前言

《“十四五”現代能源體系規劃》提出，創新電網結構形態和運行模式，加快構建現代能源體系。加快配電網改造升級，推動智能配電網建設，提高配電網接納新能源和多元化負荷的承載力和靈活性。積極發展以消納新能源為主的智能微電網，實現與大電網兼容互補。

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

效果展示

在新型電力系統下，電網運行逐漸呈現智能化、數字化的特點。發展“源網荷儲一體化”運行急需“云大物移智鏈邊”其中的云計算、大數據、電力物聯網、邊緣計算等技術手段，讓電網系統配備擁有海量數據處理分析、高度智能化決策等能力的云端解決方案。從而實現各類能源資源整合、打通能源多環節間的壁壘，讓“源網荷儲”各要素真正做到友好協同。

圖撲軟件利用自主研發引擎 HT for Web 將 Web 智慧“雙碳”微電網場景進行數字孿生，有效實現源網荷儲一體化管控。整體場景采用了輕量化建模的方式，重點圍繞智慧園區電網聯通中的源、網、荷、儲四方面的設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，設計師就有“設計”的發揮空間，展現更多美學創意。支持 360 度觀察虛擬園區內源網荷儲每個環節的動態數據，通過圖撲軟件 HT 自帶交互，即可實現鼠標的旋轉、平移、拉近拉遠操作，同時也實現了觸屏設備的單指旋轉、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現的園區能量系統，實現分布式光伏發電系統、儲能系統、太陽能 空氣源熱泵熱水系統的綜合管控。通過智慧能源管理系統，實現建筑能效管理、綜合節能管理和“源網荷儲”協同運行。

“源網荷儲一體化”是一種可實現能源資源最大化利用的運行模式和技術，通過源源互補、源網協調、網荷互動、網儲互動和源荷互動等多種交互形式，更經濟、高效和安全地提高電力系統功率動態平衡能力。

系統分析

源“源”互補

圖撲雙碳智慧園區內智能微電網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、沼氣等多種成熟發電技術。光伏是綠色能源，具有減少溫室氣體二氧化碳排放的特點，假設平均每天發電量為 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“源網荷儲一體化”平臺有效協調，即通過靈活發電資源與清潔能源之間的協調互補，解決清潔能源發電出力受環境和氣象因素影響而產生的隨機性、波動性問題，有效提高可再生能源的利用效率，減少電網旋轉備用，增強系統的自主調節能力。

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

能量電塔

電力塔直接連接到智慧園區的電網，在滿足為汽車充能的情況下，項目產生的多余能量會匯入整個園區的用電系統。整合分布式光伏發電系統等技術設備實現電源輸入。通過圖撲軟件可視化場景內的 2D 面板對額定出力、出口電壓、額定容量、額定電壓、重量、檔距進行數據監測，了解“源”側的電力情況。

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設備，廣泛應用于工業、農業、交通、城市社區等領域。我國在網運行的變壓器約 1700 萬臺，總容量約 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、節能序列、額定容量數據在 2D 面板展示，利于節能效率的提升。

配電室

配電室是指帶有低壓負荷的室內配電場所，主要為低壓用戶或用電設施配送電能，低壓配電室的進線一般是由 35kV 或 10kV 變配電站內的低壓開關柜分配出的 400V 電纜。通過圖撲軟件 HT 2D 面板實現配電室內電流頻率、整機功耗、交流電壓、交流電流的數據監控，便于運維管理。

源“網”協調

在現有電源、電網協同運行的基礎上，通過新的電網調節技術有效解決新能源大規模并網及分布式電源接入電網時的“不友好”問題，讓新能源和常規電源一起參與電網調節。利用能源互聯網核心設備——直流能量路由器滿足未來電網對電能控制的復雜性和多樣性要求。

圖撲軟件智慧雙碳園區內“網”側核心設備的三維模型效果主要以貼圖呈現，以保證在網頁中高效加載和流暢運行?？商峁?IFC 格式的 BIM 功能，在某些場景下使用 BIM 信息降低開發成本。

