数字孪生 3D 风电场，智慧风电之陆上风电
在传统产业数字化升级与绿色改造等领域的推进中，在绿色低碳城镇化及现代城市建设等领域的拓展上，在推动绿色低碳消费模式的同时，在可再生能源及电力系统等相关建设领域，“十四五”期间预计总投资规模将接近45万亿元，并呈现年均约为8.9万亿元的趋势。至2021年全社会总投额的大约16%，这一投资趋势预计将形成显著的增长动力
双碳
效果展示
伴随新能源装机比例持续攀升以及相关需求的激增
基于 Hightopo 的自主开发前端可视化引擎 HT for Web 实现了风力发电数字孪生系统的可交互性功能。该系统可通过实时时间窗和气象服务端点接口，在 day/night/daylight/Cloudy/Rainy 等不同状态下进行切换，并模拟出与真实环境相一致的时空动态变化状态。
图扑软件的三维数字孪生可视化系统具备风电场主变电站及配电站的实时巡检与远程监控功能。系统界面中配置了漫游动画控制面板、暂停动画控制面板、停止动画控制面板以及初始视角设置面板四个操作按钮，在系统中配置了多个操作按钮以支持不同场景下的实时巡检与远程监控需求：用户可使用第一人称视角遍历或无人机视角观察功能对场景进行全面扫描与数据采集
系统分析
鸟瞰漫游
第一人称视角下的漫游能够提供独特的‘我在世界中心、万物皆以我为中心’的独特感受，并模拟风场内部的巡视流程来营造沉浸式的体验环境。对于存在危险区域的情况，则可以通过图扑软件提供的先进功能来进行风场内外部及室内区域的安全巡检操作。此外，在无人机视界下从升压站延伸至空域视野范围内展开观察能够直观呈现风场的壮丽景象并带给参观者全新的震撼体验
生产监测
由于风力发电机组在运行过程中存在流量不稳定的现象，并且在支撑电力系统正常运行方面表现较弱的特点，在风电基地中实现设备状态实时监控就显得尤为重要
基于 B/S 架构设计的图扑软件实现了三维可视化技术。支持多端显示适配的页面让用户在任意时间 anywhere anywhere 连接至网络空间进行实时监控行为。支持多种终端设备访问的三维可视化系统让用户在任意时间 anywhere anywhere 连接至网络空间进行实时监控行业监管功能
借助图扑软件提供的可视化的界面，并将智能设备实时运行的各项参数集成到两个二维面板中。通过这一系统架构，在二维界面中整合了项目总体情况、实时数据、设备运行状态以及气象条件等多种信息，并通过图表图形展示这些信息。实现了对整个系统的全面监控。通过对历史数据分析挖掘与现代技术融合应用，在线管理者能够优化资源配置并构建起智慧型风电场管理系统。
项目概况
本项目主要应用 H140-2.5MW 双馈式风力发电机组技术，并配备 40 套设备。整体发电能力达到每小时 1 \times 10^{8} 千瓦时（约等于每秒 27,778 千瓦时）。通过二维数据面板可直观查询并追踪所有设备的投运时间记录。
实时指标
基于图扑软件 HT 2D 系统面板实时监控整个风电场全部的风力发电机组负荷运行情况，并通过分析'风力发电机组故障预警响应效率'以及'待处理的风力发电机组数量'等数据指标, 及时完成故障判断及应对措施的制定。
环境参数
风速及风向的波动对大型风力发电机发电量的作用比较明显。
可以在图扑软件中设置环境监测系统的可视化场景，并实现能见度、降水量、风速以及温度等参数的实时监控，在恶劣天气即将到来之前采取相应的应对措施。
发电统计
发电力是生产监测模块管理人员最为关注的指标，在显示板上清晰地呈现了每日发电力、月度发电力及全年累计发电力；通过柱状图直观地展现了各类风力发电机每日发电力排名情况
节能减排
借助图扑软件平台实时监控风电基地氮氧化合物排放数据，并进行系统性统计分析；通过识别排放规律实现最优化减排措施。
科普小贴士：
联合欧洲经济委员会就《全生命周期发电选择》发表报告称，在一个电站的整体运行周期中未采用碳捕捉技术的情况下, 风能发电所产生的每千瓦时二氧化碳排放量达到了10克
机组状态数量
该软件采用多样化的图表展示方式（...），能够分别呈现正常发电状态下的设备运行情况以及异常状态下的设备运行参数信息（如带病发电、待机运转等），同时还能实时统计不同工况下的设备运行参数数据（如自身限功率值、计划停运前的工作参数等）。这些数据信息可为 wind turbine 运行状况提供实时监控依据
