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数字孪生能源系统,打造低碳时代“透视”眼

加快数字产业化,培育和扩大人工智能、大数据、区块链、云计算、网络安全等新兴数字产业。2022 年一季度,国家能源局认真贯彻落实“四个革命、一个合作”的能源安全新战略,锚定碳达峰碳中和目标,积极落实“十四五”可再生能源发展规划,推进大型风电光伏基地等重大项目建设,促使全国可再生能源发电量达 5336 亿千瓦时。

可再生能源装机量的快速增加也给电力系统的稳定运行带来了巨大的压力。由于风电和光伏的输出功率受气象条件和运行环境的影响较大,电站的输出功率难以预测,迫切需要智能电力综合控制平台的监督,以确保电网的顺利运行。利用图扑软件自主研发引擎 HT for Web,构建可交互式 Web 三维电力场景,实现全国新能源设施的有效控制,确保电力系统的顺利运行。

为促进新能源建设和消费,《电力可靠性管理办法(暂行)》提出,新能源发电企业应加强发电电源预测管理,建立新的储能建设需求发布机制,积极稳步推进发电侧储能建设,促进源网储能一体化和多功能互补。十三五期间,我国常规发电机组的等效能用系数保持在 91% 以上变压器断路器、架空输电线路等输变电设备的等效系数长期保持 99% 直流输电系统整体运行稳定。

图扑软件双高绿色智能电网系统以国内首个最高电压等级特高压交流示范项目为基础,以动态流光线显示电流输送。它是中国自主研发、设计和建设的具有自主知识产权的知识产权 1000 千伏交流输变电工程-晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程 640 公里。

通过与 HT for Web GIS 结合产品,实现智能电网的精细管理。支持不同地图瓷砖服务或数据、航拍倾斜摄影的真实场景 3DTiles 不同的格式数据和城市建筑群 GIS 同时,结合数据加载 BIM 数据轻量化、三维视频集成 2D 和 3D 在 GIS 大量的系统 POI 数据、交通流量数据、规划数据、多元化可视化显示现状数据。

特高压能有效提高我国电网的输送能力,一回路特高压直流电网能输送 600 万千瓦电量,相当于 500 千伏直流电网 5 到 6 倍,送电距离也是后者 2 到 3 倍。输送相同功率的电量,如果采用特高压线路输电,可以与采用相比 500 节省千伏高压线路 60% 土地资源。

电网系统中输电通道、张雄特高压、张北柔直的建设 2D 面板及时更新。在图扑软件的智慧电网系统中风机发电量及装机容量、光伏发电量及装机容量,按照年份以渐变的动态面积图进行统计。

将电网数据的中央控制平台连接到可视化系统,实现新能源开发、运输和消耗数据的实时驱动,便于运维掌握第一手数据。编制能源政策分析解读、区域能源资源综合分析评价、发展规划编制和年度计划 Hightopo 展示在可视化系统中,规划后续新能源电力设施建设。

随着电网辅助监控系统的不断完善,结合数字孪生虚实互动的相关特点和功能,用户可以远程通过电脑VR 等设备,利用平台系统逆向控制实现辅助监控设备的操作,利用现场高清、红外摄像头、智能机器人等监控设备智能检查电网设备。

随着碳达峰碳中和目标的提出,各国对新能源的开发利用达到了前所未有的高度。联合国 2025 提出年前能源承诺促进行动计划 2025 年实现再有 5 1亿人获得电力供应,全球可再生能源发电能力增加 100%。在中国,2022 年一季度,全国风电新增并网装机 790 万千瓦。从新增装机的分布来看,三北地区约占比 70%的中东和南方地区约占比 30%。

通过图扑软件可视化实现全国电力数字双胞胎,统计全国海上风电场和山区风电场的有功率和日发电总数,实现生产监督、决策支持和报告查看。

利用自主研发引擎 HT for Web 将 2D 和 3D 无缝融合,在 2D 检查新能源陆地总装机容量和海上总装机容量;有效控制接入区域公司、风场、风机、总装机、逆变器、光伏电站的数量。

环形图显示风力和光伏发电的日发电量、月发电量和年发电量。风电机组和光伏机组分别用折线图显示 24 小时有功功率。

根据《风电场利用率监测统计管理办法》的通知,风电场日限电计算公式为:限电=风电场可用机组可在有限时间内发电-风电场在有限时间内实际发电。其中,风电场可用机组的可用发电量是指在自然条件和设备状态下(不考虑电力系统运行因素的影响),除影响风电机组的设备故障、缺陷或维护等因素外,理论上可在相应时间内发电的剩余可用风电机组。

点击 3D 场景中各省地图可弹出 2D 面板显示各省风力发电机和光伏的安装数据。大连、崇明、厦门等地区亮点显示,点击光柱查看相应陆上或海上风电场的运行情况,利用物联网技术将故障风机标记为红色,便于可视化大屏幕运行维护,安排维护人员处理。

随着近海资源的大规模发展,为了获得更多的风能资源,海上风电具有规模化、集群化、深远海化的特点。可以基于 Web3.0 建立点对点分散的智能互联网,保护数据隐私,打破信息岛,交换电力系统各部门之间的信息。加强整个网络的统一调度,研究建立源网络储存灵活高效互动的电力运营和市场体系。

对于需要显示在一个表面的流体场,如风场、水流场、压力场等,需要动态呈现,可以通过图扑粒子插件实现。在图扑软件可视化系统的主要场景中,可以查看风电气流、全球风场和长江水场的粒子流动。右按钮可以自由调节粒子数量、速度和痕迹,并定制粒子的行为。

采用 HT for Web 模拟的全球风场揭示了全球大气层动力学和热力学动态演变的完整规律和趋势,为台风、暴雨等极端灾害性天气现象的分析和预测提供了最直接、最准确的初始测量数据。

风电机组的运行受到环境因素的极大影响。特定地形条件下的气流直接关系到风电场的发电效果。了解复杂地形环境下的风能分布可以避免不利地形条件。例如,陡坡较多的起伏地形不利于风电场的发展。

将二维流体场信息作为贴图资源传递给图扑 SDK。SDK 使用地图保存粒子的位置信息,使用流体场和粒子位置计算下一帧的粒子位置。然后整合上一帧的输出和当前输出,以实现粒子的移动尾效应。

图扑粒子插件可实现粒子的大小、形状、流速 调整粒子数量、显示阈值、模拟精度等参数。

2021 水电、风电、光伏发电的平均利用率分别约达 98%、97%和 98%的能源技术创新能力进一步增强。建立了水电、核电、风电、太阳能发电等清洁能源设备制造产业链,成功研发制造世界上最大的单机容量 100 万千瓦水电机组,单机容量最大 10 兆瓦全系列风电机组的制造能力不断刷新光伏电池转换效率的世界纪录。

提供图扑软件 Web 端的 UI/2D/3D、GIS、BIM 及 VR/AR 可视化相关解决方案如自主研发核心引擎 HT 提供图形化组态 SCADA 支持构建零代码物联网的能力 IoT 工业元宇宙业元宇宙的平台,数字孪生、二维组态和三维组态项目广泛应用于智能城市、智能水务、光伏、风电、新基础设施、智能医疗、智能制造等行业。

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