基于 HT 数字孪生微电网管控平台开发实践

在《“十四五”现代能源体系规划》推动智能配电网建设、“3060 双碳”目标引领能源结构转型的政策背景下，源网荷储一体化成为解决新能源消纳、提升电力系统效率的核心方向。本项目聚焦 Web 端智慧双碳微电网场景，采用图扑软件自主研发的 HT for Web 技术栈，构建无第三方插件依赖的数字孪生管控平台，实现源、网、荷、储全环节的可视化监控与协同调度，为新型电力系统提供轻量化、高性能的技术解决方案。

二、核心技术架构与开发特性

（一）技术选型核心：HT for Web 原生能力

本平台开发全程基于 HT for Web 自主引擎，未集成任何第三方插件，依托其原生提供的图形渲染、数据绑定、交互适配等核心能力，实现从 2D 面板组态到 3D 场景建模的全流程开发。相较于其他传统组态软件，HT 的 Web 原生架构更适配 C/S 向 B/S 转型趋势，无需额外部署客户端，支持跨平台（桌面 Mouse/移动 Touch/虚拟现实 VR）运行，满足工业物联网现代化数据可视化需求。

（二）轻量化建模开发方案

1. 场景建模：采用轻量化建模结合 HT 技术，针对智慧园区电网中的源侧发电设备、网侧传输设备、荷侧用电负荷、储侧储能系统及建筑结构进行精准还原。开发过程中保留设计师对场景美学的创作空间，通过材质贴图、光影渲染实现“赛博朋克”视觉风格，同时确保模型文件体积小巧，保障网页端高效加载与流畅运行。

2. 数据交互：利用 HT 自带的交互 API，开发实现 360 度场景浏览功能，支持鼠标旋转、平移、缩放及触屏设备单指旋转、双指缩放、三指平移操作，无需额外开发适配代码，天然兼容多终端交互逻辑。

3. BIM 格式导入：开发支持 IFC 格式 BIM 模型导入功能，在特定场景下可直接复用现有 BIM 数据，降低模型重建成本，提升开发效率。

（三）2D 组态与数据可视化开发

基于HT的图形化组态 SCADA 能力，开发各类数据监控面板，实现多维度数据的实时展示与分析：

1. 动态数据展示：通过 HT 柱状图、环形图、曲线图等原生组件，开发 24 小时交流源出力监测、用电负荷占比分析、光伏出力趋势等可视化模块，支持数据实时刷新与历史回溯。

2. 设备状态监控：开发设备运行参数面板，针对变压器、配电室、能量路由器等核心设备，组态显示电压等级、额定容量、电流频率、整机功耗等关键数据，通过颜色标识（正常/故障）实现设备状态可视化预警。

3. 能量流向可视化：采用 HT 动态连接线技术，开发能量与信息流可视化模块。通过红色、黄色、蓝色动态线条分别标识直流电、信息流、交流电的传输路径，清晰呈现从源侧到负荷侧的全链路运行节点，为运维监测提供直观支持。

三、源网荷储全环节技术实现

（一）源侧：多能源互补管控开发

1. 电源接入开发：基于 HT 接入数据采集与解析，展示光伏、氢能、天然气、沼气等多种可再生能源的接入管控模块，实现分布式光伏发电系统、太阳能+空气源热泵热水系统的综合监控。通过 HT 数据绑定功能，实时采集并展示光伏日发电量、累计发电量、CO₂ 减排量等数据。

2. 源互补协调：开发源侧设备协同控制逻辑，通过 HT，实现灵活发电资源与清洁能源的协调互补算法，解决清洁能源出力随机性、波动性问题。平台可自动调度不同电源的出力分配，提高可再生能源利用效率，减少电网旋转备用。

（二）网侧：智能协调与并网管控开发

1. 核心设备建模开发：重点开发能量路由器、变压器、配电室等网侧核心设备的 3D 模型与 2D 监控面板。基于 HT 的组件化开发，为能量路由器开发专属监控模块，通过 2D 面板显示运行时间、设备温度、交直流输出状态等参数，利用 HT 渲染引擎实现设备朋克风格可视化呈现。

2. 并网稳定性控制开发：针对分布式能源并网扰动问题，开发基于 HT 的电网调节技术模块。通过实时监测分布式电源的输出功率、电压水平、频率质量等数据，利用能量路由器的电力电子变换技术，自动调节电能接口形式（直流/交流、电压/电流等级），确保新能源与大电网兼容互补。

