《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》提出，創(chuàng)新電網(wǎng)結(jié)構(gòu)形態(tài)和運行模式，加快構(gòu)建現(xiàn)代能源體系。加快配電網(wǎng)改造升級，推動智能配電網(wǎng)建設(shè)，提高配電網(wǎng)接納新能源和多元化負荷的承載力和靈活性。積極發(fā)展以消納新能源為主的智能微電網(wǎng)，實現(xiàn)與大電網(wǎng)兼容互補。

在 2020 年的聯(lián)合國氣候峰會上，我國正式提出了 “3060” 雙碳目標。為實現(xiàn)“ 2030 年前碳達峰， 2060 年前碳中和”的目標，著力構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系，提升能源清潔利用水平和電力系統(tǒng)運行效率，更好地發(fā)揮源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補在保障能源安全中的作用。

在新型電力系統(tǒng)下，電網(wǎng)運行逐漸呈現(xiàn)智能化、數(shù)字化的特點。發(fā)展“源網(wǎng)荷儲一體化”運行急需“云大物移智鏈邊”其中的云計算、大數(shù)據(jù)、電力物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算等技術(shù)手段，讓電網(wǎng)系統(tǒng)配備擁有海量數(shù)據(jù)處理分析、高度智能化決策等能力的云端解決方案。從而實現(xiàn)各類能源資源整合、打通能源多環(huán)節(jié)間的壁壘，讓“源網(wǎng)荷儲”各要素真正做到友好協(xié)同。

圖撲軟件利用自主研發(fā)引擎 HT for Web 將 Web 智慧“雙碳”微電網(wǎng)場景進行數(shù)字孿生，有效實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲一體化管控。整體場景采用了輕量化建模的方式，重點圍繞智慧園區(qū)電網(wǎng)聯(lián)通中的源、網(wǎng)、荷、儲四方面的設(shè)備和建筑進行建模還原，為用戶帶來“賽博朋克”的視覺體驗。采用輕量化重新建模的方式，設(shè)計師就有“設(shè)計”的發(fā)揮空間，展現(xiàn)更多美學創(chuàng)意。支持 360 度觀察虛擬園區(qū)內(nèi)源網(wǎng)荷儲每個環(huán)節(jié)的動態(tài)數(shù)據(jù)，通過圖撲軟件 HT 自帶交互，即可實現(xiàn)鼠標的旋轉(zhuǎn)、平移、拉近拉遠操作，同時也實現(xiàn)了觸屏設(shè)備的單指旋轉(zhuǎn)、雙指縮放、三指平移操作不必再為跨平臺的不同交互模式而煩惱。

通過圖撲軟件完整復(fù)現(xiàn)的園區(qū)能量系統(tǒng)，實現(xiàn)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、太陽能+空氣源熱泵熱水系統(tǒng)的綜合管控。通過智慧能源管理系統(tǒng)，實現(xiàn)建筑能效管理、綜合節(jié)能管理和“源網(wǎng)荷儲”協(xié)同運行。

“源網(wǎng)荷儲一體化”是一種可實現(xiàn)能源資源最大化利用的運行模式和技術(shù)，通過源源互補、源網(wǎng)協(xié)調(diào)、網(wǎng)荷互動、網(wǎng)儲互動和源荷互動等多種交互形式，更經(jīng)濟、高效和安全地提高電力系統(tǒng)功率動態(tài)平衡能力。

源“源”互補

圖撲雙碳智慧園區(qū)內(nèi)智能微電網(wǎng)主要以多種可再生能源為主，電源輸入主要為光伏、氫能、天然氣、沼氣等多種成熟發(fā)電技術(shù)。光伏是綠色能源，具有減少溫室氣體二氧化碳排放的特點，假設(shè)平均每天發(fā)電量為 1000 kWh， CO? 減排約為 785 kg，能大幅減少碳排放。

不同電源之間可通過“源網(wǎng)荷儲一體化”平臺有效協(xié)調(diào)，即通過靈活發(fā)電資源與清潔能源之間的協(xié)調(diào)互補，解決清潔能源發(fā)電出力受環(huán)境和氣象因素影響而產(chǎn)生的隨機性、波動性問題，有效提高可再生能源的利用效率，減少電網(wǎng)旋轉(zhuǎn)備用，增強系統(tǒng)的自主調(diào)節(jié)能力。