升压站监测
通过多种数据源（包括现场实拍照片、卫星遥感图像及CAD建模图等）进行综合呈现，在线构建数字化模型实现数字孪生技术应用。运用流光动画技术精准模拟不同风电机组集电线路电流汇聚至升压站的过程，在线展示风力发电全过程，并为用户带来沉浸式体验、观感体验以及交互式体验。
风电场变电站是指将风电机组送电至更高电压等级并送出系统的专用设施。由于大多数风机都是异步发电机，在运行过程中会消耗无功功率，并且这些机组通常无法实现有效的有功和无功功率调节功能。如果不采取相应的控制措施，则可能对电网中的无功平衡和电压稳定性造成不利影响，并可能增加电网传输线路的能耗。
针对大规模风电场并网运行过程中送出系统电压稳定性的问题，在升压站内通常会采用静止无功发生器（SVG）与并联电容器组协同运行的方式进行无功补偿。
进入升压站三维模型后即可切换至该站点视图。该视图会呈现相关运行数据包括但不限于环境监测数据、负荷统计结果以及风能发电预测报告等。此外还会提供消防检查记录和巡检车辆位置等关键信息
环境信息
在图扑软件数字孪生三维可视化系统中, 升压站的环境信息监测被整合了风电基地的天气状况, 平均温度, 主要风向以及平均风速的数据, 并且能够方便地进行风场大环境信息的管理
风功率预测
采用Hightopo双曲线图的形式呈现风电基地整体实时功率与预测功率
消防检查信息
升压站始终维持在高压运行状态
巡检车信息
消防与巡查相互依存，在电力行业中实现智能化管理已成为企业发展的迫切需求。园区内部署无人值守AGV巡检设备，并通过HT for Web技术生成动态监控界面实时追踪设备运行参数：包括车辆位置信息运行速度数据采集点能量储备情况以及设备工作状态等关键指标
故障列表
巡检车辆在检测到设备出现故障时会执行以下操作：首先将故障信息上传并记录至后台系统；随后向图扑软件监管平台的前端展示主要故障信息；按照故障发生时间进行优先级排序，并完成记录存档；以便维修人员能够迅速识别和处理相关问题
配电室
进入 Hightopo 智慧风电监管平台的 3D 升压站内配电室建筑模型后，默认会切换至配电室内部区域，并采用高精度渲染技术呈现细腻的建筑细节和布局结构。通过点击相应的配电站柜即可查看不同主变高压侧的实时监控数据。
科普小贴士：
配电室称为具有低压负荷的室内配电场所，在为低压用户提供电力方面发挥着重要作用，并配置了中压进线系统（其中包括偶尔会有少量出线）以及配备有配电变压器和完整的低压配电装置系统。在10千伏及以下电压等级的所有设施中，则按照电压等级的不同将其划分为高压配电区域与低压配电区域两类管理
施工管理监测
利用图扑可视化平台对风电 turbines 的施工进度、质量、安全、计划和细节进行远程监控管理，则能有效减轻对该系统的管理人员工作压力。
科普小贴士：
陆上风力发电机的主要部件一般包括风轮、主轴、变桨系统、偏航装置以及齿轮箱等机械组件。我们对于单个风力发电机的运行情况已经建立了完整的监测系统，并将在后续文章中进行详细讲解
通过图扑软件 HT 的多样图表形式对工程施工作业进行数据统计。通过直观展示整体进度和分步进度的安排表,帮助运维团队实时掌握项目的进展情况;在质量控制方面,主要展示了问题数量(包括尚未解决的数量)、已修复数量以及未修复数量,并记录了目前的修复状态和责任工程师的信息;项目实施计划则包含了各个阶段的时间安排表以及参与的作业对象和人力配置的具体数据记录;在详细作业记录中包含了各项统计数据,并且实现了整个工程管理过程的数据化控制流程
实现价值
新能源在长期稳定提供电力保障方面的能力较为薄弱，并且在经历持续不断的气象数据更新过程中，在进行新能源功率预测时仍然会面临偏差问题。当大量常规电源和抽蓄调节能力被耗尽后，“源随荷动”的平衡模式已经难以维持下去，在这种情况下,必须迅速提升系统的整体平衡调节能力，并加快推进基于"源网荷储"协同互动的新型电力系统框架建设。
基于统一能源网格的数据中台平台
更多行业应用实例可以参考图扑软件官网案例链接：