舜通云数字孪生在某高速路网光储充一体化项目上的应用

一、项目介绍

新能源汽车普及推动充电桩、光伏、储能在高速服务区规模化布局，促使高速能源体系从“单一用电负荷"向“源网荷储一体化"转型。这一变革重构路衍经济能源逻辑，适配场景的新能源技术集成与管理模型成为保障系统安全、提升效率的关键。

舜通光储充数字孪生管理平台，核心是“物理场景数字化映射 + 全流程智能管控"。我们经现场勘查、无人机航拍、数据采集等前期准备，通过建模、3D可视化开发、数据处理，用数字孪生3D可视化技术1:1还原现场布局与设备状态，构建“实时采集 - 动态反馈 - 智能决策"闭环。平台接入光伏、储能、充电关键数据，经算法优化转换效率、存储策略与负荷分配，实现全链条精准调控，兼顾高效、稳定与安全。

系统功能多层协同：以3D可视化展示设备与参数；模拟能源流转辅助运维；监控异常并预警；生成调度方案，实现削峰填谷与供需平衡，利用清洁能源、降低成本。

二、技术实现

1. 3D模型制作与编辑

通过blender建模软件对航拍图片进行建模，模型制作完以后，对模型空间结构进行二次命名确认，便于web端解析处理。

2. 模型结构交互配置

根据模型场景及项目需求，对模型结构及交互功能进行结构化数字处理。

模型机构处理：通常是处理场景中同类型重复渲染的模型，对模型进行抽取编号，通过配置模型结构信息，如模型相对坐标，模型特征、模型材质、模型贴图、模型特定属性等；极大的提高模型在场景中的渲染速度，提升加载速度；也为模型交互提供必要参数。

交互配置：根据项目需求，交互功能主要有模型点击、模型变色、模型报警、模型运动、场景切换等。

3. web平台Threejs渲染引擎

Web平台Threejs渲染引擎以WebGL为基础，依托Threejs架构，先进行配置文件解析与模型加载，再完成场景、相机、渲染器、灯光等组装模型；平台前端经Canvas渲染，支持用户拖拽、缩放等交互，可实现点击模型弹窗小模型、实时数据刷新等功能，还能通过业务二次开发（提供交互API），达成小模型弹窗、报警变色等拓展交互，构建出具备丰富交互与可视化能力的渲染系统。

三、功能展示

1. 光伏发电

平台支持多类型数据接口（如逆变器RS485、物联网网关），实时采集并解析光伏阵列中每台逆变器的运行参数，包括但不限于累计发电量、实时发电功率、当日发电量、功率曲线、设备温度等，并将这些数据精准映射到3D模型中的对应光伏板组件上 —— 用户点击任意光伏板模型，即可弹窗显示其关联逆变器的详细数据。

同时，模块具备数据趋势分析功能，可自动生成单日/月度/年度发电量曲线，对比历史同期数据，辅助运维人员判断光伏系统效率是否达标。当出现发电量骤降、逆变器离线等异常时，系统会联动设备报警模块，触发光伏板模型变色（如变为红色），并同步推送异常原因初步诊断（如“可能因遮挡导致逆变器12功率偏低"），提升光伏系统的运维响应效率。

2. 车辆充电

数字孪生场景中，充电车辆与桩的状态实时映射：车辆模型动态显示荷电进度（SOC），充电桩以颜色标识工作状态（绿常、黄预警、红故障），同步呈现实时功率。系统联动光储数据，自动调配能源 —— 光伏盈余时提升充电功率，峰时优先调用储能供电，谷时为储能补电，还支持远程启停、故障预警，高效匹配 “光-储-充" 协同，提升绿电消纳与充电可靠性。

3. 场景切换

场景切换功能基于数字孪生的动态建模能力，实现物理场景与虚拟场景的实时联动，为能源调度提供多维度环境适配支持。

系统通过对接当地气象站实时数据（温度、光照强度、降水概率等），自动触发场景模式切换，涵盖白天/夜晚、晴天/阴天/雨天/雪天等典型场景；同时支持手动切换模式，供运维人员模拟如暴雨、沙尘暴天气下的能源系统运行状态。