Hightopo 制作的智慧新能源系統(tǒng)以“賽博朋克”風格進行展示，突出能量路由器、變壓器、配電室等設(shè)備模型，利用 HT 提供的圖形化組態(tài) SCADA 能力，以線條流動的方式表達光伏從光能轉(zhuǎn)化為電能、再到設(shè)備供電、儲能全流程。當日超標電量、累計用電量、光照時長、輻照度分別統(tǒng)計，利于整合分析。利用柱狀圖動態(tài)顯示 24 小時內(nèi)的交流源出力和指令，掌握每日數(shù)據(jù)變化，提高電力調(diào)控能力。

能量電塔

電力塔直接連接到智慧園區(qū)的電網(wǎng)，在滿足為汽車充能的情況下，項目產(chǎn)生的多余能量會匯入整個園區(qū)的用電系統(tǒng)。整合分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)等技術(shù)設(shè)備實現(xiàn)電源輸入。通過圖撲軟件可視化場景內(nèi)的 2D 面板對額定出力、出口電壓、額定容量、額定電壓、重量、檔距進行數(shù)據(jù)監(jiān)測，了解“源”側(cè)的電力情況。

世界各國的常用交流電工頻頻率有 50Hz（赫茲）與 60Hz（赫茲）兩種，民用交流電壓分布由 100V 至 380V 不等。機房一般引入三相 380V ，50HZ 的市電作為電源，但是設(shè)備的電源整流模塊用的是單相 220V 的電壓。

變壓器

變壓器是輸配電的基礎(chǔ)設(shè)備，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、城市社區(qū)等領(lǐng)域。我國在網(wǎng)運行的變壓器約 1700 萬臺，總?cè)萘考s 110 億千伏安。變壓器損耗約占輸配電電力損耗的 40%。將交流赫茲、電壓等級、節(jié)能序列、額定容量數(shù)據(jù)在 2D 面板展示，利于節(jié)能效率的提升。

配電室

配電室是指帶有低壓負荷的室內(nèi)配電場所，主要為低壓用戶或用電設(shè)施配送電能，低壓配電室的進線一般是由 35kV 或 10kV 變配電站內(nèi)的低壓開關(guān)柜分配出的 400V 電纜。通過圖撲軟件 HT 2D 面板實現(xiàn)配電室內(nèi)電流頻率、整機功耗、交流電壓、交流電流的數(shù)據(jù)監(jiān)控，便于運維管理。

源“網(wǎng)”協(xié)調(diào)

在現(xiàn)有電源、電網(wǎng)協(xié)同運行的基礎(chǔ)上，通過新的電網(wǎng)調(diào)節(jié)技術(shù)有效解決新能源大規(guī)模并網(wǎng)及分布式電源接入電網(wǎng)時的“不友好”問題，讓新能源和常規(guī)電源一起參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)。利用能源互聯(lián)網(wǎng)核心設(shè)備——直流能量路由器滿足未來電網(wǎng)對電能控制的復(fù)雜性和多樣性要求。

圖撲軟件智慧雙碳園區(qū)內(nèi)“網(wǎng)”側(cè)核心設(shè)備的三維模型效果主要以貼圖呈現(xiàn)，以保證在網(wǎng)頁中高效加載和流暢運行。可提供導(dǎo)入 IFC 格式的 BIM 功能，在某些場景下使用 BIM 信息降低開發(fā)成本。

可再生電源，在輸出功率、電壓水平、頻率質(zhì)量等方面呈現(xiàn)出很大的不穩(wěn)定性。如果這些分布式能源直接并網(wǎng)，將會對大電網(wǎng)造成不同程度的擾動。利用圖撲軟件 2D 組態(tài)，顯示交流電、直流電、信息流的設(shè)備連接情況，一屏掌控電流的運行節(jié)點信息。用紅色的動態(tài)連接線顯示直流電從屋頂光伏——能量路由器 A\能量路由器 B——充電樁\儲能設(shè)備的流動過程；用黃色動態(tài)連接線顯示信息流由能量路由器 A\能量路由器 B——物聯(lián)管理平臺——智慧雙碳園區(qū)的流動過程；用藍色動態(tài)連接線顯示交流電從電閘——能量路由器——消費端的流動過程；便于運維監(jiān)測節(jié)點信息，增加并網(wǎng)的穩(wěn)定性。

