8(1). Pp. 1–37. DOI: https://doi.org/https://doi.org/10.1049/stg2.70026
26.Wu, C., Cui, Z., Xia, Q., Yue, J., & Lyu, F. (2025). An overview of digital twin technology for power electronics: state-of-the-art and future trends. IEEE Transactions on Power Electronics. 2025. Vol. 40. Pp. 1–26. DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2025.3570638
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Авторське право (c) 2025 П.В. Шиманюк, В.В. Сичова, І.В. Блінов