图扑软件数字孪生智慧风电系统

在全球碳中和目标下，风、光、水等新能源将逐步替代化石能源，风电、光伏发电正成为清洁能源的绝对主力，装机量持续高增。截至 2022 年 3 月底，我国可再生能源发电装机达 10.88 亿千瓦。随着新能源装机占比不断提高，适配新能源风力发电三维可视化的需求也逐渐增加。为了使风力发电得到集中化管控，提升用户企业数字化、智能化水平，实现数据可视化管理，打造一套适配新能源的三维可视化集中管理模块就成了新的主流趋势。

陆上风电

运用图扑软件自主研发的前端可视化引擎 HT for Web 实现可交互式的 Web 陆上风力发电数字孪生三维场景，进行数字化管理，实现风力发电设备的智慧管控。

Hightopo 的数字孪生 3D 可视化系统能实现风力发电机组、升压站、配电室的漫游巡检和远程监测。场景内设置了漫游动画、暂停动画、停止动画、初始视角四个按钮，针对不同的场景可进行第一人称视角漫游或者无人机视角漫游。

升压站

通过现场取景照片、卫星图、CAD 图等资料，Hightopo 可快速将现实的风电基地在线上进行还原，通过数据接入实现数字孪生。以流光效果模拟出不同风机集电线路电流向升压站汇聚的过程，更直观地展示风力发电流程，带来更好的沉浸体验、观看体验、交互体验。

配电室

点击 Hightopo 智慧风电监管平台的 3D 升压站内配电室建筑模型，可跳转至配电室内部，主场景采用写实风格还原配电室的内部布局，点击相应配电柜可显示不同主变高压侧测控的数据。

配电室是指带有低压负荷的室内配电场所，主要为低压用户配送电能，设有中压进线（可有少量出线）、配电变压器和低压配电装置。10kV 及以下电压等级设备的设施，分为高压配电室和低压配电室。

海上风电

相比于陆上，海上风电更为复杂。2021年全球风电新增装机总量中，海上风电占比22.5%。全球海上风电累计装机容量达57吉瓦，中国成为海上风电累计装机规模最大的国家。海上风电具有发电利用效率高、不占用土地资源、适宜大规模开发、风机水路运输方便、靠近沿海电力负荷中心等优势。海上风电被公认为实现能源转型与碳中和的重要载体，但其未来发展还面临加快突破技术瓶颈、加速工业供应链可持续发展以及降低成本等多方面挑战。

基于图扑软件自主研发引擎 HT for Web，无缝融合 2D、3D 技术，实现可交互式的 Web 三维海上风电场景。

海面效果

场景通过算法将自定义材质绘制成独具拟态化的水面效果和动态化的天空球效果。根据水面纹理和水面波动信息，模拟水面效果。实现水面纹理和波动信息切换；水面纹理方向、纹理和流动方向调节；水面颜色调节；光照反射强度调节；光照角度、颜色的调节；水面波浪大小调节。提高了场景显示的视觉逼真度，增强了三维立体感和层次感。

安全管理

安全管理重点围绕风机、海缆、电子围栏三个方面展开运行监管。结合新能源设备的全方位接入，实现全面的数据分析和设备预警功能。加强风险识别和防控能力，保障业务人员安全，科学推动海上风力发电项目进程。

升压站信息可视化

海上风电场升压站由两部分组成，分别是海上升压站和陆上开关站。陆上开关站与陆地变电站布置无异。海上升压站采用无人值班方式运行，其管理和控制由陆上的集控中心通过远程方式实行实时监控。

图扑软件 HT 3D 可视化升压站版块高精度建模还原场景内设备，点击相应图标即可快速切换定位至升压站内部结构，助力实现升压站无人值守方式运行。

风机管理

电机是风电设备的核心，根据风轮驱动发电机的方式，可分为齿轮箱升速式和直驱式，根据发电机类型的不同，风电机可分为双馈式和全功率变换式。按照上述分类方式，目前市面上主流的风电机可分为：永磁直驱、电励磁直驱、半直驱、双馈异步式、鼠笼异步式发电机。图扑软件利用自主研发的 HT for Web 产品，搭建出了风机系统内在发电工艺的三维模型。1:1 还原风机的外部结构以及主要部件，并通过对接物理传感器的实时数据，还原风机各个部件的关键数据，构建风电场机组全面的生产感知力，实现环境、电量、性能可视化。

发电工艺采用线框模式描绘，用户点击风机部件即可查看对应的详细信息，并显示在 2D 面板上。包括变桨轴、机舱、主轴、发电机以及齿轮箱参数的实时显示，监测风机部件温度，并给出预警指示。

叶片监测

叶片是风机感受风能的“触角”，是风机几大系统中最先承压且承压较重的部件。图扑软件搭建的智能化的监测系统，通过采用航拍倾斜摄影采集回的影像图片和结果，实时反馈叶片运行状态。用户通过点击特定编号的三维风机模型中某个叶片的叶尖、中部上、中部下、叶根等部位可实现对迎风面、被封面、前缘、后缘合计 48 个部位的缺陷图片查看，便于用户快速检查叶片健康状态，将风险扼杀于“摇篮”。

“十四五”时期，中国生态文明建设进入了以降碳为重点战略方向、推动减污降碳协同增效、促进经济社会发展全面绿色转型、实现生态环境质量改善由量变到质变的关键时期。截至5月底，我国可再生能源发电总装机达到11亿千瓦。