相較于 InTouch/IFix/WinCC 這些傳統(tǒng)組態(tài)軟件，圖撲基于 Web 的平臺更適合 C/S 向 B/S 轉(zhuǎn)型的大趨勢，多元素豐富的可視化組件和支持快捷的數(shù)據(jù)綁定方式，可用于快速創(chuàng)建和部署。為各類工業(yè)場景提供 2D、2.5D、3D （點擊鏈接跳轉(zhuǎn)至相關(guān)頁面），多種清晰美觀的可視化服務(wù)模式。滿足了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)代化的、高性能的、跨平臺（桌面Mouse/移動Touch/虛擬現(xiàn)實VR）的數(shù)據(jù)可視化需求，帶來沉浸式的使用體驗。

能量路由器

能量路由器是一種集成融合了信息技術(shù)與電力電子變換技術(shù)、實現(xiàn)分布式能量的高效利用和傳輸?shù)碾娏ρb備?？勺鳛殡娏钟蚓W(wǎng)與主干網(wǎng)的交互接口，一方面負責局域網(wǎng)內(nèi)部各個設(shè)備的運行和能量管理，同時接收上層電力調(diào)度中心的指令并上傳局域網(wǎng)的運行狀態(tài)。通過 HT for Web 渲染出朋克風的效果，并在能量路由器上添加 2D 面板，顯示運行時間和狀態(tài)。

電力電子變換技術(shù)使能量路由器為各種類型的分布式電源、儲能設(shè)備和新型負載提供所需的電能接口形式，包括各種電壓、電流量的直流或交流形式等。交流電仍是電能的主要利用形式，通過安裝交流母線管理分布式電源是一種順理成章的電能管理方法。

未來電網(wǎng)將在局部消納的基礎(chǔ)上，以微網(wǎng)、智能小區(qū)為自治單元，形成自下而上的能量單元的互聯(lián)。將龐大的同步電網(wǎng)拆分成異步、自治的互聯(lián)電力局域網(wǎng)，并通過數(shù)字電網(wǎng)路由器（DGR）進行能量調(diào)配和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。

網(wǎng)“荷”互動

在“荷”側(cè)，通過圖撲軟件 HT 的動態(tài)曲線圖顯示 24 小時光伏源出力情況，掌握電力的峰值和谷值。利用環(huán)形圖顯示空調(diào)、照明、充電樁和其他耗電設(shè)備的比率，密切關(guān)注高耗能設(shè)備進行降耗調(diào)控。在電網(wǎng)出現(xiàn)或者即將出現(xiàn)問題時，通過負荷主動調(diào)節(jié)和響應(yīng)來改變潮流分布，確保電網(wǎng)安全經(jīng)濟可靠運行。

智能充電樁

智能電動汽車充電或智能充電是指電動汽車與充電設(shè)備共享數(shù)據(jù)連接，充電設(shè)備與充電運營商共享數(shù)據(jù)連接的系統(tǒng)。與傳統(tǒng)充電設(shè)備不同，智能充電系統(tǒng)會智能監(jiān)控、管理和限制其設(shè)備的使用，以優(yōu)化能源消耗。通過 HT for Web 以貼圖的形式設(shè)計出輕量化的智能充電站，可擺脫硬件設(shè)備的限制，實現(xiàn)充電樁的隨時監(jiān)控。模擬車輛進站的充電過程，顯示智能充電樁的充電次數(shù)、當前功率、充電量、電池年限；當車輛電磁出現(xiàn)故障時，出現(xiàn)閃爍的紅色框提示車站運維人員。

智能充電系統(tǒng)對設(shè)備的控制包括簡單的開啟和關(guān)閉充電，車輛的單向控制（V1G），允許增加或減少充電率，以及具有技術(shù)挑戰(zhàn)性的雙向車輛到電網(wǎng)（V2G），允許電動汽車在放電模式下向電網(wǎng)提供服務(wù)。

