風(fēng)光儲(chǔ)一體化能源中心 | 數(shù)字孿生智慧能源

自“雙碳”目標(biāo)提出以來(lái)，我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)不斷朝著清潔低碳化、綠色化的方向發(fā)展。其中，風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源在促進(jìn)全球能源可持續(xù)發(fā)展、共建清潔美麗世界中被寄予厚望。風(fēng)能、太陽(yáng)能具有波動(dòng)性、間歇性、隨機(jī)性等特點(diǎn)，主要通過(guò)轉(zhuǎn)化為電能再加以利用。

在大規(guī)模新能源接入電網(wǎng)的背景下，儲(chǔ)能作為電力系統(tǒng)中高比例新能源穩(wěn)定運(yùn)行的保障，具有重大意義。然而，風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電運(yùn)行調(diào)控，往往是技術(shù)性難題，若能實(shí)現(xiàn)新能源總出力平滑可控，達(dá)到常規(guī)電源水平，將會(huì)促進(jìn)國(guó)產(chǎn)裝備水平大幅提升。風(fēng)光儲(chǔ)一體化電站在能源清潔低碳轉(zhuǎn)型中起到關(guān)鍵的引領(lǐng)作用，為我國(guó)新能源創(chuàng)新成果的應(yīng)用驗(yàn)證提供了良好的平臺(tái)。

圖撲軟件以儲(chǔ)能新技術(shù)為突破口，建設(shè)新一代電網(wǎng)友好型新能源示范電站可視化系統(tǒng)，其應(yīng)用自研 HT for Web 產(chǎn)品的二三維協(xié)同設(shè)計(jì)工具、2D 組態(tài)/3D 組態(tài)、低代碼開(kāi)發(fā)等各類可視化工具，構(gòu)建的風(fēng)光儲(chǔ)監(jiān)控系統(tǒng)是新一代電網(wǎng)友好綠色電站的“中樞大腦”。通過(guò)風(fēng)光儲(chǔ)協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)指令跟蹤、頂峰供電、系統(tǒng)調(diào)峰等多種網(wǎng)源交互模式，讓新能源最大化消納利用。

資產(chǎn)概覽可視化

進(jìn)入系統(tǒng)后，映入眼簾的是三維地圖范圍內(nèi)所有的風(fēng)光儲(chǔ)存站資產(chǎn)。這些資產(chǎn)根據(jù)實(shí)際地理位置擺放，并將集控中心、各場(chǎng)站互相關(guān)聯(lián)，讓集團(tuán)的全部資產(chǎn)更直觀地展現(xiàn)。點(diǎn)擊某個(gè)場(chǎng)站，即可下鉆至下一層級(jí)。

在數(shù)據(jù)看板方面，統(tǒng)計(jì)了各類場(chǎng)站的裝機(jī)數(shù)量、裝機(jī)容量，以及輸電線路的主要信息。

場(chǎng)站概覽

點(diǎn)擊“三維場(chǎng)景”或“二維組態(tài)”功能，將以“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”的角度，生動(dòng)形象的展示一段科技感先行動(dòng)畫(huà)。即圍繞“中樞大腦”——集控中心，介紹整個(gè)項(xiàng)目的組成：風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電和儲(chǔ)能電站。動(dòng)畫(huà)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處還展示了風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站、變電站、儲(chǔ)能電站、城市用電等主要運(yùn)行數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可通過(guò)前端調(diào)用接口的方式實(shí)現(xiàn) 7*24h 實(shí)時(shí)更新。

可視化頁(yè)面內(nèi)支持隨意切換風(fēng)電場(chǎng)、光伏站、儲(chǔ)能站等模塊界面。

圖撲 HT 通過(guò)對(duì)接項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)的接口，將重點(diǎn)關(guān)注的數(shù)據(jù)匯集至駕駛艙大屏界面。

工程概況：統(tǒng)計(jì)了整個(gè)風(fēng)光儲(chǔ)項(xiàng)目的總裝機(jī)容量，以及風(fēng)、光、儲(chǔ)各部分裝機(jī)容量，清晰表達(dá)出占比；

區(qū)域當(dāng)日負(fù)荷：展示了當(dāng)日或 24h 內(nèi)全場(chǎng)的總負(fù)荷、風(fēng)電負(fù)荷、光伏負(fù)荷曲線圖，直觀表現(xiàn)出負(fù)荷隨時(shí)間的波動(dòng)情況，有助于統(tǒng)計(jì)分析；

區(qū)域發(fā)電指標(biāo)：將當(dāng)日、當(dāng)月、當(dāng)年發(fā)電量以單點(diǎn)數(shù)據(jù)的形式展示給用戶；不僅如此，頁(yè)面還集成了充放電總覽數(shù)據(jù)、月度充放電量柱狀圖、節(jié)能減排等數(shù)據(jù)。

