下一个风电”黑马“诞生，数字孪生 3D 智慧风电

十四五期间，在传统产业数字化升级和绿色改造、绿色低碳城市化和现代城市建设、绿色低碳消费、可再生能源或电力系统建设等领域，总投资可达近期 45 平均每年万亿左右 8.9 万亿，占到 2021 年全社会总投资 16% 这将是投资增长的可观动力。

为了提高能源利用效率，减少碳排放，许多行业都进行了电能替代。2022 年一季度，中国可再生能源新增装机 2541 万千瓦，占全国新发电装机的比例 80%。水电新增 343 新增万千瓦、风电 790 万千瓦、光伏发电新增 1321 新增万千瓦生物质发电 87 万千瓦。截至 2022 年 3 月底，中国可再生能源发电机达 10.88 亿千瓦。

随着新能源安装比例的不断提高，对适应新能源风力发电三维可视化的需求也逐渐增加。为了集中控制风力发电，提高用户企业的数字化和智能化水平，实现数据可视化管理，创建一套适合新能源的三维可视化集中管理模块已成为新的主流趋势。

数字孪生图扑软件 3D 视觉系统可实现风力发电机组、升压站、配电室的漫游检查和远程监控。场景中设置了四个按钮：漫游动画、暂停动画、停止动画和初始视角。第一人称视角漫游或无人机视角漫游可用于不同场景。

利用图扑软件自主开发的前端可视化引擎 HT for Web 实现可交互式 Web 风力发电数字孪生三维场景。白天、黑夜、晴天、阴天、雨天可以根据时间和天气接口切换，呈现出与现实世界一致的时空状态。

鸟瞰漫游

第一人称视角漫游可以带来我在世界中心，一切都以我为起点 奇怪的感觉模拟了风电场的巡逻过程，带来了身临其境的体验。对于可能有危险的场地，风电场的室外和室内巡逻漫游可以通过图扑软件提供的漫游功能进行。同时，从升压站到空中漫游的无人机视角，直观地展示了风电场的宏伟，带来了。

生产监测

风力发电机由于风量不稳定，支撑电力系统运行的能力不如其他发电领域，需要及时监控风电基础设施的数据。将风电场的关键生产数据集中在界面的左右两侧，为管理者提供直观的数据显示和及时控制。

图扑软件采用三维可视化技术 B/S 用户可以通过架构和页面自适应各种分辨率 PC 、 PAD 或者智能手机，只要打开浏览器，就可以随时随地访问三维可视化系统，实现远程监控。

智能设备的实时运行参数通过图扑软件的可视化场景连接到两侧 2D 面板以丰富的图表、图形和设计元素展示项目概况、实时指标、机组状态、环境参数、发电统计、节能减排等复杂抽象数据，实现集中控制。通过对历史数据的整合分析，管理者可以优化资源配置，构建智能风电管理系统。

项目概况

本项目采用 H140-2.5MW 双馈风力发电机组，数量 40 平台，总装机容量 100MW，从 2D 累计投运时间信息也可以在数据面板中直观查看。

实时指标

通过图扑软件 HT 2D 从风机预警处理率和未处理风机数等方面，可以实时观察整个风电场的总风电负荷，及时做出事件决策和处理。

环境参数

风速和风向的变化对大型风力发电机的发电有很大的影响。环境监测系统可以访问图扑软件的视觉场景，完成能见度、降水量、风速和温度的实时监测，并在恶劣天气前采取措施。

发电统计

发电量是生产监测模块管理人员最关心的数据。面板显示当日发电量、当月发电量和累计发电量；所有风力发电机的日发电排名以柱状图的形式显示。

节能减排

风电基地氮氧化合物的排放数据通过图扑软件的可视化系统进行远程监测和统计，可以遵循节能减排的规律。

科普小贴士：

联合国欧洲经济委员会关于全生命周期发电选择的报告指出，在电站的全生命周期内，没有碳捕获技术，每千瓦时碳排放 10 克二氧化碳。

机组状态数量

图扑软件采用多种图表形式，显示正常发电、疾病发电、待机、自身功率限制、计划停机、通信中断的风力发电机数量，便于实时获取风机的运行状态。

升压站监测

现场取景照片，卫星图，CAD 图等资料，Hightopo 真正的风电基地可以在线快速恢复，数字双胞胎可以通过数据访问实现。通过流光效果，模拟不同风机集电线路电流汇聚到升压站的过程，更直观地展示风力发电过程，带来更好的身临其境、观看和交互体验。

