风光储一体化能源中心｜图扑数字孪生

自“双碳”目标提出以来，我国能源产业不断朝着清洁低碳化、绿色化的方向发展。其中，风能、太阳能等可再生能源在促进全球能源可持续发展、共建清洁美丽世界中被寄予厚望。风能、太阳能具有波动性、间歇性、随机性等特点，主要通过转化为电能再加以利用。

 

在大规模新能源接入电网的背景下，储能作为电力系统中高比例新能源稳定运行的保障，具有重大意义。然而，风光储联合发电运行调控，往往是技术性难题，若能实现新能源总出力平滑可控，达到常规电源水平，将会促进国产装备水平大幅提升。风光储一体化电站在能源清洁低碳转型中起到关键的引领作用，为我国新能源创新成果的应用验证提供了良好的平台。

 

图扑软件以储能新技术为突破口，建设新一代电网友好型新能源示范电站可视化系统，其应用自研 HT for Web 产品的二三维协同设计工具、2D 组态/3D 组态、低代码开发等各类可视化工具，构建的风光储监控系统是新一代电网友好绿色电站的“中枢大脑”。通过风光储协调优化控制，实现指令跟踪、顶峰供电、系统调峰等多种网源交互模式，让新能源最大化消纳利用。

 

资产概览可视化

进入系统后，映入眼帘的是三维地图范围内所有的风光储存站资产。这些资产根据实际地理位置摆放，并将集控中心、各场站互相关联，让集团的全部资产更直观地展现。点击某个场站，即可下钻至下一层级。

 

 

在数据看板方面，统计了各类场站的装机数量、装机容量，以及输电线路的主要信息。

 

 

 

场站概览
 

点击“三维场景”或“二维组态”功能，将以“源-网-荷-储”的角度，生动形象的展示一段科技感先行动画。即围绕“中枢大脑”——集控中心，介绍整个项目的组成：风力发电、光伏发电和储能电站。动画关键节点处还展示了风电场、光伏电站、变电站、储能电站、城市用电等主要运行数据，这些数据可通过前端调用接口的方式实现 7*24h 实时更新。

 

 

 

可视化页面内支持随意切换风电场、光伏站、储能站等模块界面。

 

图扑 HT 通过对接项目现场不同业务系统的接口，将重点关注的数据汇集至驾驶舱大屏界面。

 

工程概况：统计了整个风光储项目的总装机容量，以及风、光、储各部分装机容量，清晰表达出占比；

 

区域当日负荷：展示了当日或 24h 内全场的总负荷、风电负荷、光伏负荷曲线图，直观表现出负荷随时间的波动情况，有助于统计分析；

 

区域发电指标：将当日、当月、当年发电量以单点数据的形式展示给用户；不仅如此，页面还集成了充放电总览数据、月度充放电量柱状图、节能减排等数据。

 

 

 

 

储能站管理
 

储能电站的建设与投运可以提高电网的稳定性，减少或避免因为发电设备而造成的频率波动。储能，较为常见的则是磷酸铁锂电池、超级电容、液流电池、铅酸电池等，可以梯次利用储能系统将电动汽车退役电池在工程化系统级联平台上再次深度应用。

 

通过图扑 HT for Web 二三维可视化将储能电站二维层面的监控数据与三维层面的渲染场景无缝结合。储能电站场景范围内包含调度中心、储能系统、变电站（电力接线图）。
 

 

点击场景中的调度中心，弹出重要事件信息弹窗，支持查看实时事件，让运维人员及时同步信息。

 

 

数据展示

 

在数据层面，看板分为右侧和底部两部分结构。右侧看板为对应模块的相关出力指标，如处在“平滑出力”监测模块时，将展示风电出力、光伏出力、联合出力、储能出力、风电与光伏波动率等数据；底部左侧数据看板主要展示储能电站基本概况，如：储能总功率、最大可充可放功率、当日可充可放容量、日充放电量等，清晰地告知用户当前储能站的充放能力；底部右侧则为当前模块的实时功率与输出波动率曲线图，为实时对接展示测点数据，横坐标细分至每 5 秒钟取值。该 HT 2D 面板组件特点可提供详细的波动曲线，满足电力行业的要求。

