前言

隨著國家“雙碳”及“構建以新能源為主體的新型電力系統”等目標的提出，清潔化、數字化越來越成為三維數字電網面臨的迫切需求，負控系統的發展對電力營銷現代化建設具有重要的意義。

負控管理系統是一個著眼于全面加強電力信息管理的，集負荷控制、遠程抄表、電量數據分析和監測以及電力營銷管理等多種功能于一體的綜合性分析與處理系統。數字孿生技術利用大數據、云計算、人工智能等數字技術對分布式資源物理實體的特征、行為、過程和性能等進行虛擬建模，是實現虛擬電廠、負荷系統運行優化的理想途徑。

今天我們就來介紹一下基于圖撲（Hightopo） HTML5 2D/3D 引擎開發的虛擬電廠負荷控制管理系統可視化解決方案。

效果展示

圖撲軟件應用自研 HT 引擎，為傳統發電廠的控制管理，調度升級等業務功能做可視化轉型，提供智慧虛擬電廠負控可視化解決方案。以天津市為背景，應用輕量化建模與強大的可視化引擎技術，搭建部署一套具備自我協調、自我管理、自我控制的智慧虛擬電廠負控平臺。

在場景渲染層面，本次案例提供了各種場景效果，例如整體場景寫實風格與科幻風格，白天黑夜、煙花效果，以及天氣系統等，可通過切換展示。

場景切換

 

天氣系統

系統分析

虛擬電廠

虛擬電廠是多種分布式資源的聚合，可通過先進的控制、通信、計量技術，將分布式電源、儲能、柔性負荷等眾多可調節資源聚合起來，作為一個整體對外參與電網統一調度，充分利用分布式資源發電及調節特性的協調互補性，實現資源的合理優化配置及利用。
虛擬電廠對外作為一個特殊的發電廠運行，呈現傳統發電廠的整體功能與效果，可像傳統發電廠一樣對其進行控制管理，包括向電網提交發電計劃、參與電力市場及調峰調頻等輔助服務；對內作為一個綜合的能源管理系統，擁有自我協調、自我管理、自我控制等多重功能。

全景化桌面

圖撲軟件搭建的虛擬電廠負荷控制系統主場景，應用自研圖形引擎強大的渲染功能，以輕量化建模方式將天津市內六區、電廠模型等進行高精度還原展示?；?HT for Web 的高性能，整體場景建模依托于 PBR 物理渲染的材質而開發，使渲染的結果非常具有真實感。

畫面兩側數據面板展示廠區發電管理，當日發電趨勢，年度調用情況，負荷管理，調節能力等關鍵指標參數，將采集的數據轉換成圖形信息，通過 HT 可視化圖形結合數據，可直觀得展示虛擬電廠關鍵業務數據。

發電管理、負荷率及當日發電趨勢這三塊業務數據直觀的展示表達了當日，年累計發電以及電量負荷的情況及趨勢。從可視化角度明確了虛擬電廠發電業務的發電細節，其中當日發電趨勢曲線圖更能看出計劃處理及實際發電負荷的差別，業務人員可通過此數據及時得到虛擬電廠運行情況，以便及時調整業務需求。

調節能力模塊從日前、小時級、分鐘級到秒級的四個級別控制能力展示，更是直觀表達了虛擬電廠本身的業務調節能力。

虛擬電廠資源庫管理

虛擬電廠業務的核心是資源庫的構建、監測和評估。具體內容包括用戶檔案及其可調節資源檔案，其中用戶檔案包括基礎檔案和響應申報相關檔案，設備檔案包括可調節資源基礎檔案和響應能力相關檔案。

對各種資源進行分類，包括分布式發電資源、可調控負荷資源和分布式儲能資源、電動汽車資源等；對潛在的分布式資源進行合理定位，以及技術能力，明確其提供的服務類型、響應速度、響應時長、響應頻率等，并根據合同簽訂周期對資源庫進行信息管理。