儲(chǔ)能站管理

儲(chǔ)能電站的建設(shè)與投運(yùn)可以提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性，減少或避免因?yàn)榘l(fā)電設(shè)備而造成的頻率波動(dòng)。儲(chǔ)能，較為常見(jiàn)的則是磷酸鐵鋰電池、超級(jí)電容、液流電池、鉛酸電池等，可以梯次利用儲(chǔ)能系統(tǒng)將電動(dòng)汽車退役電池在工程化系統(tǒng)級(jí)聯(lián)平臺(tái)上再次深度應(yīng)用。

通過(guò)圖撲 HT for Web 二三維可視化將儲(chǔ)能電站二維層面的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)與三維層面的渲染場(chǎng)景無(wú)縫結(jié)合。儲(chǔ)能電站場(chǎng)景范圍內(nèi)包含調(diào)度中心、儲(chǔ)能系統(tǒng)、變電站（電力接線圖）。

點(diǎn)擊場(chǎng)景中的調(diào)度中心，彈出重要事件信息彈窗，支持查看實(shí)時(shí)事件，讓運(yùn)維人員及時(shí)同步信息。

數(shù)據(jù)展示

在數(shù)據(jù)層面，看板分為右側(cè)和底部?jī)刹糠纸Y(jié)構(gòu)。右側(cè)看板為對(duì)應(yīng)模塊的相關(guān)出力指標(biāo)，如處在“平滑出力”監(jiān)測(cè)模塊時(shí)，將展示風(fēng)電出力、光伏出力、聯(lián)合出力、儲(chǔ)能出力、風(fēng)電與光伏波動(dòng)率等數(shù)據(jù)；底部左側(cè)數(shù)據(jù)看板主要展示儲(chǔ)能電站基本概況，如：儲(chǔ)能總功率、最大可充可放功率、當(dāng)日可充可放容量、日充放電量等，清晰地告知用戶當(dāng)前儲(chǔ)能站的充放能力；底部右側(cè)則為當(dāng)前模塊的實(shí)時(shí)功率與輸出波動(dòng)率曲線圖，為實(shí)時(shí)對(duì)接展示測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，橫坐標(biāo)細(xì)分至每 5 秒鐘取值。該 HT 2D 面板組件特點(diǎn)可提供詳細(xì)的波動(dòng)曲線，滿足電力行業(yè)的要求。

圖撲 HT 平滑出力、跟蹤計(jì)劃、儲(chǔ)能調(diào)頻、削峰填谷四個(gè)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊共同承載起儲(chǔ)能站的數(shù)據(jù)分析能力，分別對(duì)應(yīng)著風(fēng)光輸出波動(dòng)率分析、風(fēng)光儲(chǔ)出力偏差分析、儲(chǔ)能輸出波動(dòng)率分析、儲(chǔ)能實(shí)時(shí)功率分析。以提升數(shù)據(jù)的可感知、可共享、可處理、可預(yù)測(cè)和可協(xié)同作為監(jiān)控目的，為集控中心提供堅(jiān)實(shí)的決策依據(jù)。

主接線圖

電力系統(tǒng)的電氣接線圖，主要顯示該系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、斷路器、電力線路等主要電機(jī)、電器、線路之間的電氣接線。由電氣接線圖可獲得對(duì)該系統(tǒng)的更細(xì)致的了解。

基于圖撲 HT 產(chǎn)品 Web 2D 組態(tài)功能，再結(jié)合采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)更新穎的主接線圖可視化，頁(yè)面采用固定面板方式呈現(xiàn)變電站電力系統(tǒng)內(nèi)電氣設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)和狀態(tài)模式。

儲(chǔ)能單元信息

點(diǎn)擊儲(chǔ)能集裝箱模型，場(chǎng)景以三維動(dòng)畫(huà)方式呈現(xiàn)電池組總體剩余電量，視覺(jué)效果更佳生動(dòng)形象。面板中展示了主要數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)二維看板，如可用充放電量、有功功率、無(wú)功功率、充放電可調(diào)深度等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

線路展示

以三維組態(tài)的形式展示儲(chǔ)能站內(nèi)實(shí)際的充電、放電線路走向，直觀展現(xiàn)儲(chǔ)能站工藝流程。

溫度云圖

儲(chǔ)能熱管理對(duì)儲(chǔ)能的安全、效率、壽命等起著至關(guān)重要的作用。

針對(duì)儲(chǔ)能電池?zé)峁芾韱卧?，圖撲 HT 以 3D 溫度云圖方式，精確覆蓋重點(diǎn)區(qū)域。前端通過(guò)調(diào)取三維空間中每個(gè)溫度傳感器的數(shù)據(jù)，定義溫度區(qū)間所對(duì)應(yīng)的圖例顏色區(qū)間，在場(chǎng)景中實(shí)時(shí)渲染出云圖效果。監(jiān)控界面提供實(shí)時(shí)觀察電池倉(cāng)溫度分布功能，不僅有利于獲取最新的儲(chǔ)能單元運(yùn)行情況，也有助于運(yùn)維人員的消防管理與隱患管理。