智慧樓宇

智慧樓宇是將建筑、通信、計算機和控制等各方面的先進科技相互融合，合理集成為最優(yōu)化的整體，具有工程投資合理、設(shè)備高度自動化、信息管理科學、服務(wù)高效優(yōu)質(zhì)、使用靈活方便和環(huán)境安全舒適等特點，是能夠適應(yīng)信息化社會發(fā)展需求的現(xiàn)代化新型建筑。利用圖撲雙碳智慧園區(qū)內(nèi)的 2D 面板對樓宇內(nèi)電梯、空調(diào)、照明的能耗情況進行智慧監(jiān)控，高效進行樓宇管理。

網(wǎng)“儲”互動

儲能是微電網(wǎng)中不可缺少的一部分，在用電低谷時作為負荷充電，在用電高峰時作為電源釋放電能。它在微電網(wǎng)中能夠起到削峰填谷的作用，極大地提高間歇式能源的利用效率。

SOH 儲能箱

點擊園區(qū)內(nèi)的儲能箱會彈出 2D 面板對當前容量、電池溫度、SOH 電池健康狀態(tài)、累計充電量、累計充電次數(shù)、火災(zāi)風險進行統(tǒng)計和故障預(yù)警，保證集裝箱系統(tǒng)的安全。圖撲軟件提供完備流水線作業(yè)工具鏈，從視圖組件設(shè)計、圖標設(shè)計、2D 圖紙設(shè)計到 3D 場景設(shè)計皆有一站式的開發(fā)工具，設(shè)計師和程序員能實現(xiàn)協(xié)同作業(yè)開發(fā)，快速落地 2D、3D 可視化成果。

隨著科技的不斷發(fā)展，現(xiàn)在的儲能主要有蓄電池儲能、飛輪儲能、超導(dǎo)磁儲能、超級電容器儲能，目前較為成熟的儲能技術(shù)是鉛酸蓄電池，但有壽命短和鉛污染嚴重的問題。

電池系統(tǒng)主要由電芯串并聯(lián)構(gòu)成：首先十幾組電芯通過串并聯(lián)組成電池箱，然后電池箱通過串聯(lián)組成電池組串并提升系統(tǒng)電壓，最終將電池組串進行并聯(lián)提升系統(tǒng)容量，并集成安裝在電池柜內(nèi)。儲能變流器是將電池直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電的能量轉(zhuǎn)換單元，其可運行于并網(wǎng)及離網(wǎng)模式。并網(wǎng)模式下變流器按照上層調(diào)度下發(fā)的功率指令與電網(wǎng)進行能量交互；離網(wǎng)模式下儲能變流器可為廠區(qū)負荷提供電壓頻率支撐，并為部分可再生能源提供黑啟動電源。

微電網(wǎng)作為一種靠近用戶側(cè)的微型綜合能源系統(tǒng)，涵蓋太陽能、風能等一次能源及電力二次能源，涉及電、熱、氣多種能源輸配網(wǎng)絡(luò)和負荷需求、儲能、控制和保護設(shè)備及信息化平臺，需以電能為核心，通過多能互聯(lián)、信息能量耦合及市場經(jīng)濟引導(dǎo)，實現(xiàn)多能“供-需-儲”協(xié)調(diào)優(yōu)化和自平衡。

以現(xiàn)代信息通訊、大數(shù)據(jù)、人工智能、儲能等新技術(shù)為依托，運用“互聯(lián)網(wǎng)+”新模式，調(diào)動負荷側(cè)調(diào)節(jié)響應(yīng)能力。在城市商業(yè)區(qū)、綜合體、居民區(qū)，依托光伏發(fā)電、并網(wǎng)型微電網(wǎng)和充電基礎(chǔ)設(shè)施等，開展分布式發(fā)電與電動汽車（用戶儲能）靈活充放電相結(jié)合的園區(qū)（居民區(qū)）級源網(wǎng)荷儲一體化建設(shè)。在工業(yè)負荷大、新能源條件好的地區(qū)，支持分布式電源開發(fā)建設(shè)和就近接入消納，結(jié)合增量配電網(wǎng)等工作，開展源網(wǎng)荷儲一體化綠色供電園區(qū)建設(shè)。

通過智能路由器-新能源微網(wǎng)實現(xiàn)園區(qū)、市電、光伏、儲能、充電樁、日常負荷的連接和調(diào)節(jié)，實現(xiàn)“雙碳”目標。

審核編輯：符乾江