虛擬電廠資源綜合分析

虛擬電廠資源綜合分析頁面主要分為注冊調控占比，電力終端用戶分類注冊調控占比以及電力終端用戶行業分類刷領占比等模塊組成，主要統計了各個行業，各個用戶以及各個可調節負荷資源的分類占比數據，通過數據面板直觀展示構建了虛擬電廠資源庫的數據類型。

用戶管理

用戶檔案管理

通過 HT 圖表組件快速編輯設計圖紙，業務上可對直接參與用戶檔案信息進行新增、修改、刪除操作，包括供電容量、合同響應容量、實時響應容量，并可上傳用戶資質和業務合同文件；可查詢用戶進行該用戶設備檔案信息修改，包括可不限于設備名稱、額定功率、調控參與調控方式等。

用戶申報管理

業務參與用戶向平臺上報次年度調控總體容量，包括地區、用戶、申報年份、約定響應能力、實時響應能力、上傳合同附件。

全景化運行效果輔助決策

全景化運行效果輔助決策功能核心目的是：運用 HT 自研圖形引擎強大的渲染功能、高性能的 WebGL 技術，多維度、實時的、動態呈現虛擬電廠接入的各類負荷資源（如小水電、太陽能發電機組、路燈照明系統、商業樓宇空調、工業企業用能設備、5G 基站、岸電資源等）運行實時狀態與技術參數變化趨勢；展示虛擬電廠運營調度過程以及評估指標信息展示虛擬電廠各類負荷資源技術參數變化趨勢，以可視化技術全面支撐虛擬電廠經營決策。

 

 

儲能系統實時狀態監測

虛擬電廠接入的負荷資源中包括充電站充電系統，此頁面通過數據采集，實時的、動態的展示充電系統狀態監測，包括設備當日充電放電量，設備功率以及各設備在線狀態信息。

其中調控電量信息圖可展示計劃目標調控電量以及實際調控電量。通過實時計算電量偏差率，業務人員可直觀查看虛擬電廠調控電量業務內容，做到實時性，直觀性，便捷性。

 

負控系統業務介紹

虛擬電廠中新型電力負荷控制系統主要實現電網和負荷的友好互動，提高電網末端負荷調節能力，解決電力電量平衡問題，降低錯峰、避峰對用戶用能的影響，增強電網需求側管理彈性，實現負荷控制對市場化推廣交易支撐，輔助電力系統低碳運行。實現用戶側負荷精準、實時的柔性管理，實現用戶側分級、分項負荷的可觀、可測、可控、可調。

下面針對負荷控制管理系統做一個簡單介紹。主要分為下圖所示的幾個模塊內容：

負控管理

負荷管理指對電力用戶檔案和負荷信息進行統計分析，并根據用戶負荷特征建立負荷資源庫，包括用戶檔案管理、用戶負荷特性管理等業務。用戶檔案管理是對開展負控業務的電力用戶檔案信息進行管理，按照用戶參與有序用電性質分為自動化控制用戶和柔性控制用戶。

針對自動化控制的用戶，當滿足控制觸發條件時，通過頁面、短信等方式提醒有序用電執行人員，由人工確認后進行負荷控制。針對交互性控制的用戶，當滿足控制觸發條件時，通過頁面、短信等方式提醒有序用電執行人員，由人員同用戶交互來進行柔性控制。用戶負荷特性管理是對用戶的負荷情況、行業特征、用電時段、用電變更信息等使用標簽區分，支持標簽查詢。

終端用戶信息綜合查詢

可通過查詢列表，搜索各個終端對應的用戶信息，主要是電廠客戶信息，例如某企業用戶下的終端信息，電能表信息等。

終端運行分析

各用戶終端運行數據分析，其中重點可查看各用戶終端數量，終端故障分析，終端檢修等。電網通過新型電力負荷控制系統建設實現對電力用戶用電負荷的信息采集、實時監測和精準有序控制。

