CN117895639A - 一种基于数字孪生技术的储能电站管控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于数字孪生技术的储能电站管控系统及方法，所述系统包括：储能设备物联感知层：用于采集储能电站设备信息，并将采集到的信息输出到储能管控策略支撑层和储能故障报告汇聚层；储能管控策略支撑层：用于结合基础策略和故障策略，根据储能电站运维人员设定的设备故障处理方式，制定不同的设备管控方式并执行；储能故障报告汇聚层：用于收集储能电站设备执行故障策略的相关信息，生成执行报告输出到储能数字孪生展示层；和储能数字孪生展示层：用于展示储能电站数字孪生系统，还用于展示基础策略和故障策略执行结果信息。本发明的优势在于：解决了储能电站设备故障定位困难、不直观的问题，以及故障消缺效率低下的问题。

Description

一种基于数字孪生技术的储能电站管控系统及方法

技术领域

本发明属于储能电站管理领域，具体涉及一种基于数字孪生技术的储能电站管控系统及方法。

背景技术

随着世界新能源技术的发展，加快推动了新型储能规模化发展，新型储能装机容量屡创新高。储能电站的传统人工运维管控方式已无法满足储能快速增长的需要，为了降低储能电站人工运维成本，提高储能电站运行的稳定性，需要一种智能化、数字化的储能电站管控方式，助力早日实现储能电站的无人值守、少人值班的运维模式。

现在的储能电站管控方式依然是电站运维人员通过客户端监控平台的文字或语音的告警提示，判断储能电站的运行状态，是否存在设备故障、告警信息等。这种方式无法直观、快速定位设备位置，识别设备故障告警信息，严重影响运维人员排查故障效率。同时存在问题定位错误、故障消缺不及时的问题，增加了人工运维的时间成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有储能电站管控方式无法直观、快速定位设备位置，识别设备故障告警信息，严重影响运维人员排查故障效率的缺陷。

为了实现上述目的，本发明提出了一种基于数字孪生技术的储能电站管控系统，所述系统包括：

储能设备物联感知层：用于采集储能电站设备运行信息、故障信息、告警信息和充放电信息，并将采集到的信息输出到储能管控策略支撑层和储能故障报告汇聚层；

储能管控策略支撑层：用于结合基础策略和故障策略，根据储能电站运维人员设定的设备故障处理方式，制定不同的设备管控方式并执行；

储能故障报告汇聚层：用于收集储能电站设备执行故障策略的相关信息，生成执行报告输出到储能数字孪生展示层；和

储能数字孪生展示层：用于展示储能电站数字孪生系统，包括电池舱、电池簇、电池包、电芯和储能变流器；还用于展示基础策略和故障策略执行结果信息。

作为上述系统的一种改进，所述基础策略为不影响设备运行和安全风险级别为低级的故障信息执行策略。

作为上述系统的一种改进，所述基础策略的执行方式为在储能数字孪生展示层的显示终端展示故障信息，提示储能电站运维人员。

作为上述系统的一种改进，所述设备故障处理方式分为两种：人工确认执行策略和自动执行故障策略。

作为上述系统的一种改进，所述设备管控方式包括故障停机、故障告警和故障提示。

作为上述系统的一种改进，所述储能管控策略支撑层执行设备管控方式的过程为：根据故障风险等级由高到低对故障信息进行排序，依次执行对应的设备管控方式。

作为上述系统的一种改进，所述储能故障报告汇聚层收集的信息包括故障信息、执行策略信息、执行结果和故障位置。

本发明还提供一种基于数字孪生技术的储能电站管控方法，基于上述系统实现，所述方法包括：

储能设备物联感知层采集储能电站设备运行数据，输出到储能管控策略支撑层和储能故障报告汇聚层；和

储能管控策略支撑层根据设备管控方式，对设备进行管控，最后将执行结果汇总并输出到储能故障报告汇聚层和储能数字孪生展示层。

作为上述方法的一种改进，所述方法还包括：

储能管控策略支撑层结合基础策略和故障策略，根据储能电站运维人员实际的设备故障处理方式，制定不同的设备管控方式。

作为上述方法的一种改进，所述方法还包括：

储能故障报告汇聚层收集储能电站设备执行故障策略的相关信息，生成执行报告输出到储能数字孪生展示层。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

本发明通过对储能电站传统管控方式的分析，提出一种基于数字孪生技术的储能电站管控系统及方法统，通过该管控方法可以解决储能电站设备故障定位困难、不直观的问题，以及故障消缺效率低下的问题。该方法可视、自动化的管控方法，大大缩短了电站消缺时间，提高储能电站运行稳定性，助力储能电站早日实现“无人值守，少人值班”运维管控新模式。

