舜通云數字孿生在某高速路網光儲充一體化項目上的應用

一、項目介紹

新能源汽車普及推動充電樁、光伏、儲能在高速服務區規模化布局，促使高速能源體系從“單一用電負荷”向“源網荷儲一體化”轉型。這一變革重構路衍經濟能源邏輯，適配場景的新能源技術集成與管理模型成為保障系統安全、提升效率的關鍵。

舜通光儲充數字孿生管理平臺，核心是“物理場景數字化映射 + 全流程智能管控”。我們經現場勘查、無人機航拍、數據采集等前期準備，通過建模、3D可視化開發、數據處理，用數字孿生3D可視化技術1:1還原現場布局與設備狀態，構建“實時采集 - 動態反饋 - 智能決策”閉環。平臺接入光伏、儲能、充電關鍵數據，經算法優化轉換效率、存儲策略與負荷分配，實現全鏈條精準調控，兼顧高效、穩定與安全。

系統功能多層協同：以3D可視化展示設備與參數；模擬能源流轉輔助運維；監控異常并預警；生成調度方案，實現削峰填谷與供需平衡，利用清潔能源、降低成本。

二、技術實現

1. 3D模型制作與編輯

通過blender建模軟件對航拍圖片進行建模，模型制作完以后，對模型空間結構進行二次命名確認，便于web端解析處理。

2. 模型結構交互配置

根據模型場景及項目需求，對模型結構及交互功能進行結構化數字處理。

模型機構處理：通常是處理場景中同類型重復渲染的模型，對模型進行抽取編號，通過配置模型結構信息，如模型相對坐標，模型特征、模型材質、模型貼圖、模型特定屬性等；極大的提高模型在場景中的渲染速度，提升加載速度；也為模型交互提供必要參數。

交互配置：根據項目需求，交互功能主要有模型點擊、模型變色、模型報警、模型運動、場景切換等。

3. web平臺Threejs渲染引擎

Web平臺Threejs渲染引擎以WebGL為基礎，依托Threejs架構，先進行配置文件解析與模型加載，再完成場景、相機、渲染器、燈光等組裝模型；平臺前端經Canvas渲染，支持用戶拖拽、縮放等交互，可實現點擊模型彈窗小模型、實時數據刷新等功能，還能通過業務二次開發（提供交互API），達成小模型彈窗、報警變色等拓展交互，構建出具備豐富交互與可視化能力的渲染系統。

三、功能展示

1. 光伏發電

平臺支持多類型數據接口（如逆變器RS485、物聯網網關），實時采集并解析光伏陣列中每臺逆變器的運行參數，包括但不限于累計發電量、實時發電功率、當日發電量、功率曲線、設備溫度等，并將這些數據精準映射到3D模型中的對應光伏板組件上 —— 用戶點擊任意光伏板模型，即可彈窗顯示其關聯逆變器的詳細數據。

同時，模塊具備數據趨勢分析功能，可自動生成單日/月度/年度發電量曲線，對比歷史同期數據，輔助運維人員判斷光伏系統效率是否達標。當出現發電量驟降、逆變器離線等異常時，系統會聯動設備報警模塊，觸發光伏板模型變色（如變為紅色），并同步推送異常原因初步診斷（如“可能因遮擋導致逆變器12功率偏低”），提升光伏系統的運維響應效率。

2. 車輛充電

數字孿生場景中，充電車輛與樁的狀態實時映射：車輛模型動態顯示荷電進度（SOC），充電樁以顏色標識工作狀態（綠常、黃預警、紅故障），同步呈現實時功率。系統聯動光儲數據，自動調配能源 —— 光伏盈余時提升充電功率，峰時優先調用儲能供電，谷時為儲能補電，還支持遠程啟停、故障預警，高效匹配 “光-儲-充” 協同，提升綠電消納與充電可靠性。

3. 場景切換

場景切換功能基于數字孿生的動態建模能力，實現物理場景與虛擬場景的實時聯動，為能源調度提供多維度環境適配支持。

系統通過對接當地氣象站實時數據（溫度、光照強度、降水概率等），自動觸發場景模式切換，涵蓋白天/夜晚、晴天/陰天/雨天/雪天等典型場景；同時支持手動切換模式，供運維人員模擬如暴雨、沙塵暴天氣下的能源系統運行狀態。