負控執行

負控執行業務部分內容主要記錄各年份負荷調控執行記錄，通過高效，流暢，簡潔，美觀的設計頁面來展示。全面掌握負荷控制執行情況，包括負荷實時監測、負荷壓降結果分析等。負荷實時監測是指在負荷控制執行過程中，總部對各網省的實際負荷曲線、基準負荷曲線、目標負荷曲線、控制命令執行情況進行監測。

負荷調控執行記錄總覽

各年份負荷調控執行記錄，通過時間軸與記錄數量來體現。

某年份執行效果分析

二級頁面，主要體現當前選擇年份負荷執行效果分析，例如執行到位率、執行響應及時率等。

決策分析

負荷決策分析是為負荷控制執行計劃提供理論及事實依據，包括負荷特性分析、用戶潛力分析、有序用電計劃決策等。負荷特性分析是綜合考慮用戶的用電類別、行業類別、開關負荷性質、用戶經濟貢獻值等各方面因素，對用戶負荷進行特征抽象化（波動型、季節型）等，建立用戶負荷特性標簽庫。用戶潛力分析是對用戶用能系統進行調研分析，找出基于時間的用能系統電力負荷變化規律并最終計算得出用戶的負荷控制資源及潛力。

有序用電計劃決策分為自動決策和手工決策，在獲取本地區下一個限電日的負荷缺口或用電限額時，完成有序用電執行計劃的決策。

終端時段控參數設定

對某個終端進行各時段參數設定，可設置當天到未來 7 天的數據，可保存三種設置方案。（備注：此部分功能重點體現為給負荷調控執行做數據支撐。）

 

2.5D 組態效果

方案預覽

方案預覽主要目的是針對負控方案的可視化預覽。依托于 HT 強大的圖表組件及渲染能力，設計師可快速設計方案預覽效果頁面。方案預覽頁面一般都是只讀不可修改，在負控系統中生成的方案最終會導出一個預覽頁面，此預覽頁面可直觀展示各負控方案調節措施，調節信息細節等。

HT 圖形界面組件庫

HT-UI 是一套界面組件庫，基于 HT 核心包架構以及 HTML5 中的 Canvas 機制。內含種類豐富的組件，提供良好的封裝接口，可根據業務需要自定義組件，也可與其他框架輕松結合。提供 Renderer 以及獨特的樣式渲染機制，增加已有組件的靈活性，豐富頁面樣式及結構的同時，也可以更好地詮釋業務展示。多樣化的布局器功能強大，便于搭建或結構梳理，彌補 CSS 布局的繁瑣。如該案例一樣，非常適用于企業級 CRUD 管理系統的搭建制作。以下針對 HT-UI 界面組件庫做一個簡單的介紹。

常用組件功能

HT 組件庫常用組件包括按鈕、下拉框、輸入框、文本框、進度條等常用功能組件。組件功能完善可提高項目效率，提高設計效果。

HT 圖形界面組件庫結合其他框架

HT-UI 界面組件庫可良好的結合其他框架，如下圖中各種統計圖表，就是結合了我們的核心框架，運用圖表插件進行數據呈現。其中主要包含橫豎柱形圖、常規圓餅圖、半圓形餅圖以及 2.5D 柱形圖、曲線圖等各種圖表效果，實現快速布局渲染，在保證設計效果的前提下提高了整體效率。

科普小貼士

“負荷類”虛擬電廠：指虛擬電廠運營商聚合其綁定的具備負荷調節能力的市場化電力用戶（包括電動汽車、可調節負荷、可中斷負荷等），作為一個整體（呈現為負荷狀態）組建成虛擬電廠，對外提供負荷側靈活響應調節服務。

您可以至圖撲軟件官網查看更多案例及效果：圖撲軟件 - 構建先進 2D 和 3D 可視化所需要的一切