一、成果名称

      1. 基于数字孪生系统的光储充用微能源网开发及应用

      2. 基于数字孪生平台的风电机组全生命周期健康评估及预 警诊断关键技术

        3. 城市级“车-桩-路-网 ”协同互动的智慧充电服务技术研究

        4.电动汽车充电站防火及主动隔离处置关键技术研究与示范

      5. 电动汽车直流充电数字化安全防护系统研制及示范

    二、成果简介

1. 基于数字孪生系统的光储充用微能源网开发及应用

  光储充用微能源网是解决区域用电，实现双碳目标的重要组成部分，有力支撑了新型电 力系统的建设，增加了电网的弹性。由于光储充用具有分散强、配置灵活、区域配电需求多、 及绿色低碳等特点，亟需开展针对光储充用的全范围仿真推演，通过建立光储充用微能源网 数字孪生仿真系统，一方面可有力支撑规划建设，降低土地使用，提高能源转换效率，降低 成本；另一方面，通过建立的虚拟系统，全工况实现多种控制策略的推演，支撑实际系统的 优化运行，实现能源的产生、转换、存储和用能的最大利用。着力构建清洁低碳、安全高效 的能源体系，提升能源清洁利用水平和电力系统运行效率，贯彻新发展理念，更好地发挥源 网荷储一体化和多能互补在保障能源安全中的作用。

  2. 基于数字孪生平台的风电机组全生命周期健康评估及预 警诊断关键技术

 在我国“碳达峰碳中和 ”战略目标下，新能源发电与综合能源系统的发展将成为未来能源供给侧的主力。目前我国新能源发电效率低于欧美发达国家，且运维成本在全生命周期运 营成本中占比较高。因此，提高新能源发电系统的稳定性与效率、降低运维成本以及增强运 维人员技能，是我国新能源发电从总量扩张向提质增效转变的重大需求。基于上述问题，开 展基于数字孪生平台的风电机组全生命周期健康评估及预警诊断关键技术的研究，该系统可 有效提升了新能源发电系统的整体效率，降低了系统关键部件的故障次数及维修时间，提高 了系统的可利用小时数，促进了智慧化新能源运维服务体系的建立，提升了精细化运维水平， 实现了新能源发电运维的“精细化、智能化、数字化 ”水平；提高了运维人员培训效果，推 进了维培训工作的科技创新力度，提升了运维技术素养，为数字化新能源发电培养大量的技 术人员，为实现国家“碳达峰、碳中和 ”的双碳目标夯实基础。

系统以模块化、低代码、可移植的方式开发了数字孪生系统平台，该平台支持 Windows  操作系统/Linux 操作系统等多种系统，采用开源软件，完全自有知识产权的数字孪生系统； 平台基于“云计算”思想，由云端服务器完成大规模的工业流程的在线实时运算，满足不同行 业用户的特定业务功能需求，提升工业、能源等行业用户的分析和决策能力；平台包含建模 仿真、规划设计、监控运维以及智能调控等功能的一体化平台，全面支撑工业制造、能源互 联网、智能电网的建设和运行。数字孪生系统开发灵活，可方便部署于企业内部或互联网， 其内容存在于虚拟化服务器中，可适用不同的网络环境，以公有云、私有云以及混合云的形 态提供稳定、高效和安全的分析和决策应用。

基于数字孪生平台，针对风电机组、光伏发电等新能源发电运行优化、智能运维等问题， 采用“机理+数据 ”双轮驱动的融合建模方式，建立设备机理模型和数据驱动模型；基于实 际系统历史数据和实时数据，采用机器学习方法，针对不同设备采用线性回归、支持向量机、 人工神经网络等算法建立数据驱动模型；以机理模型与数据驱动模型相融合的方式全方位刻 画风电机组全在不同环境下老化过程、运维行为作用、与环境交互等复杂不确定性的演变过 程，实现机组全生命周期管理，有效降低运行成本，提高机组使用寿命。

