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“十四五”期間，在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化升級和綠色改造領域、綠色低碳城鎮(zhèn)化和現(xiàn)代城市建設領域、綠色低碳消費領域，和可再生能源或電力系統(tǒng)建設等領域，總投資可以達到近 45 萬億，平均每年大約是 8.9 萬億，占到 2021 年全社會總投資的 16% 左右，這將是一個可觀的投資增長動能。
“雙碳”目標提出后，為了提升能源利用效率、降低碳排放，很多行業(yè)都開展了電能替代。2022 年一季度，我國可再生能源新增裝機 2541 萬千瓦，占全國新增發(fā)電裝機的 80%。其中，水電新增 343 萬千瓦、風電新增 790 萬千瓦、光伏發(fā)電新增 1321 萬千瓦、生物質(zhì)發(fā)電新增 87 萬千瓦。截至 2022 年 3 月底，我國可再生能源發(fā)電裝機達 10.88 億千瓦。
隨著新能源裝機占比不斷提高，適配新能源風力發(fā)電三維可視化的需求也逐漸增加。為了使風力發(fā)電得到集中化管控，提升用戶企業(yè)數(shù)字化、智能化水平，實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化管理，打造一套適配新能源的三維可視化集中管理模塊就成了新的主流趨勢。
運用 Hightopo 自主研發(fā)的前端可視化引擎 HT for Web 實現(xiàn)可交互式的 Web 風力發(fā)電數(shù)字孿生三維場景?？筛鶕?jù)時間和天氣接口實現(xiàn)白天、黑夜、晴、陰、雨的切換，呈現(xiàn)出與現(xiàn)實世界一致的時空狀態(tài)。
圖撲軟件的數(shù)字孿生 3D 可視化系統(tǒng)能實現(xiàn)風力發(fā)電機組、升壓站、配電室的漫游巡檢和遠程監(jiān)測。場景內(nèi)設置了漫游動畫、暫停動畫、停止動畫、初始視角四個按鈕，針對不同的場景可進行第一人稱視角漫游或者無人機視角漫游。
鳥瞰漫游
第一人稱視角漫游可帶來“我在世界中心，萬物以我為原點 ”的奇特感受，模擬在風電場內(nèi)的巡視過程，帶來沉浸式體驗。對于可能存在危險的場地，可通過圖撲軟件提供的漫游功能進行風電場戶外、室內(nèi)巡檢漫游。同時通過無人機視角漫游從升壓站到空中漫游查看，直觀展示出風電場的宏大，帶來與眾不同的震撼觀感。
生產(chǎn)監(jiān)測
風力發(fā)電機因風量不穩(wěn)定，且對電力系統(tǒng)運行的支撐能力不如其他發(fā)電領域，所以對風電基地設施的監(jiān)測數(shù)據(jù)更需要具備時效性。將風電場的關(guān)鍵生產(chǎn)數(shù)據(jù)集中于界面的左右兩側(cè)，為管理人員提供直觀的數(shù)據(jù)展示，及時掌控。
圖撲軟件三維可視化技術(shù)采用 B/S 架構(gòu)，頁面自適應多種分辨率，用戶可通過 PC 、 PAD 或是智能手機，只要打開瀏覽器可隨時隨地訪問三維可視化系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)查和管控。
利用圖撲軟件的可視化場景將智能設備的實時運行參數(shù)接入兩側(cè)的 2D 面板，將項目概況、實時指標、機組狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)、發(fā)電統(tǒng)計、節(jié)能減排等復雜、抽象的數(shù)據(jù)以豐富的圖表、圖形和設計元素展現(xiàn)，實現(xiàn)集中管控。通過對歷史數(shù)據(jù)的融合分析，管理者可實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，構(gòu)建智慧風電管理系統(tǒng)。