附图说明

图1所示为管控策略执行流程图；

图2所示为执行基础策略示意图；

图3所示为执行故障策略示意图；

图4所示为策略执行顺序示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细的说明。

数字孪生技术作为企业数字化转型关键技术，已逐渐得到各行业的广泛关注和研究，并在电力储能领域成功落地应用。具体来说数字孪生是一种基于虚拟仿真模型的技术，通过数字化技术将实物或场景建立起来数字实体，用于数据模拟和实时监控。数字孪生技术在储能行业的广泛应用，为早日实现储能电站的无人值守、少人值班提供了一种新的思路。

本发明针对传统方法利用计算机客户端进行储能电站管控存在的工作效率低、管控不及时、故障定位错误等问题提供了一种基于数字孪生技术的储能电站管控系统及方法。该系统创新性的引入了数字孪生技术，搭建真实储能电站完全一致的数字孪生模型，然后通过储能设备运行监控数据和实时告警信息与云端设定控制策略匹配，将策略发送到对应的物理设备进行自动管控，从而完成整个储能电站的可视化管控。

如图1所示，本申请提供的一种基于数字孪生技术的储能电站管控系统，该系统包括：

储能设备物联感知层：用于采集储能电站设备运行信息、故障信息、告警信息、充放电信息；

储能数字孪生展示层：用于展示储能电站数字孪生系统，包括电池舱、电池簇、电池包、电芯、储能变流器；还用于展示基础策略和故障策略执行结果信息；

储能管控策略支撑层：结合基础策略和故障策略，根据储能电站运维人员实际的设备故障处理方式，制定不同的设备管控方式并执行；

设备管控方式包括故障停机、故障告警、故障提示等管控方式。

基础策略：

储能管控策略支撑层定义基础策略，基础策略是指不影响设备运行和安全风险低的故障信息执行基础策略，执行方式为在设备数字孪生模型上显示故障信息，包括故障设备位置和故障信息；基础策略自动消缺并通知运维人员；基础策略管控方式是：在数字孪生展示层的显示终端展示故障信息，提示储能电站运维人员；

如图2所示，储能管控策略支撑层执行基础策略，策略执行完毕后，汇总执行结果信息，并通过储能数字孪生展示层输出展示。

故障策略：

储能管控策略支撑层定义故障策略，聚焦设备数字孪生模型，显示故障信息和已匹配的故障策略，显示策略执行确认交互控件；

储能管控策略支撑层定义设备故障处理方式，设备故障处理方式分为两种：人工确认执行策略、自动执行故障策略；故障策略管控方式是：在数字孪生展示层的显示终端聚焦故障设备数字孪生模型，并展示故障信息和确认交互控件，确认之后通过储能管控策略支撑层发送固定信号，执行电站设备已设定的故障停机或其他设备操作指令。

如图3所示，储能管控策略支撑层执行故障策略，故障策略执行完毕后，汇总执行结果信息，并通过储能数字孪生展示层输出展示。

储能故障报告汇聚层：用于收集储能电站设备执行故障策略的相关信息，例如故障信息、执行策略信息、执行结果、故障位置；

本发明还提供一种基于数字孪生技术的储能电站管控方法，基于上述系统实现，所述方法包括：

步骤1)采集储能电站设备运行数据；

采集的运行数据包括设备运行状态、充放电功率、故障数据、告警数据。

储能设备物联感知层采集设备运行数据、状态、故障告警等信息，用于支撑电站设备管控所需的数据信息。

步骤2)结合基础策略和故障策略，根据储能电站运维人员实际的设备故障处理方式，制定不同的设备管控方式并执行；设备管控方式包括故障停机、故障告警、故障提示等管控方式。

基础策略：

储能管控策略支撑层定义基础策略，基础策略是指不影响设备运行和安全风险低的故障信息执行基础策略，执行方式为在设备数字孪生模型上显示故障信息，包括故障设备位置和故障信息；基础策略自动消缺并通知运维人员；基础策略管控方式是：在储能数字孪生展示层的显示终端展示故障信息，提示储能电站运维人员；

储能管控策略支撑层执行基础策略，策略执行完毕后，汇总执行结果信息，并通过储能数字孪生展示层输出展示。

故障策略：

储能管控策略支撑层定义故障策略，聚焦设备数字孪生模型，显示故障信息和已匹配的故障策略，显示策略执行确认交互控件；

储能管控策略支撑层定义设备故障处理方式，设备故障处理方式分为两种：人工确认执行策略、自动执行故障策略；故障策略管控方式是：在数字孪生展示层的显示终端聚焦故障设备数字孪生模型，并展示故障信息和确认交互控件，确认之后通过储能管控策略支撑层发送固定信号，执行电站设备已设定的故障停机或其他设备操作指令。

储能管控策略支撑层执行故障策略，故障策略执行完毕后，汇总执行结果信息，并通过储能数字孪生展示层输出展示。

步骤3)根据设备管控方式，对设备进行管控，最后将执行结果汇总并输出。

对设备进行管控时，储能故障报告汇聚层获取储能电站设备故障告警信息(包括故障风险等级)；如图4所示，储能管控策略支撑层以故障风险等级由高到低进行排序，执行对应管控策略，依次执行完毕所有故障告警设备，最终生成策略执行报告，并在储能数字孪生展示层输出展示。