該功能通過環境與能源系統的可視化關聯，讓調度人員能更直觀地預判不同場景下的能源供需平衡，提前制定應對方案。

4. 視頻監控

視頻監控功能實現了物理場景攝像頭與數字孿生3D模型的空間融合，構建 “虛擬場景 - 實景畫面” 的聯動監控體系。

平臺通過SDK對接服務區內的高清攝像頭（覆蓋光伏區、儲能站、充電樁群、配電室等關鍵區域），將實時視頻流嵌入對應的3D模型位置 —— 例如，用戶點擊模型中的 “充電樁3”，系統會自動調取該充電樁正前方攝像頭的實時畫面，清晰查看車輛充電狀態、槍頭連接情況等細節；點擊 “儲能站” 模型，則可切換至站內全景攝像頭畫面，監控儲能電池組的運行環境。

5. 設備報警

設備報警功能通過實時監測關鍵設備的運行參數，構建 “異常識別 - 分級預警 - 聯動處置” 的閉環管理機制，保障能源系統安全穩定運行。

系統預設多類設備的報警閾值（如逆變器電流上限、儲能電池溫度上限、充電樁電壓波動范圍等），通過傳感器實時采集數據并與閾值比對。當出現異常，系統會立即觸發報警。

通過該功能，設備異常的發現與處置時間較傳統人工巡檢縮短60% 以上，大幅降低因設備故障導致的能源中斷風險。

四、項目應用價值

該項目通過數字孿生與光儲充協同控制，實現能源利用效率與運營效益的雙重突破：

經濟價值：整合光伏、儲能與充電需求，動態調配能源流向 —— 光伏盈余時提升充電功率，峰時優先調用儲能供電，谷時為儲能補電，顯著降低電網購電成本。例如，類似項目通過光儲協同可將光伏消納率提升至 99.7%，儲能套利收益增加25%以上，綜合運營成本降低18%-25%。

社會效益：通過數字孿生界面實現充電進度可視化、能源來源公示及錯峰引導，優化用戶體驗；同時通過負荷均衡算法平抑電網波動，減少區域電網擴容壓力。

環境效益：強化綠電消納能力，例如某項目每年減少二氧化碳排放約176噸，用戶充電時可明確感知“光伏電占比78% +儲能電占22%”，推動交通用能與可再生能源高效協同，助力“雙碳”目標。

五、技術創新亮點

項目通過跨領域技術融合構建：

數字孿生深度應用

實現充電車輛與充電樁的三維動態映射，實時同步SOC進度、功率波動等參數，并以顏色標識狀態（綠常、黃預警、紅故障），結合多維度數據看板（全站/單樁數據），形成全流程透明化管理。

集成視頻監控與維修工單系統，故障時自動調取現場畫面并生成可追溯的運維檔案，提升響應效率。

光儲充協同控制技術

基于大模型的微電網控制技術，融合氣象、負荷預測數據，動態優化儲能充放電策略。

多源數據融合算法實現 “光 - 儲 - 充” 動態分配，支持分鐘級策略調整與秒級控制響應，精準匹配能源供需。

智能預測與柔性調控

采用多時間尺度感知技術，提前72小時預判能源態勢，結合電力市場分時電價生成最佳策略，系統通過AI負荷預測將光伏消納率提升至85%以上。

支持全直流能源架構與V2G技術，通過V2G充電樁實現電動汽車與電網雙向互動，年均提升綠電利用率10%，推動 “移動儲能” 模式落地。

全鏈路安全保障

集成12類故障監測與三級安全防護體系，系統通過多參數融合診斷提前14天預警電池異常，將充電故障率從1.2%降至0.15%。

結合區塊鏈技術實現能源交易合規存證，平臺自動生成收益報告與碳排數據，支撐綠證申領與碳配額交易。

六、總結

該項目通過 “數字孿生 - 智能算法 - 能源協同 - 安全防護” 四維創新，不僅為光儲充電站提供精細化管理范式，更以 “綠電消納率高、運營成本低、用戶體驗優” 的核心優勢，成為新型電力系統與智慧交通融合的實踐。