风电场升压站是指将风电机组的输出电压提高到更高水平的电压并发出的设施。由于风机多为异步发电机，风电场在发出有功功率时会吸收无功功率，大部分风电机组无法进行持续有效的有功和无功调节。如果不采取相应的控制措施，可能会影响电网的无功和电压稳定性，或增加电网的网络损耗。

为解决大规模风电场并网运行时带来的送出系统电压稳定问题，风电场汇集升压站内无功补偿方式一般采用静止无功发生器（SVG）并联电容器组联合运行。

点击升压站的三维模型跳转到升压站的视角，显示环境信息、负荷统计、风功率预测、消防检查信息、巡逻车信息等主要观测数据。

环境信息

图扑软件数字双胞胎三维可视化系统中的升压站环境信息监测主要集成了整个风电基地的天气、平均温度、主风向和平均风速数据，便于控制风场环境信息的实施。

风功率预测

用 Hightopo 以双曲线图的形式展示风电基地的整体实时功率和预测功率，方便管理者随时进行决策分析，有效节能减排。

消防检查信息

升压站长期处于高压状态，消防信息是重点。界面板显示了消防设施的运行、消防检查的历史记录和最近的预警时间。

巡检车信息

消防和检查相辅相成。公园内无人值守机器人的检查功能是电力行业的刚性需求。升压站设置 AGV 检查车辆，通过 HT for Web 渲染的可视化界面可实时查看车辆位置、行驶速度、电量、电池状态、运行状态等信息。

故障列表

巡检车辆在检测到设备故障时，将信息上报登记至后台，将主要故障信息展示于图扑软件监管平台的前端故障列表中，并按照故障时间置顶排序，方便维修人员及时查看与处理。

配电室

点击 Hightopo 智能风电监管平台 3D 升压站配电室的建筑模型可以跳转到配电室。主场景恢复了配电室的内部布局。单击相应的配电柜，显示不同主变压器高压侧测量和控制的数据。

科普小贴士：

配电室是指低压负荷室内配电场所，主要为低压用户配电，配备中压进线（少量出线）、配电变压器和低压配电装置。kV 分为高压配电室和低压配电室。

监测施工管理

风力发电机组的施工进度、施工质量、施工安全、施工计划和施工细节通过图扑软件可视化系统进行远程监控，可以避免管理人员频繁到现场检查的麻烦。

科普小贴士：

陆地风力发电机的主要部件一般由风轮、主轴、桨式系统、偏航装置、齿轮箱、发电机、变频器、塔、塔基等组成。我们还有一个完整的监控系统来运行单个风力发电机，将在后续文章中详细介绍。

使用图扑软件 HT 统计丰富的图表形式的施工细节。总体进度和步骤进度直观显示，使运维人员能够及时了解工程施工进度；施工质量主要显示关键问题数量、整改数量、未整改数量、整改状态和负责人信息；施工计划主要包括不同节点的施工时间、施工对象和施工人数清单数据；施工人员总数、施工起重机统计、塔基施工、塔吊统计，实现数字管理。

实现价值

新能源长期稳定提供电力保障的能力较差，受气象数据滚动更新的影响，新能源功率预测仍偏离实际结果。新能源的大规模接入耗尽了现有的传统电源和储存调节能力。源与荷载的平衡模式是不可持续的。迫切需要提高系统的平衡调节能力。有必要加快建立一个新的源网储存互动电力系统。

以数据中心平台为系统，采用微服务架构，利用物联网、大数据、智能 AI 实现各种可控资源的数据接入和数据处理，实现数据资源的透明感知、特性建模、性能评估和建模应用，巩固数据基础，为电力系统提供资源信息管理、评估服务、生产服务、资源可调控能力、交易能力评估和可调负荷应用服务，并提供准确的评估手段。