【速看料】维思自动化校级综合智慧能源实验平台架构介绍


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考虑到校级综合智慧能源实验平台的复杂性,平台架构将从以下几个方面分别进行描述。

从层级结构方面,本平台架构如下图,整个系统分为能源层、信息层与应用层三个层级,能源层包括了不同形式的能源模拟器以及从能源产生到消耗全过程的设备设施;信息层包括了对能源设备设施的测量、控制、调度以及数据的采集与处理;应用层包括了用户界面接口,提供能源管理与调度系统,以及研发与实验所需的用户界面及应用程序。

从能量应用流程角度,本平台架构如下图。其中,各种能源均要来自不同形式的能源模拟器,并具备与实际形式能源设备替换的接口与功能,或通过纯软件方式进行模拟的接口与功能。电能可能产生于电网、分布式光伏、风力发电、燃料电池、生物质发电、天然气热电联产系统等,通过储能环节并经交/直流微电网进行并网工作或独立运行,以根据能源情况进行不同能源之间的耦合与分配,并最终通过负荷进行使用于消耗;冷/热源在模拟系统中以冷/热水形式产生于锅炉、空调系统或不同形式的冷热电联产联供系统中,在具备条件的情况下,可模拟固体储热、冰蓄冷的设备进行冷热形式能源的存储与调度,并通过负荷进行消耗;天然气或生物质气体的产生来源于模拟的供气管道,并提供给天然气锅炉、生物质锅炉或热电联产系统以产生电、冷热等能源,气能的利用包括燃烧后的余热回收与利用,以及通过用户空调、供暖系统的消耗和排放:

从信息流动的角度,平台架构如下图。其中,物联层主要负责从就地的模拟装置(以及为平台提供能量的外部电源及其控制系统)中采集数据并根据其接口进行远程控制与操作,物联层获取数据与控制信号的方式主要分为传感器与通讯两种形式,前者在关键位置加装传感器进行感知,后者通过就地设备自身的接口进行系统监视与控制,物联层在不同能源位置安装边缘计算网关以分散计算压力并提供局部人工智能的能力,以进行数据的预处理与分析等操作;数据层实现工业数据的传输、存储、中转以清洗与结构化等工作,对现场采集的数据进行规范化存储,并通过中间件将工业标准的协议与互联网协议进行中转,以实现满足互联网标准的统一接口,对数据的清洗与结构化,为进行数据分析工作提供条件;应用层主要包括不同形式的用户应用,例如仿真、实验与科研应用等。

从硬件角度,本平台架构如下图。其中,外部系统包括了给平台供电的供配电装置与设备,及其对应控制与测量接口,如果系统采用流行的云端架构与部署方案,则还需要具备外部的云服务器、云数据库等系统设备;模拟装置主要用于模拟系统中能源的产生、存储与消耗装置,包括光伏、风力发电、燃料电池、热电联产、生物质能源、热负荷及电负荷模拟装置等,模拟装置以现有平台设备为主,补充和完善其他设备,模拟装置要求具备统一的控制与采集接口,以便兼容不同形式的能源模拟器,并具备和真实设备替换的功能,以及可便捷的通过软件系统进行模拟与仿真的功能;配网设备包括交直流微电网并网、配网设备,以及电池储能于调配等设备;物联网设备主要包括物联网系统需要的边缘计算网关、传感器与通讯装置等;信息化设备主要包括用于就地监控的监控大屏、用于控制、实验与研究的就地计算机、平板电脑等终端设备以及服务器、数据库计算机等后台设备等。

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