 

 

 

图扑 HT 平滑出力、跟踪计划、储能调频、削峰填谷四个数据监测模块共同承载起储能站的数据分析能力，分别对应着风光输出波动率分析、风光储出力偏差分析、储能输出波动率分析、储能实时功率分析。以提升数据的可感知、可共享、可处理、可预测和可协同作为监控目的，为集控中心提供坚实的决策依据。

 

 

主接线图

 

电力系统的电气接线图，主要显示该系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路等主要电机、电器、线路之间的电气接线。由电气接线图可获得对该系统的更细致的了解。

 

基于图扑 HT 产品 Web 2D 组态功能，再结合采集到的实时数据，实现更新颖的主接线图可视化，页面采用固定面板方式呈现变电站电力系统内电气设备的实时运转参数和状态模式。

 

 

储能单元信息

 

点击储能集装箱模型，场景以三维动画方式呈现电池组总体剩余电量，视觉效果更佳生动形象。面板中展示了主要数据实时二维看板，如可用充放电量、有功功率、无功功率、充放电可调深度等实时数据。

 

 

线路展示

 

以三维组态的形式展示储能站内实际的充电、放电线路走向，直观展现储能站工艺流程。

 

 

温度云图

 

储能热管理对储能的安全、效率、寿命等起着至关重要的作用。

 

针对储能电池热管理单元，图扑 HT 以 3D 温度云图方式，精确覆盖重点区域。前端通过调取三维空间中每个温度传感器的数据，定义温度区间所对应的图例颜色区间，在场景中实时渲染出云图效果。监控界面提供实时观察电池仓温度分布功能，不仅有利于获取最新的储能单元运行情况，也有助于运维人员的消防管理与隐患管理。
 

 

储能集装箱管理

 

每个储能站中的集装箱都是一个储能系统，储能系统设备一般包括：电池簇、EMS（能量管理系统）柜、PCS（储能变流器）、消防系统、空调系统等。从外景双击集装箱模型进入储能 EMS 系统。

 

储能系统层级页面，主要展示了箱内电池供应商、安装日期、接入母线段、标称出力、额定出力、储能容量、电池规格、变压器规格等设备的基本信息，以及有功/无功功率、可用充放电容量、充放电可调深度的实时运行数据。使用形象的电池容量图形设计，展示出总的剩余电量（SOC）和电池健康度（SOH）。

 

 

面板底部相应展示出本台储能集装箱的总有功功率曲线，可详细绘制出数据波动情况。

 

 

 

 

空调、消防模块是保障储能系统正常运行的核心。

 

空调系统

 

在三维场景中，通过孪生动画的形象演示了空调系统运作原理，包含了风冷和液冷两种方式。

 

风冷

液冷

消防系统

 

消防系统可视化展示了火灾探测器报警时，含有全氟已酮的消防管路进行气体灭火的动画原理，平台内支持点击交互查看火灾探测器的相应数据。不但能协助运维人员进行模拟演习，还能在发生火灾事故时实时获取现场状况，及时展开应急预案。

 

 

储能数据

 

PCS（储能变流器）、储能单元监控数据则是业务层面的重点，以常用的 Http 或 Ws 协议从接口获取设备的工作状态、电流、电压、功率等测点，通过图扑 HT 前端的对接调用，实现单个设备实时数据的展现。

 

 

储能单元监控

 

通过图扑 HT 可视化平台对储能系统有功和无功的快速控制，模拟常规同步发电机组的惯量响应和一次调频，显著提升以新能源为主体的新型电力系统的稳定性，为强源、护网提供了强有力保障。

 