項目概況
本項目采用 H140-2.5MW 雙饋風力發(fā)電機機組，數(shù)量 40 臺，總裝機容量 100MW，從 2D 數(shù)據(jù)面板中還可直觀查看累計投運時間信息。
實時指標
通過圖撲軟件 HT 2D 面板可以實時觀測整個風電場總的風電負荷，從“風機預警處理率”以及“未處理風機數(shù)”可及時進行事件決策與處理。
環(huán)境參數(shù)
風速及風向的變化對大型風力發(fā)電機的發(fā)電量有較大的影響，可將環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)接入圖撲軟件的可視化場景，完成對能見度、降水量、風速、溫度的實時監(jiān)測，在惡劣天氣來臨前做好應對措施。
發(fā)電統(tǒng)計
發(fā)電量是生產(chǎn)監(jiān)測模塊管理人員最關(guān)注的數(shù)據(jù)，面板中展示了當日發(fā)電量、當月發(fā)電量以及累計發(fā)電量；用柱狀圖的形式展現(xiàn)了所有風力發(fā)電機日發(fā)電量排行情況。
節(jié)能減排
通過圖撲軟件的可視化系統(tǒng)遠程監(jiān)測風電基地氮氧化合物的排放數(shù)據(jù)并作統(tǒng)計，可遵循規(guī)律達到節(jié)能減排的最優(yōu)解。
科普小貼士：
聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會關(guān)于《全生命周期發(fā)電選擇》的報告指出，在一座電站的全生命周期內(nèi)，沒有使用碳捕捉技術(shù)的風能發(fā)電，每千瓦時碳排放為 10 克二氧化碳。
機組狀態(tài)數(shù)量
運用圖撲軟件的多樣化圖表形式，顯示正常發(fā)電、帶病發(fā)電、待機、自身限功率、計劃停機、通訊中斷的風力發(fā)電機數(shù)量，方便實時獲取全場風機的運行狀態(tài)。
升壓站監(jiān)測
通過現(xiàn)場取景照片、衛(wèi)星圖、CAD 圖等資料，Hightopo 可快速將現(xiàn)實的風電基地在線上進行還原，通過數(shù)據(jù)接入實現(xiàn)數(shù)字孿生。以流光效果模擬出不同風機集電線路電流向升壓站匯聚的過程，更直觀地展示風力發(fā)電流程，帶來更好的沉浸體驗、觀看體驗、交互體驗。
風電場升壓站是指將風電機組的輸出電壓升高到更高等級電壓并送出的設施。由于風機大多為異步發(fā)電機，風電場在發(fā)出有功功率的同時會吸收無功功率，且風電機組大多不能進行持續(xù)有效的有功、無功調(diào)節(jié)，如不采取相應的控制措施，可能對電網(wǎng)的無功、電壓穩(wěn)定性造成影響，或者增加電網(wǎng)的網(wǎng)絡損耗。
為解決大規(guī)模風電場并網(wǎng)運行時帶來的送出系統(tǒng)電壓穩(wěn)定問題，風電場匯集升壓站內(nèi)無功補償方式一般采用靜止無功發(fā)生器（SVG）和并聯(lián)電容器組聯(lián)合運行的方式。
點擊升壓站三維模型可跳轉(zhuǎn)至升壓站視角，展示站內(nèi)主要觀測數(shù)據(jù)，如環(huán)境信息、負荷統(tǒng)計、風功率預測、消防檢查信息、巡檢車信息等。
環(huán)境信息
圖撲軟件數(shù)字孿生三維可視化系統(tǒng)中的升壓站環(huán)境信息監(jiān)測主要整合了整個風電基地的天氣、平均溫度、主要風向、平均風速數(shù)據(jù)，方便實施把控風場大環(huán)境信息。
風功率預測
用 Hightopo 雙曲線圖的形式展現(xiàn)風電基地整體實時功率與預測功率，方便管理人員隨時進行決策分析，有效進行節(jié)能減排。