儲(chǔ)能集裝箱管理

每個(gè)儲(chǔ)能站中的集裝箱都是一個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)，儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備一般包括：電池簇、EMS（能量管理系統(tǒng)）柜、PCS（儲(chǔ)能變流器）、消防系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等。從外景雙擊集裝箱模型進(jìn)入儲(chǔ)能 EMS 系統(tǒng)。

儲(chǔ)能系統(tǒng)層級(jí)頁(yè)面，主要展示了箱內(nèi)電池供應(yīng)商、安裝日期、接入母線段、標(biāo)稱出力、額定出力、儲(chǔ)能容量、電池規(guī)格、變壓器規(guī)格等設(shè)備的基本信息，以及有功/無(wú)功功率、可用充放電容量、充放電可調(diào)深度的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)。使用形象的電池容量圖形設(shè)計(jì)，展示出總的剩余電量（SOC）和電池健康度（SOH）。

面板底部相應(yīng)展示出本臺(tái)儲(chǔ)能集裝箱的總有功功率曲線，可詳細(xì)繪制出數(shù)據(jù)波動(dòng)情況。

空調(diào)、消防模塊是保障儲(chǔ)能系統(tǒng)正常運(yùn)行的核心。

空調(diào)系統(tǒng)

在三維場(chǎng)景中，通過(guò)孿生動(dòng)畫(huà)的形象演示了空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)作原理，包含了風(fēng)冷和液冷兩種方式。

風(fēng)冷

消防系統(tǒng)

消防系統(tǒng)可視化展示了火災(zāi)探測(cè)器報(bào)警時(shí)，含有全氟已酮的消防管路進(jìn)行氣體滅火的動(dòng)畫(huà)原理，平臺(tái)內(nèi)支持點(diǎn)擊交互查看火災(zāi)探測(cè)器的相應(yīng)數(shù)據(jù)。不但能協(xié)助運(yùn)維人員進(jìn)行模擬演習(xí)，還能在發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)狀況，及時(shí)展開(kāi)應(yīng)急預(yù)案。

儲(chǔ)能數(shù)據(jù)

PCS（儲(chǔ)能變流器）、儲(chǔ)能單元監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)則是業(yè)務(wù)層面的重點(diǎn)，以常用的 Http 或 Ws 協(xié)議從接口獲取設(shè)備的工作狀態(tài)、電流、電壓、功率等測(cè)點(diǎn)，通過(guò)圖撲 HT 前端的對(duì)接調(diào)用，實(shí)現(xiàn)單個(gè)設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的展現(xiàn)。

儲(chǔ)能單元監(jiān)控

通過(guò)圖撲 HT 可視化平臺(tái)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)有功和無(wú)功的快速控制，模擬常規(guī)同步發(fā)電機(jī)組的慣量響應(yīng)和一次調(diào)頻，顯著提升以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為強(qiáng)源、護(hù)網(wǎng)提供了強(qiáng)有力保障。

儲(chǔ)能單元可視化監(jiān)控模塊，主要展示了電池倉(cāng)內(nèi)每個(gè)電池組的溫度、濕度，以及電壓、電流、功率、SOC（充電狀態(tài)）、SOH（運(yùn)行狀態(tài)）等重要監(jiān)測(cè)指標(biāo)，將電池組剩余電量用“液位填充”的形式呈現(xiàn)，讓各電池組的信息展現(xiàn)的更清晰易懂。

儲(chǔ)能單元監(jiān)控頁(yè)面用于全局監(jiān)視單個(gè)儲(chǔ)能集裝箱內(nèi)所有儲(chǔ)能單元的運(yùn)行情況，如：剩余電量、運(yùn)行狀態(tài)、充放可調(diào)等，圖撲 HT 支持對(duì)每個(gè)儲(chǔ)能單元做啟動(dòng)、停止、熱備等遠(yuǎn)程操作。

PCS 變流器

本模塊主要展示了儲(chǔ)能集裝箱內(nèi)變流器的詳細(xì)運(yùn)行數(shù)據(jù)，如所有支路的實(shí)時(shí)功率、充放電量，以及各種設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的遙信數(shù)據(jù)。運(yùn)用圖撲 HT 歷史曲線圖、柱狀圖等豐富的展現(xiàn)形式，將關(guān)鍵功率、電壓、電流、溫度等指標(biāo)進(jìn)行比較，對(duì)比各指標(biāo)的變化情況。