储能单元可视化监控模块，主要展示了电池仓内每个电池组的温度、湿度，以及电压、电流、功率、SOC（充电状态）、SOH（运行状态）等重要监测指标，将电池组剩余电量用“液位填充”的形式呈现，让各电池组的信息展现的更清晰易懂。

 

 

储能单元监控页面用于全局监视单个储能集装箱内所有储能单元的运行情况，如：剩余电量、运行状态、充放可调等，图扑 HT 支持对每个储能单元做启动、停止、热备等远程操作。

 

 

PCS 变流器

 

本模块主要展示了储能集装箱内变流器的详细运行数据，如所有支路的实时功率、充放电量，以及各种设备运行状态的遥信数据。运用图扑 HT 历史曲线图、柱状图等丰富的展现形式，将关键功率、电压、电流、温度等指标进行比较，对比各指标的变化情况。

 

 

科普小知识

 

储能 PCS 变流器的主要功能是实现电能的双向转换。当储能设备需要充电时，变流器将电力从电源（如电网）转换为所需的电能，存储到储能设备中；当储能设备需要放电时，变流器将储存的电能转换为电力，供给给电网或负载使用。

 

风电场管理
 

本期案例以风光储一体化电站为中心，其中陆上风电场分散于三维场景四周，风机以不同编号区分。点击风机主体查看实时风速、有功功率、无功功率、日发电量、运行状态等关键运行数据。

 

 

在数据看板层面，主要监视风机运行状态统计、实时风速与功率运行趋势曲线。

 

 

风机管理面板

 

进入风机管理页面，会详细显示风机矩阵的主要运行参数、实时状态数据、涉网信息、状态变更历史信息、实时运行趋势曲线以及发电机温度趋势曲线数据。同时页面可远程控制风机启停、复位、限功率等操作。支持设置操作员身份校验功能（如密码验证、人脸识别等），提升设备管理的安全性。

 

光伏站管理
 

光伏一般会应用国内较为典型的单晶硅、多晶硅、背接触式、非晶薄膜、高倍聚光等，在多角度全方位开展技术经济比较中效应显著。

 

光伏站的光伏方阵排布在储能站周边。场景切换至光伏管理页面时，视角将自主移入光伏整体布局，每个方阵可点击查看该区域内逆变器运行数据。
 

 

场景将 2D 面板与数据绑定，同步显示光伏工程内重点气象信息，如辐照度、累计辐射、日照时长、温湿度等重点实时数据，以及光照、风速的实时波动趋势曲线，有助于用户实时监视现场环境变化，挖掘信息背后的有用价值。

 

 

 

逆变器管理

 

进入到逆变器管理界面，可查看场站基本信息、涉网信息、逆变器运行状态、发电机温度趋势曲线等，逆变器设备可控制启停。

 

 

管理者通过 PC、PAD 或是智能手机，即可打开浏览器随时访问监控场景，颠覆了以往用户在控制室内控制场景的局限性，真正实现指挥中心双向化、可视化、网络化的管控形式。

 

聚焦建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业战略目标，风光储示范工程将牢记“一保两服务”职责使命。把握十四五碳达峰关键期、窗口期要求，立足“四大平台，一个标杆”发展规划，线上线下加快推进国家可再生能源示范区、能源大数据中心和技术创新战略联盟建设，深入打造面向源网荷储全环节、赋能电网生产、公司经营、客户服务的价值创造平台。

 

图扑软件作为坚持自主创新的国家级高新技术企业，提供 BIM、GIS、VR、AR、XR、MR 、2D 组态/3D 组态等 Web 可视化应用解决方案。

 

其自研核心引擎 HT for Web 支持提供图形化组态 SCADA 能力，以及构建 PaaS 、SaaS 层面低代码、零代码物联网 IoT 平台。早已应用于智慧城市、园区、楼宇、工厂、智能制造、水务、能源、光伏、风电、电力、新基建、运维、政务、交通、医疗、金融、科研等各个领域。

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