隨著數字化進程不斷融入工業, 製造業等領域, 產業格局將隨著產業升級而重新塑造, 數字化成為了風電開發過程中的一件 '利器' .
數字化的理解可以有多種維度, 不同行業數字化都有著各自不同的價值方向. 關於新疆金風科技股份有限公司(下稱 '金風科技' )數字化進程, 董事長武鋼曾這樣說道, '通過數字化創新驅動, 能把原本一些支離破碎的板塊串聯起來, 形成一個完整系統, 通過系統模型掌控事物發生, 發展, 變化的過程' .
這也是金風科技對於風電產業數字化的理解. 風電場投資具有融資周期長, 投資規模大的特點, 如何將投資成本控制到最低點, 是風電場投資的關鍵, 也是風電投資風險分析的重要組成部分. 常規的風險投資分析方法, 結合了前期測風數據和測繪地形圖, 土地性質等, 進行風電場建設前的風險把控和收益評估. 然而目前國內外的風資源評估軟體存在明顯不足: 複雜地形捕捉失真, 流體模型過於簡化, 尾流計算結果偏差大, 演算法壁壘等, 導致現在國內風電場在複雜地形風資源評估存在一定偏差: 平坦地形尾流影響預估不足, 機組發電量偏差大. 同時常規的評估工具在經濟性評價方面, 難以順應市場變化, 收益評估也有所欠缺. 針對這些突出問題, 金風科技風資源從基礎理論做起, 深入理解應用場景, 進行了全面的創新研究開發工作.
2017年, 金風科技風資源中心開發出致力於風電場投資前期整體解決方案平台級產品——GoldFarm. GoldFarm將風電場投資前期的規劃, 設計, 金融收益率板塊動態串聯起來, 整體優化風電場前期投資, 幫助用戶獲得收益最優的解決方案.
制動盤尾流模型優化
解鎖代碼
自2014年探索時期開始, 從氣象學中的幹擾溫度到流體力學中的Navier-Stokes 方程演算法修正, 金風科技進行了精準風場風廓線, 非結構網格, 熱穩定度, 三維森林蓋層模型的深入研究;2016年金風科技嘗試使用了氣象環境耦合流體技術, 開發出金風科技自有產權的精細化模擬技術GoldFOAM;2017年又聯合眾多海內外名校專家, 結合人工智慧演算法創新研製出自有產權的大渦類比GoldLES, 進行風資源及精準尾流模擬類比, 進行風電場方案排布, 機組選型.
同時, 結合大數據的思維, 金風科技使用現有的數千個風電場PB級別地形資料庫, 數千座測風塔數據資料, PB級別中尺度氣象數據, 服務於金風科技數字化產品. 通過這些數據, 對GoldFarm進行實戰式的訓練, 培養平台對各種地形的敏感度, 為複雜地形提供更準確的流體模型.
在這些不斷迭代的基礎上, 金風科技同樣一直關注對成熟技術的融合和應用, 在GoldFarm中集合了無人機, GIS技術, WRF+CFD耦合技術, 快速獲取三維地理資訊數據, 識別高精度模擬計算數據, 快速形成道路設計方案, 識別風險點, 自動優化排布等, 減少工期, 降低成本, 優化收益解決方案, 顯著提升項目經濟性.
金風科技數字化風電場平台GoldFarm自2017北京國際風能大會暨展覽會(CWP2017)發布以來, 前後完成了包括國電投, 華能, 北控, 大唐等十多個客戶的二十餘個數字化風電場規劃設計工作, 成果得到了客戶和設計院的一致認可.
某數字化風電場相關展示
虛擬現實
數字化體驗方面, 基於更加真實的風電場數字化打造, 客戶可藉由這種體驗方式進行政府以及行業外彙報和技術展示. 為滿足這種極致需求, 金風科技通過運用國際先進的工業級無人機, 搭載解析度更為優秀的攝像頭進行風電場拍攝, 以得到更加細緻的數字化體驗, 同時進行三維建模演算法開發, 生成超高10cm解析度的物理三維模型, 通過結合VR, AR技術, 還原現實風電場真實場景. 數字化手段的展示區別於二維地圖, 可以打造出完美體感. 以南方某項目為例, 在項目開發階段, 平台依據高精度的地理資訊數據輸入, 支援客戶向政府彙報數字化, 科技化風電場. '所見即真實' , 展現出道路路徑動態過程, 類比風機運行狀態等. 真實還原建成以後風電場情況, 輔助客戶進行審核彙報, 加快決策速度.
環境友好性方面, GoldFarm依靠數字化手段向客戶提供最優風場環境友好性解決方案, 幫助客戶打造出最佳環境友好項目. 以南方項目為例, 在林區開發過程中, 客戶需要拿到政府審批, 政府對於環境影響精度要求極高. GoldFarm在設計階段通過將樹木砍伐量, 道路填挖量類比並優化, 避開珍貴保護樹種等內容. 最終方案在保證收益前提下, 更為環境友好, 幫助客戶通過環保要求, 提升客戶形象.
風電場機組選型方面, GoldFarm的優勢體現在其對於複雜地形精細化模擬計算, 定製化風場設計, 多方案對比的功能. 以湖南某項目為例, 前期階段, 客戶沒有地形測繪圖, 風資源一般, 收益率不樂觀, 初次投資決策不達標, 面臨放棄的狀況. 金風科技基於這些情況, 進行了快速的無人機勘測, 最優機組選型, 造價最優設計, 最終滿足了客戶對收益率的要求. 在增加發電量2.3%, 工程概算降低2%的同時, 保證項目容量, 避開不必要的風險點位. 風電場前期全鏈條數字化實現, 僅用了20天完成規劃設計方案, 工作效率提高數倍.
精準工程設計方案方面, GoldFarm致力於降低工程成本, 提供最優的道路設計, 最短線路設計, 進行工程成本優化. 以青海某項目為例, 項目面積約200多平方公裡, 工程成本大, 客戶迫切希望優化工程費用. GoldFarm整合多年工程經驗設計模組, 以10cm精度的地形圖為底層數據, 無人機高精度勘測數據為依託, 結合自主研發精細化CFD演算法, GIS, 大數據技術, 通過GoldFarm平台精準避開風險區域進行方案優化, 自動化設計多套道路線路方案, 更準確的進行最優設計方案的生成, 工期減少50%~80%, 最終實現經濟效益最優結果, 費用優化20%左右.
進化升級
GoldFarm作為風場前期數字化中樞平台, 整合各產品模組技術優勢, 優化工作效率, 提升風場規劃設計準確度, 最終實現快速準確的整體設計, 迎接即將到來的風火同價, 競價核准政策, 幫助業主進行更優風電場投資.
金風科技GoldFarm的核心特徵是互聯. 互聯的本質來源於對基礎技術的創新投入和研發積累, 沒有自主創新的演算法, 將無法突破種種技術壁壘, 串聯支離破碎的板塊.
互聯對於GoldFarm就如同 '血液' 一般, 失去了互聯, GoldFarm就會 '衰老' . 未來, 金風科技GoldFarm團隊將以更為開放的心態繼續推動企業技術連接和行業互聯, 實現互聯賦能.