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Matrix GoldFarm:演绎风电领域的“黑客帝国”

随着数字化进程不断融入工业、制造业等领域,产业格局将随着产业升级而重新塑造,数字化成为了风电开发过程中的一件“ […]

随着数字化进程不断融入工业、制造业等领域,产业格局将随着产业升级而重新塑造,数字化成为了风电开发过程中的一件“利器”。

 

数字化的理解可以有多种维度,不同行业数字化都有着各自不同的价值方向。关于新疆金风科技股份有限公司(下称“金风科技”)数字化进程,董事长武钢曾这样说道,“通过数字化创新驱动, 能把原本一些支离破碎的板块串联起来, 形成一个完整系统, 通过系统模型掌控事物发生、发展、变化的过程”。

 

这也是金风科技对于风电产业数字化的理解。风电场投资具有融资周期长、投资规模大的特点,如何将投资成本控制到最低点,是风电场投资的关键,也是风电投资风险分析的重要组成部分。常规的风险投资分析方法,结合了前期测风数据和测绘地形图、土地性质等,进行风电场建设前的风险把控和收益评估。然而目前国内外的风资源评估软件存在明显不足:复杂地形捕捉失真,流体模型过于简化,尾流计算结果偏差大,算法壁垒等,导致现在国内风电场在复杂地形风资源评估存在一定偏差:平坦地形尾流影响预估不足、机组发电量偏差大。同时常规的评估工具在经济性评价方面,难以顺应市场变化,收益评估也有所欠缺。针对这些突出问题,金风科技风资源从基础理论做起,深入理解应用场景,进行了全面的创新研究开发工作。

 

2017年,金风科技风资源中心开发出致力于风电场投资前期整体解决方案平台级产品——GoldFarm。GoldFarm将风电场投资前期的规划、设计、金融收益率板块动态串联起来,整体优化风电场前期投资,帮助用户获得收益最优的解决方案。

解锁代码

 

自2014年探索时期开始,从气象学中的干扰温度到流体力学中的Navier-Stokes 方程算法修正,金风科技进行了精准风场风廓线、非结构网格、热稳定度、三维森林盖层模型的深入研究;2016年金风科技尝试使用了气象环境耦合流体技术,开发出金风科技自有产权的精细化仿真技术GoldFOAM;2017年又联合众多海内外名校专家,结合人工智能算法创新研制出自有产权的大涡模拟GoldLES,进行风资源及精准尾流仿真模拟,进行风电场方案排布、机组选型。

 

同时,结合大数据的思维,金风科技使用现有的数千个风电场PB级别地形数据库,数千座测风塔数据资料,PB级别中尺度气象数据,服务于金风科技数字化产品。通过这些数据,对GoldFarm进行实战式的训练,培养平台对各种地形的敏感度,为复杂地形提供更准确的流体模型。

 

在这些不断迭代的基础上,金风科技同样一直关注对成熟技术的融合和应用,在GoldFarm中集合了无人机、GIS技术、WRF+CFD耦合技术,快速获取三维地理信息数据,识别高精度仿真计算数据,快速形成道路设计方案、识别风险点、自动优化排布等,减少工期、 降低成本,优化收益解决方案,显著提升项目经济性。

 

金风科技数字化风电场平台GoldFarm自2017北京国际风能大会暨展览会(CWP2017)发布以来,前后完成了包括国电投、华能、北控、大唐等十多个客户的二十余个数字化风电场规划设计工作,成果得到了客户和设计院的一致认可。

 

虚拟现实

 

数字化体验方面,基于更加真实的风电场数字化打造,客户可借由这种体验方式进行政府以及行业外汇报和技术展示。为满足这种极致需求,金风科技通过运用国际先进的工业级无人机,搭载分辨率更为优秀的摄像头进行风电场拍摄,以得到更加细致的数字化体验,同时进行三维建模算法开发,生成超高10cm分辨率的物理三维模型,通过结合VR、AR技术,还原现实风电场真实场景。数字化手段的展示区别于二维地图,可以打造出完美体感。以南方某项目为例,在项目开发阶段,平台依据高精度的地理信息数据输入,支持客户向政府汇报数字化、科技化风电场。“所见即真实”,展现出道路路径动态过程,模拟风机运行状态等。真实还原建成以后风电场情况,辅助客户进行审核汇报,加快决策速度。

 

环境友好性方面,GoldFarm依靠数字化手段向客户提供最优风场环境友好性解决方案,帮助客户打造出最佳环境友好项目。以南方项目为例,在林区开发过程中,客户需要拿到政府审批,政府对于环境影响精度要求极高。GoldFarm在设计阶段通过将树木砍伐量、道路填挖量模拟并优化,避开珍贵保护树种等内容。最终方案在保证收益前提下,更为环境友好,帮助客户通过环保要求,提升客户形象。

 

风电场机组选型方面,GoldFarm的优势体现在其对于复杂地形精细化仿真计算、定制化风场设计、多方案对比的功能。以湖南某项目为例,前期阶段,客户没有地形测绘图,风资源一般,收益率不乐观,初次投资决策不达标,面临放弃的状况。金风科技基于这些情况,进行了快速的无人机勘测,最优机组选型、造价最优设计,最终满足了客户对收益率的要求。在增加发电量2.3%、工程概算降低2%的同时,保证项目容量,避开不必要的风险点位。风电场前期全链条数字化实现,仅用了20天完成规划设计方案,工作效率提高数倍。

 

精准工程设计方案方面,GoldFarm致力于降低工程成本,提供最优的道路设计、最短线路设计,进行工程成本优化。以青海某项目为例,项目面积约200多平方公里,工程成本大,客户迫切希望优化工程费用。GoldFarm整合多年工程经验设计模块,以10cm精度的地形图为底层数据,无人机高精度勘测数据为依托,结合自主研发精细化CFD算法、GIS、大数据技术,通过GoldFarm平台精准避开风险区域进行方案优化,自动化设计多套道路线路方案,更准确的进行最优设计方案的生成,工期减少50%~80%,最终实现经济效益最优结果,费用优化20%左右。

 

进化升级

 

GoldFarm作为风场前期数字化中枢平台,整合各产品模块技术优势,优化工作效率,提升风场规划设计准确度,最终实现快速准确的整体设计,迎接即将到来的风火同价,竞价核准政策,帮助业主进行更优风电场投资。

 

金风科技GoldFarm的核心特征是互联。互联的本质来源于对基础技术的创新投入和研发积累,没有自主创新的算法,将无法突破种种技术壁垒,串联支离破碎的板块。

 

互联对于GoldFarm就如同“血液”一般,失去了互联,GoldFarm就会“衰老”。未来,金风科技GoldFarm团队将以更为开放的心态继续推动企业技术连接和行业互联,实现互联赋能。

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