     3. 城市级“车-桩-路-网 ”协同互动的智慧充电服务技术研究

   充电设施建设已纳入国家“新基建 ”，是支撑双碳目标的重要组成部分。为发展公雄安 新区电动汽车相关业务，解决电动汽车规模普及和大规模充电基础设施投入运营带来的配电 网安全与稳定等问题，拟开展面向“车-桩-路-网 ”协同互动的智慧充电服务技术研究。通过 构建电动汽车互动调节资源实时预测模型，提升电动汽车资源“车-桩-路-网 ”互动的灵活性 和高效性。考虑电网资源和安全运行需求，构建适应智慧城市发展和资源优化调节的车桩网数字仿真模型，提出面向 5G 的充电聚合商与电网之间的协同调控策略，研制站级充放电调 节资源聚合控制器，实现电动汽车充放电调节资源的实时监测与互动。构建充电站服务费智 能群控策略，采用经济手段提升充电站运营效益；针对用户的不同出行需求，设计开发用户 智能充电策略推荐系统，有效解决用户寻桩难、充电难的问题。探索适应电动汽车充电桩等 新兴市场主体的电力市场交易和商业模式。选取典型区域电网开展示范应用，推动电动汽车 与电网协调发展，实现充电站智慧运营和用户优质服务。项目开展可助力公司汇聚多领域数 据资源，保证电网安全可靠，有效提高充电服务运营管理智能化水平，增强用户参与感，提 升服务满意度。

 4. 电动汽车充电站防火及主动隔离处置关键技术研究与示范

  近年，电动汽车着火事故备受社会各界关注。电动汽车充电过程中事故占电动汽车着火 事故比例约 25%，其动力电池热失控依然是着火事故的主要原因。充电站电动汽车着火后事 故范围极易扩大，导致的财产损失、社会舆情将影响充电行业发展，减缓充电技术进步。因  此，应从建站设计、运行管理、防灾减灾、事故救援等方面研究充电站安全问题。拟以动力  电池热失控防控为核心，以保证充电站防火为目标，从事故态势感知、扩散机理、数据存证、 隔离处置、标准要求等几个方面进行研究，按照从“感-传-决-控-证”闭环视角，采用物联网、 大数据、三维可视化、区块链加密和防爆技术探索建立一套充电站主动消防安全控制的基础  理论方法与关键技术体系，整体系统划分为设备层、网络层、数据层、应用层和展示层，实  现充电站火灾事故的可探、可预、可监、可控，提高对电动汽车充电站防灾减灾科学认知， 提出充电站防灾减灾技术参数要求，形成面向充电站安全的事故阻断处置技术标准完善建议，促进中国电动汽车充电设施行业健康发展。

5. 电动汽车直流充电数字化安全防护系统研制及示范

“新基建 ”以及“双碳 ” 目标的需求，推动了新能源电动汽车的快速发展，截止 2022 年 6 月底，我国新能源汽车突破 1001 万辆。国家应急管理部统计表明，新能源电动汽车发 生火灾的事故车辆占比超过万分之二, 同比上升 32% ，高于交通工具火灾平均增幅，其中充 电诱发的安全事故占比约为 25%。市场上存在着多种类型的电动汽车，电池充电管理策略也 存在差异，车企数据私密性较强，公开性及时效性较差，电动汽车的充电防护能力得不到有 效提高。在车侧 BMS 保护失效情况下，充电桩侧存在充检数据融合不充分、安全特征数据 挖掘不足、安全预警能力欠缺、主动防护能力不足等 4 个方面问题亟需解决。构筑 BMS 保 护失效时的充电桩侧主动安全风险评估、预警防线，研发安全数据监测终端和电动汽车直流 充电数字化安全防护系统，有效识别 BMS 数据不刷新、 电动汽车过充放、过温、过压、过 流、单体一致性差等安全风险问题，建立电池温升异常、最高温度最大值、最大温差、温升 速率、最大温升速率、单体压差等充电安全评价指标模型，开展桩侧安全风险主动快速评估， 最后开展相关终端和系统的部署调试与示范应用，降低充电安全事故的发生概率，保护人民 生命财产安全。

     （1）安全防护系统技术路线图

拟建系统由电动汽车、充电站、热成像仪、数据采集板卡、485 通信线/4G 、云端服 务器和本地监控系统构成。