本发明通过对储能电站传统管控方式的分析，提出一种基于数字孪生技术的储能电站管控系统及方法统，通过该管控方法可以解决储能电站设备故障定位困难、不直观的问题，以及故障消缺效率低下的问题。该方法可视、自动化的管控方法，大大缩短了电站消缺时间，提高储能电站运行稳定性，助力储能电站早日实现“无人值守，少人值班”运维管控新模式。

本发明还可提供一种计算机设备，包括：至少一个处理器、存储器、至少一个网络接口和用户接口。该设备中的各个组件通过总线系统耦合在一起。可理解，总线系统用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。

其中，用户接口可以包括显示器、键盘或者点击设备。例如，鼠标，轨迹球(trackball)、触感板或者触摸屏等。

可以理解，本申请公开实施例中的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double DataRate SDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(Direct Rambus RAM，DRRAM)。本文描述的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

在一些实施方式中，存储器存储了如下的元素，可执行模块或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集：操作系统和应用程序。

其中，操作系统，包含各种系统程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序，包含各种应用程序，例如媒体播放器(Media Player)、浏览器(Browser)等，用于实现各种应用业务。实现本公开实施例方法的程序可以包含在应用程序中。

在本上述的实施例中，还可通过调用存储器存储的程序或指令，具体的，可以是应用程序中存储的程序或指令，处理器用于：

执行上述方法的步骤。

上述方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行上述公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合上述公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

可以理解的是，本发明描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)、数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、数字信号处理设备(DSP Device，DSPD)、可编程逻辑设备(ProgrammableLogic Device，PLD)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。

对于软件实现，可通过执行本发明的功能模块(例如过程、函数等)来实现本发明技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。

本发明还可提供一种非易失性存储介质，用于存储计算机程序。当该计算机程序被处理器执行时可以实现上述方法实施例中的各个步骤。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于数字孪生技术的储能电站管控系统，其特征在于，所述系统包括：

储能设备物联感知层：用于采集储能电站设备运行信息、故障信息、告警信息和充放电信息，并将采集到的信息输出到储能管控策略支撑层和储能故障报告汇聚层；

储能管控策略支撑层：用于结合基础策略和故障策略，根据储能电站运维人员设定的设备故障处理方式，制定不同的设备管控方式并执行；

储能故障报告汇聚层：用于收集储能电站设备执行故障策略的相关信息，生成执行报告输出到储能数字孪生展示层；和

储能数字孪生展示层：用于展示储能电站数字孪生系统，包括电池舱、电池簇、电池包、电芯和储能变流器；还用于展示基础策略和故障策略执行结果信息。

2.根据权利要求1所述的基于数字孪生技术的储能电站管控系统，其特征在于，所述基础策略为不影响设备运行和安全风险级别为低级的故障信息执行策略。

3.根据权利要求1所述的基于数字孪生技术的储能电站管控系统，其特征在于，所述基础策略的执行方式为在储能数字孪生展示层的显示终端展示故障信息，提示储能电站运维人员。

4.根据权利要求1所述的基于数字孪生技术的储能电站管控系统，其特征在于，所述设备故障处理方式分为两种：人工确认执行策略和自动执行故障策略。

5.根据权利要求1所述的基于数字孪生技术的储能电站管控系统，其特征在于，所述设备管控方式包括故障停机、故障告警和故障提示。

6.根据权利要求1所述的基于数字孪生技术的储能电站管控系统，其特征在于，所述储能管控策略支撑层执行设备管控方式的过程为：根据故障风险等级由高到低对故障信息进行排序，依次执行对应的设备管控方式。

7.根据权利要求1所述的基于数字孪生技术的储能电站管控系统，其特征在于，所述储能故障报告汇聚层收集的信息包括故障信息、执行策略信息、执行结果和故障位置。

8.一种基于数字孪生技术的储能电站管控方法，基于权利要求1-7所述任一系统实现，其特征在于，所述方法包括：

储能设备物联感知层采集储能电站设备运行数据，输出到储能管控策略支撑层和储能故障报告汇聚层；和

储能管控策略支撑层根据设备管控方式，对设备进行管控，最后将执行结果汇总并输出到储能故障报告汇聚层和储能数字孪生展示层。

9.根据权利要求8所述的基于数字孪生技术的储能电站管控方法，其特征在于，所述方法还包括：

储能管控策略支撑层结合基础策略和故障策略，根据储能电站运维人员实际的设备故障处理方式，制定不同的设备管控方式。

10.根据权利要求8所述的基于数字孪生技术的储能电站管控方法，其特征在于，所述方法还包括：

储能故障报告汇聚层收集储能电站设备执行故障策略的相关信息，生成执行报告输出到储能数字孪生展示层。