该功能通过环境与能源系统的可视化关联，让调度人员能更直观地预判不同场景下的能源供需平衡，提前制定应对方案。

4. 视频监控

视频监控功能实现了物理场景摄像头与数字孪生3D模型的空间融合，构建 “虚拟场景 - 实景画面" 的联动监控体系。

平台通过SDK对接服务区内的高清摄像头（覆盖光伏区、储能站、充电桩群、配电室等关键区域），将实时视频流嵌入对应的3D模型位置 —— 例如，用户点击模型中的 “充电桩3"，系统会自动调取该充电桩正前方摄像头的实时画面，清晰查看车辆充电状态、枪头连接情况等细节；点击 “储能站" 模型，则可切换至站内全景摄像头画面，监控储能电池组的运行环境。

5. 设备报警

设备报警功能通过实时监测关键设备的运行参数，构建 “异常识别 - 分级预警 - 联动处置" 的闭环管理机制，保障能源系统安全稳定运行。

系统预设多类设备的报警阈值（如逆变器电流上限、储能电池温度上限、充电桩电压波动范围等），通过传感器实时采集数据并与阈值比对。当出现异常，系统会立即触发报警。

通过该功能，设备异常的发现与处置时间较传统人工巡检缩短60% 以上，大幅降低因设备故障导致的能源中断风险。

四、项目应用价值

该项目通过数字孪生与光储充协同控制，实现能源利用效率与运营效益的双重突破：

经济价值：整合光伏、储能与充电需求，动态调配能源流向 —— 光伏盈余时提升充电功率，峰时优先调用储能供电，谷时为储能补电，显著降低电网购电成本。例如，类似项目通过光储协同可将光伏消纳率提升至 99.7%，储能套利收益增加25%以上，综合运营成本降低18%-25%。

社会效益：通过数字孪生界面实现充电进度可视化、能源来源公示及错峰引导，优化用户体验；同时通过负荷均衡算法平抑电网波动，减少区域电网扩容压力。

环境效益：强化绿电消纳能力，例如某项目每年减少二氧化碳排放约176吨，用户充电时可明确感知“光伏电占比78% +储能电占22%"，推动交通用能与可再生能源高效协同，助力“双碳"目标。

五、技术创新亮点

项目通过跨领域技术融合构建：

数字孪生深度应用

实现充电车辆与充电桩的三维动态映射，实时同步SOC进度、功率波动等参数，并以颜色标识状态（绿常、黄预警、红故障），结合多维度数据看板（全站/单桩数据），形成全流程透明化管理。

集成视频监控与维修工单系统，故障时自动调取现场画面并生成可追溯的运维档案，提升响应效率。

光储充协同控制技术

基于大模型的微电网控制技术，融合气象、负荷预测数据，动态优化储能充放电策略。

多源数据融合算法实现 “光 - 储 - 充" 动态分配，支持分钟级策略调整与秒级控制响应，精准匹配能源供需。

智能预测与柔性调控

采用多时间尺度感知技术，提前72小时预判能源态势，结合电力市场分时电价生成最佳策略，系统通过AI负荷预测将光伏消纳率提升至85%以上。

支持全直流能源架构与V2G技术，通过V2G充电桩实现电动汽车与电网双向互动，年均提升绿电利用率10%，推动 “移动储能" 模式落地。

全链路安全保障

集成12类故障监测与三级安全防护体系，系统通过多参数融合诊断提前14天预警电池异常，将充电故障率从1.2%降至0.15%。

结合区块链技术实现能源交易合规存证，平台自动生成收益报告与碳排数据，支撑绿证申领与碳配额交易。

六、总结

该项目通过 “数字孪生 - 智能算法 - 能源协同 - 安全防护" 四维创新，不仅为光储充电站提供精细化管理范式，更以 “绿电消纳率高、运营成本低、用户体验优" 的核心优势，成为新型电力系统与智慧交通融合的实践。