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

相較于 InTouch/IFix/WinCC 這些傳統組態軟件，圖撲基于 Web 的平臺更適合 C/S 向 B/S 轉型的大趨勢，多元素豐富的可視化組件和支持快捷的數據綁定方式，可用于快速創建和部署。為各類工業場景提供 2D、2.5D、3D （點擊鏈接跳轉至相關頁面），多種清晰美觀的可視化服務模式。滿足了工業物聯網現代化的、高性能的、跨平臺（桌面Mouse/移動Touch/虛擬現實VR）的數據可視化需求，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與電力電子變換技術、實現分布式能量的高效利用和傳輸的電力裝備。可作為電力局域網與主干網的交互接口，一方面負責局域網內部各個設備的運行和能量管理，同時接收上層電力調度中心的指令并上傳局域網的運行狀態。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。

電力電子變換技術使能量路由器為各種類型的分布式電源、儲能設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。

未來電網將在局部消納的基礎上，以微網、智能小區為自治單元，形成自下而上的能量單元的互聯。將龐大的同步電網拆分成異步、自治的互聯電力局域網，并通過數字電網路由器（DGR）進行能量調配和網絡互聯。

網“荷”互動

在“荷”側，通過圖撲軟件 HT 的動態曲線圖顯示 24 小時光伏源出力情況，掌握電力的峰值和谷值。利用環形圖顯示空調、照明、充電樁和其他耗電設備的比率，密切關注高耗能設備進行降耗調控。在電網出現或者即將出現問題時，通過負荷主動調節和響應來改變潮流分布，確保電網安全經濟可靠運行。

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備共享數據連接，充電設備與充電運營商共享數據連接的系統。與傳統充電設備不同，智能充電系統會智能監控、管理和限制其設備的使用，以優化能源消耗。通過 HT for Web 以貼圖的形式設計出輕量化的智能充電站，可擺脫硬件設備的限制，實現充電樁的隨時監控。模擬車輛進站的充電過程，顯示智能充電樁的充電次數、當前功率、充電量、電池年限；當車輛電磁出現故障時，出現閃爍的紅色框提示車站運維人員。

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

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，合理集成為最優化的整體，具有工程投資合理、設備高度自動化、信息管理科學、服務高效優質、使用靈活方便和環境安全舒適等特點，是能夠適應信息化社會發展需求的現代化新型建筑。利用圖撲雙碳智慧園區內的 2D 面板對樓宇內電梯、空調、照明的能耗情況進行智慧監控，高效進行樓宇管理。

網“儲”互動

儲能是微電網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

點擊園區內的儲能箱會彈出 2D 面板對當前容量、電池溫度、SOH 電池健康狀態、累計充電量、累計充電次數、火災風險進行統計和故障預警，保證集裝箱系統的安全。圖撲軟件提供完備流水線作業工具鏈，從視圖組件設計、圖標設計、2D 圖紙設計到 3D 場景設計皆有一站式的開發工具，設計師和程序員能實現協同作業開發，快速落地 2D、3D 可視化成果。

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

電池系統主要由電芯串并聯構成：首先十幾組電芯通過串并聯組成電池箱，然后電池箱通過串聯組成電池組串并提升系統電壓，最終將電池組串進行并聯提升系統容量，并集成安裝在電池柜內。儲能變流器是將電池直流電轉換為三相交流電的能量轉換單元，其可運行于并網及離網模式。并網模式下變流器按照上層調度下發的功率指令與電網進行能量交互；離網模式下儲能變流器可為廠區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。

實現價值

微電網作為一種靠近用戶側的微型綜合能源系統，涵蓋太陽能、風能等一次能源及電力二次能源，涉及電、熱、氣多種能源輸配網絡和負荷需求、儲能、控制和保護設備及信息化平臺，需以電能為核心，通過多能互聯、信息能量耦合及市場經濟引導，實現多能“供-需-儲”協調優化和自平衡。

總結

以現代信息通訊、大數據、人工智能、儲能等新技術為依托，運用“互聯網 ”新模式，調動負荷側調節響應能力。在城市商業區、綜合體、居民區，依托光伏發電、并網型微電網和充電基礎設施等，開展分布式發電與電動汽車（用戶儲能）靈活充放電相結合的園區（居民區）級源網荷儲一體化建設。在工業負荷大、新能源條件好的地區，支持分布式電源開發建設和就近接入消納，結合增量配電網等工作，開展源網荷儲一體化綠色供電園區建設。

通過智能路由器-新能源微網實現園區、市電、光伏、儲能、充電樁、日常負荷的連接和調節，實現“雙碳”目標。

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