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数字孪生技术在储能中的应用-储能数字孪生应用案例

发布时间:2023-04-23

编辑人:灵图互动

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1. 数字孪生技术在储能中的应用现状

在新能源替代化石能源的进程中,储能正成为能源革命的关键一环,其中电池是储能产业链中成本最大壁垒最高的一环。

数字孪生技术在储能中的应用主要涉及储能设备的设计、制造、实施、运维等,也在逐步由单点应用向集成应用的迈进。

储能数字孪生应用解决方案通常根据用户不同层级的场景及使用需求,可实现从设备层级到车间系统再到厂级的全面应用。

设备层级:数字孪生3D模型与真实设备连接,实现数字孪生虚拟设备与真实设备的实时运行状态监视,提高设备运作过程可视化;

车间层级:构建物理车间等比例车间数字孪生3D模型,采用虚实映射的方式可实时监管生产线的运行状态,包括设备状态、物流同步 质量监控、设备看板信息显示等;

厂级:采用智能园区全景模拟实现园区360°全景展示,实现不同场景和视角切换,进行园区布局解析。

 数字孪生技术在储能中的应用现状

2. 储能数字孪生应用需求与价值

2.1 缩短新产品研发周期

利用数字孪生系统针对储能场景需求进行虚拟运行仿真和调试,能够快速预演各种工况下的产品功能、性能,实现储能设备的设计参数改进,据此指导产品快速试产 量产。

2.2 提高生产过程管控水平

通过数字孪生技术不断提高锂电设备及整线生产线的智能化水平,优化生产工艺,实现设备实时监控,不断提升过程管控能力。

2.3 降低生产安全风险

燃烧、爆炸等安全问题是制约以电化学为主的储能设备规模化发展的瓶颈之一,利用数字孪生技术在机理层面厘清安全隐患,采取事前预防预控措施可降低安全风险。

2.4 规范储能项目落地

利用可视化技术对项目概貌进行速览,避免了因设计、实施误差导致的储能项目误工、返工,提高了项目建设速度与落地质量。

2.5 提高储能系统运营收益

储能系统属于重资产投入,投资回收存在不确定性,通过数字孪生技术可以降低储能设备运营成本,提高运营附加值。

3. 储能数字孪生应用案例

3.1 储能数字孪生应用案例 1:锂电设备生产车间设备智慧运维数字孪生系统

锂电设备生产车间设备智慧运维数字孪生系统融合数字孪生、人工智能、物联网等新技术,构建新能源锂电设备及生产线物理实体1:1 数字化模型,通过对新能源锂电设备制造生产设备实时数据采集、汇聚,面向对象以数据驱动模型将实体设备中的数据在信息空间进行全要素重建,实现设备运行状态管控、生产流程可视化、远程监控与故障诊断等服务,提升设备数字化运维水平。

储能数字孪生应用案例 1:锂电设备生产车间设备智慧运维数字孪生系统

3.2 储能数字孪生应用案例2:锂电池化成分容产线智能调度数字孪生解决方案

锂电池化成分容就是锂电池投入使用前对其进行“激活”以及对激活后不同品质锂电池按性能优劣进行类别分选。

锂电池化成分容产线智能调度数字孪生解决方案利用数字孪生技术,构建锂电池化成分容生产全要素数字孪生体,通过与物理实体的交互联动,实现锂电池化成分容平台化智能调度、批量负压化成、化成后容量自动分选、垛机转运定位阶段提升设备、产线的智能化水平。最终提升锂电池化成分容的速度与精度,为锂电池生产的自动化提供了更快、更精准的搬运条件,也提高了整个生产系统的效率安全性和精准性。

3.2 储能数字孪生应用案例2:锂电池化成分容产线智能调度数字孪生解决方案

(1)基于数字孪生的锂电池电芯负压化成

构建锂电池化成分容产线负压化成的数字孪生体能够突破负压、高温环境下运用多点接触技术提升夹爪货叉装置、机械手等工作的步调一致性及单节点的稳定可靠性难题。

并基于智能自动化产线技术提升锂电池批量化成分容测试在线实时感知、工序可控稳控工艺精致稳定的水平。

(2)基于数字孪生的理电池容量自动分选

构建锂电池化成分容后锂电池容量自动分选的数字孪生体能够突破锂电池批量化内阻电压精准测试 自动分选难题,实现测试及分选数据信息自动上传至生产管理控制系统制定自动完成测试数据信息存储、测试设备绑定等技术方案,据此提升锂电池自动分选的精度、效率及准确率。

(3)基于数字孪生的理电池垛机转运定位

构建锂电池垛机转运定位的数字孪生体,能够突破条码测距、无级调速等算法在提升堆垛机按需转运效率、精准定位精度、柔性制动效果等方面的技术难题,制定基于RGV小车的控制及调度策略,实现信息及时 全面上传,以及控制模型自动下载、控制指令精准下达。

3.3 储能数字孪生应用案例3:集装箱柜式锂电池数字孪生储能系统

 “新能源+储能”已经成为未来能源改革与发展的重要载体。集装箱柜式锂电池数字孪生储能系统面向配电台区配储能应用商、工业园区配储能应用商、电网侧储能电站应用商,综合考虑风光等新能源发电、台区负荷的特性,和储能装置削峰填谷的能力,既可以高效消纳清洁能源,又能够优化台区负荷调配减少变电容量投资,同时借助峰谷电价提升经济效益,实现电网平衡调节和储能合理利用的双赢。

3.3 储能数字孪生应用案例3:集装箱柜式锂电池数字孪生储能系统

(1)构建配电台区就近配储能的数字孪生体

可以在电价低时控制储能系统进行电量储存,在电价高时尽可能的使用储能装置的电量对汽车进行充电,套取峰谷差价提高充电收益。同时在电动汽车充电高峰期时,通过储能装置进行能量补充,可以满足汽车快速充电的同时场站内的进线变压器不过载运行,提高用户的体验感。此外,配置的储能系统可以在用电高峰时期对变压器低压母线输出功率,消除负荷尖峰。

(2)构建能够表征园区级新能源光储充微电网系统的数字孪生体

能够为复杂的光储充微电网的运行控制提供可映射的数字化终端资源 控制过程及优化结果,以模型构建 参数修改、算法优化的方式对构建的数字孪生体进行持续改进,并将改进的结果作用于实际的微电网系统。同时,通过数字孪生技术可以将园区级光储充微电网的就地控制迁移到远程集控平台通过在平台上的远程操作实现对就地终端状态变化、关键参数修改 系统升级及故障隔离等操作。

(3)构建电网侧储能电站站端监控、能量管理与智能运维的数字孪生体

能够构建集监视控制、分级管理、协调运行 智能分配、新业务拓展为一体的储能业务管理系统。同时,利用数字孪生技术构建以信息化、数字化、平台化、自动化、互动化为特征的储能电站站端监控、能量管理与智能运维系统是储能产业转型升级、更新换代,满足用户对储能业务服务多样化需求,实现储能资源快速高效配置的必然趋势。


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