3. 数据传输开发：开发基于 HT 的物联数据传输模块，实现能量路由器与物联管理平台、智慧园区管控中心的双向通信，支持上层调度指令下发与底层设备运行状态上传，保障网侧设备协同运行。

（三）荷侧：互动响应与能耗管控开发

1. 负荷监测开发：开发荷侧用电负荷精细化监控模块，通过 HT 动态曲线图实时展示 24 小时光伏源出力峰值与谷值，利用环形图统计空调、照明、充电桩等设备的耗电占比，为降耗调控提供数据支撑。

2. 智能充电系统开发：使用轻量化建模与结合 HT 数据交互能力，开发智能充电站监控模块，模拟车辆进站充电流程，实时展示充电次数、当前功率、充电量、电池年限等数据。开发故障预警功能，当电池温度异常或设备故障时，通过红色闪烁框提示运维人员，同时支持充电设备的开启/关闭、充电率调节等远程控制操作。

3. 智慧楼宇管控开发：开发楼宇能耗监控模块，通过 2D 面板实时展示园区主楼的配电功率、用电负荷、光伏预测出力等数据，实现电梯、空调、照明系统的能耗精细化管理。

（四）储侧：削峰填谷与安全管控开发

1. 储能设备监控开发：开发 SOH 储能箱专属监控面板，通过HT数据绑定功能，实时采集并展示当前容量、电池温度、SOH 电池健康状态、累计充电量、累计充电次数、火灾风险等参数，实现储能设备全生命周期监控。

2. 充放电控制开发：基于 HT 开发储能系统削峰填谷控制算法，实现用电低谷时充电、用电高峰时放电的自动调度。通过与源侧、网侧数据联动，确保储能系统与电网协同运行，提高间歇式能源利用效率。

3. 故障预警开发：开发储能系统安全预警模块，针对电池温度过高、容量异常、火灾风险等情况，通过告警弹窗与颜色标识功能，实时推送预警信息，保障储能系统安全运行。

四、系统集成与协同控制开发

（一）源网荷储协同逻辑开发

基于HT的数据联动与逻辑编程能力，开发“源源互补、源网协调、网荷互动、网储互动、源荷互动”五大协同模块：

1. 数据交互层：开发统一数据采集接口，整合源、网、荷、储各环节设备的运行数据，通过HT的实时数据同步功能，实现全系统数据互联互通。

2. 协同控制层：编写协同控制逻辑脚本，实现多设备联动响应。例如，当电网出现负荷高峰时，自动调度储能系统放电、削减高耗能设备负荷；当新能源出力不足时，协调常规电源补能，确保电力系统功率动态平衡。

（二）全系统可视化管控开发

1. 全局监控面板：开发平台首页全局监控模块，集成年度累计用电量、碳排放量、光伏发电量、碳中和率等核心指标，通过HT的数字滚动组件实现数据实时更新，直观展示系统运行成效。

2. 设备定位与操控：开发 3D 场景设备快速定位功能，支持通过设备名称检索并自动跳转至目标位置，点击设备即可弹出 2D监控面板，实现参数查看与远程操控，提升运维效率。

五、开发价值与应用成效

1. 技术价值：本平台基于 HT for Web 原生技术栈开发，未依赖任何第三方插件，验证了HT技术在工业级能源管控平台开发中的完整性与可靠性。轻量化建模与 Web 原生架构降低了系统部署与维护成本，跨平台特性拓宽了应用场景，为同类项目开发提供了可复用的技术方案。

2. 业务价值：通过技术开发实现源网荷储一体化管控，有效提升可再生能源利用效率，减少电网旋转备用，增强电力系统自主调节能力。平台可实时监控并优化能源流、信息流，实现建筑能效管理、综合节能管理与“供-需-储”协调优化，为“双碳”目标落地提供技术支撑。

3. 应用场景：该开发方案已成功应用于城市商业区、居民区、工业园区等多种场景的源网荷储一体化建设，可根据不同场景的能源结构与负荷特性，通过 HT 的组件化开发能力快速调整模型与功能，具备较强的适配性与扩展性。

六、总结

本项目基于 HT for Web 原生技术实现数字孪生微电网源网荷储一体化管控平台开发。通过轻量化建模、2D 组态、数据可视化、协同控制等核心技术实现，构建了跨平台、高性能、可视化的能源管控解决方案。未来可基于HT技术的持续迭代，进一步拓展 AI 智能调度、数字孪生仿真等功能，推动源网荷储一体化技术向更高效、更智能的方向发展。

审核编辑 黄宇