科普小知識(shí)

儲(chǔ)能 PCS 變流器的主要功能是實(shí)現(xiàn)電能的雙向轉(zhuǎn)換。當(dāng)儲(chǔ)能設(shè)備需要充電時(shí)，變流器將電力從電源（如電網(wǎng)）轉(zhuǎn)換為所需的電能，存儲(chǔ)到儲(chǔ)能設(shè)備中；當(dāng)儲(chǔ)能設(shè)備需要放電時(shí)，變流器將儲(chǔ)存的電能轉(zhuǎn)換為電力，供給給電網(wǎng)或負(fù)載使用。

風(fēng)電場(chǎng)管理

本期案例以風(fēng)光儲(chǔ)一體化電站為中心，其中陸上風(fēng)電場(chǎng)分散于三維場(chǎng)景四周，風(fēng)機(jī)以不同編號(hào)區(qū)分。點(diǎn)擊風(fēng)機(jī)主體查看實(shí)時(shí)風(fēng)速、有功功率、無(wú)功功率、日發(fā)電量、運(yùn)行狀態(tài)等關(guān)鍵運(yùn)行數(shù)據(jù)。

在數(shù)據(jù)看板層面，主要監(jiān)視風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)統(tǒng)計(jì)、實(shí)時(shí)風(fēng)速與功率運(yùn)行趨勢(shì)曲線。

風(fēng)機(jī)管理面板

進(jìn)入風(fēng)機(jī)管理頁(yè)面，會(huì)詳細(xì)顯示風(fēng)機(jī)矩陣的主要運(yùn)行參數(shù)、實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)、涉網(wǎng)信息、狀態(tài)變更歷史信息、實(shí)時(shí)運(yùn)行趨勢(shì)曲線以及發(fā)電機(jī)溫度趨勢(shì)曲線數(shù)據(jù)。同時(shí)頁(yè)面可遠(yuǎn)程控制風(fēng)機(jī)啟停、復(fù)位、限功率等操作。支持設(shè)置操作員身份校驗(yàn)功能（如密碼驗(yàn)證、人臉識(shí)別等），提升設(shè)備管理的安全性。

光伏站管理

光伏一般會(huì)應(yīng)用國(guó)內(nèi)較為典型的單晶硅、多晶硅、背接觸式、非晶薄膜、高倍聚光等，在多角度全方位開(kāi)展技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較中效應(yīng)顯著。

光伏站的光伏方陣排布在儲(chǔ)能站周邊。場(chǎng)景切換至光伏管理頁(yè)面時(shí)，視角將自主移入光伏整體布局，每個(gè)方陣可點(diǎn)擊查看該區(qū)域內(nèi)逆變器運(yùn)行數(shù)據(jù)。

場(chǎng)景將 2D 面板與數(shù)據(jù)綁定，同步顯示光伏工程內(nèi)重點(diǎn)氣象信息，如輻照度、累計(jì)輻射、日照時(shí)長(zhǎng)、溫濕度等重點(diǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以及光照、風(fēng)速的實(shí)時(shí)波動(dòng)趨勢(shì)曲線，有助于用戶實(shí)時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境變化，挖掘信息背后的有用價(jià)值。

逆變器管理

進(jìn)入到逆變器管理界面，可查看場(chǎng)站基本信息、涉網(wǎng)信息、逆變器運(yùn)行狀態(tài)、發(fā)電機(jī)溫度趨勢(shì)曲線等，逆變器設(shè)備可控制啟停。

管理者通過(guò) PC、PAD 或是智能手機(jī)，即可打開(kāi)瀏覽器隨時(shí)訪問(wèn)監(jiān)控場(chǎng)景，顛覆了以往用戶在控制室內(nèi)控制場(chǎng)景的局限性，真正實(shí)現(xiàn)指揮中心雙向化、可視化、網(wǎng)絡(luò)化的管控形式。

聚焦建設(shè)具有中國(guó)特色國(guó)際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)戰(zhàn)略目標(biāo)，風(fēng)光儲(chǔ)示范工程將牢記“一保兩服務(wù)”職責(zé)使命。把握十四五碳達(dá)峰關(guān)鍵期、窗口期要求，立足“四大平臺(tái)，一個(gè)標(biāo)桿”發(fā)展規(guī)劃，線上線下加快推進(jìn)國(guó)家可再生能源示范區(qū)、能源大數(shù)據(jù)中心和技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟建設(shè)，深入打造面向源網(wǎng)荷儲(chǔ)全環(huán)節(jié)、賦能電網(wǎng)生產(chǎn)、公司經(jīng)營(yíng)、客戶服務(wù)的價(jià)值創(chuàng)造平臺(tái)。

審核編輯 黃宇