2. 总体架构
2.1 业务架构
角色定义
智能能源解决方案涉及多个角色,每个角色有不同的职责和权限:
-
电网调度员:
- 职责:使用智能调度系统进行电网调度,监控电网运行状态,处理异常情况
- 权限:访问调度数据,使用调度工具,执行调度指令
- 使用场景:日常调度,负荷预测,新能源消纳,应急处理
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设备运维工程师:
- 职责:使用预测性维护系统监控设备状态,制定维护计划,处理设备故障
- 权限:访问设备数据,使用维护工具,查看维护报告
- 使用场景:设备监控,故障预测,维护计划,故障处理
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能源管理专员:
- 职责:使用能源管理系统分析能源消费,制定节能方案,优化能源使用
- 权限:访问能源数据,使用分析工具,生成分析报告
- 使用场景:能源消费分析,节能优化,成本控制,碳排放管理
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新能源预测工程师:
- 职责:使用新能源预 测系统进行发电预测,优化预测模型,分析预测效果
- 权限:访问预测数据,使用预测工具,配置预测模型
- 使用场景:发电预测,模型优化,预测分析,调度支持
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系统管理员:
- 职责:管理系统配置,监控系统运行,处理系统故障
- 权限:系统配置,用户管理,监控告警
- 使用场景:系统维护,用户管理,故障处理
用例分析
用例1:智能电网调度
参与者:电网调度员、调度系统、AI调度引擎
前置条件:
- 调度员已登录系统
- 电网运行数据已接入
- 负荷预测模型已部署
- 调度规则已配置
主流程:
- 调度系统实时采集电网运行数据(负荷、发电、新能源出力等)
- AI模型预测未来24小时负荷和新能源出力
- 优化算法计算最优调度方案(发电计划、线路潮流、电压控制等)
- 调度员审核调度方案,确认调度指令
- 系统下发调度指令到各发电厂和变电站
- 实时监控调度执行情况,动态调整
- 记录调度过程和结果,生成调度报告
异常流程:
- 如果预测误差较大,调度员可以手动调整
- 如果设备故障,系统自动调整调度方案
- 如果出现紧急情况,启用应急调度模式
后置条件:
- 调度方案已执行
- 电网运行稳定
- 调度报告已生成
用例2:设备预测性维护
参与者:设备运维工程师、维护系统、AI预测引擎
前置条件:
- 运维工程师已登录系统
- 设备监测数据已接入
- 故障预测模型已部署
- 维护规则已配置
主流程:
- 系统实时采集设备监测数据(温度、振动、电流、电压等)
- AI模型分析设备状态,预测故障概率和剩余寿命
- 根据预测结果和维护规则,生成维护建议
- 运维工程师审核维护建议,制定维护计划
- 系统安排维护任务,通知维护人员
- 维护完成后,更新设备状态和维护记录
- 分析维护效果,优化预测模型
异常流程:
- 如果预测到高风险故障,立即告警
- 如果设备故障,启动应急处理流程
- 如果维护资源不足,调整维护优先级
后置条件:
- 设备状态已更新
- 维护计划已执行
- 维护记录已保存
用例3:能源消费分析
参与者:能源管理专员、能源管理系统、AI分析引擎
前置条件:
- 管理专员已登录系统
- 能源消费数据已接入
- 分析模型已部署
主流程:
- 管理专员选择分析对象(企业、车间、设备等)和时间范围
- 系统收集相关数据(用电量、用气量、用热量等)
- AI模型分析能源消费模式,识别异常和优化机会
- 生成分析报告(包括消费趋势、异常分析、节能建议等)
- 管理专员审核报告,制定节能方案
- 跟踪节能方案执行效果,评估节能成果
- 更新分析模型,提升分析精度
异常流程:
- 如果发现异常能耗,立即告警
- 如果数据不完整,提示补充数据
- 如果分析结果不准确,管理专员可以手动调整
后置条件:
- 分析报告已生成
- 节能方案已制定
- 节能效果已评估
用例4:新能源发电预测
参与者:新能源预测工程师、预测系统、AI预测引擎
前置条件:
- 预测工程师已登 录系统
- 气象数据已接入
- 历史发电数据已收集
- 预测模型已部署
主流程:
- 系统采集气象数据(风速、光照、温度等)和历史发电数据
- AI模型预测未来24-72小时新能源发电量
- 分析预测不确定性,生成预测区间
- 预测工程师审核预测结果,确认预测精度
- 将预测结果发送给调度系统,支持调度决策
- 跟踪实际发电情况,评估预测误差
- 根据预测误差,优化预测模型
异常流程:
- 如果气象数据异常,使用备用数据源
- 如果预测误差较大,调整预测模型参数
- 如果出现极端天气,启用应急预测模式
后置条件:
- 预测结果已生成
- 预测结果已发送给调度系统
- 预测误差已评估
故事地图
智能能源解决方案的用户故事地图如下:
2.2 技术架构
AI-Native四层架构
智能能源解决方案采用AI-Native四层架构,从下到上包括基础设施层、模 型层、编排层和应用层。
应用层
应用层提供面向业务用户的应用界面和API接口:
核心应用:
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智能调度平台:
- 电网运行监控界面
- 负荷预测和发电计划界面
- 调度方案优化界面
- 调度指令下发和执行界面
- 调度报告生成和导出
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设备维护平台:
- 设备状态监控界面
- 故障预测和预警界面
- 维护计划制定界面
- 维护任务管理界面
- 维护报告生成工具
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能源管理平台:
- 能源消费监控界面
- 能耗分析界面
- 节能方案制定界面
- 成本分析界面
- 碳排放管理界面
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新能源预测平台:
- 气象数据监控界面
- 发电预测界面
- 预测结果分析界面
- 预测模型优化界面
- 预测报告生成工具
技术栈:
- 前端:Vue 3 + TypeScript + Vite + TailwindCSS
- 后端API:FastAPI + Python 3.11
- 状态管理:Pinia
- UI组件库:Element Plus
- 数据可视化:ECharts、D3.js