消防檢查信息
升壓站長期處于高壓狀態(tài)，消防信息便是需要關(guān)注的重點，界面面板中展示了消防設施運行情況、消防檢查歷史記錄以及最近預警時間。
巡檢車信息
消防與巡檢相輔相成，園區(qū)無人值守機器人巡檢功能是電力行業(yè)的剛需，升壓站內(nèi)設置 AGV 巡檢車輛，通過?HT for Web 渲染出的可視化界面可以實時查看車輛位置、行駛速度、電量、電池狀態(tài)、運行狀態(tài)等信息。
故障列表
巡檢車輛在檢測到設備故障時，將信息上報登記至后臺，將主要故障信息展示于圖撲軟件監(jiān)管平臺的前端故障列表中，并按照故障時間置頂排序，方便維修人員及時查看與處理。
配電室
點擊 Hightopo 智慧風電監(jiān)管平臺的 3D 升壓站內(nèi)配電室建筑模型，可跳轉(zhuǎn)至配電室內(nèi)部，主場景采用寫實風格還原配電室的內(nèi)部布局，點擊相應配電柜可顯示不同主變高壓側(cè)測控的數(shù)據(jù)。
科普小貼士：
配電室是指帶有低壓負荷的室內(nèi)配電場所，主要為低壓用戶配送電能，設有中壓進線（可有少量出線）、配電變壓器和低壓配電裝置。10kV 及以下電壓等級設備的設施，分為高壓配電室和低壓配電室。
施工管理監(jiān)測
通過圖撲軟件可視化系統(tǒng)對風力發(fā)電機組施工進度、施工質(zhì)量、施工安全、施工計劃、施工詳情的遠程監(jiān)控，可免去管理人員頻繁到現(xiàn)場巡查的煩惱。
科普小貼士：
陸上風力發(fā)電機的主要部件一般由風輪、主軸、變槳系統(tǒng)、偏航裝置、齒輪箱、發(fā)電機、變頻器、塔筒、塔基等組成。對單個風力發(fā)電機的運行我們也有完整的監(jiān)測系統(tǒng)，會在后續(xù)文章詳細介紹。
利用圖撲軟件 HT 豐富的圖表形式將施工詳情統(tǒng)計?？傮w進度、分步進度直觀展現(xiàn)，讓運維人員及時了解項目施工進度；施工質(zhì)量主要將關(guān)鍵的問題數(shù)、已整改數(shù)、未整改數(shù)、整改狀態(tài)、負責人信息進行展示；施工計劃主要包括不同節(jié)點施工時間、施工對象、施工人數(shù)的清單數(shù)據(jù)；施工詳情中統(tǒng)計了施工人員總數(shù)、施工吊機統(tǒng)計以及塔基施工、塔筒吊裝等統(tǒng)計數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)字化管理。
實現(xiàn)價值
新能源長期穩(wěn)定提供電力保障的能力較差，且受氣象數(shù)據(jù)滾動更新影響，新能源功率預測仍然與實際結(jié)果存在偏差。新能源大規(guī)模接入使既有常規(guī)電源和抽蓄調(diào)節(jié)能力消耗殆盡，“源隨荷動”的平衡模式難以為繼，系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)能力亟待提升，需加快構(gòu)建“源網(wǎng)荷儲”互動的新型電力系統(tǒng)。
“源網(wǎng)荷儲一體化及多能互補平臺”以數(shù)據(jù)中臺為體系，采用微服務架構(gòu)，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智能 AI 等技術(shù)，實現(xiàn)電源側(cè)、負荷側(cè)、儲能側(cè)的各類可控資源的數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源透明感知、特性建模、性能評估和建模應用，為電力系統(tǒng)提供資源信息管理、評估類服務、生產(chǎn)類服務、資源可調(diào)控能力及交易能力評估和可調(diào)負荷應用服務夯實數(shù)據(jù)基礎，并提供準確的評估手段。
