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數(shù)字化產(chǎn)品系列(八)丨WINDSIGHT風(fēng)電場(chǎng)數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)

2021-11-29 22:31:09瀏覽:631 來源:上海電氣風(fēng)電集團(tuán)   
核心摘要:數(shù)字化產(chǎn)品系列(八)丨WINDSIGHT風(fēng)電場(chǎng)數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)

數(shù)字化產(chǎn)品系列(八)

WINDSIGHT·巽鳴風(fēng)電場(chǎng)數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)

經(jīng)過數(shù)十年是二手吊車的發(fā)展,中國風(fēng)電迎來飛躍發(fā)展是二手吊車的黃金時(shí)期,但是,隨著優(yōu)質(zhì)風(fēng)資源是二手吊車的不斷減少以及平價(jià)時(shí)代的到來,風(fēng)資源評(píng)估過程中存在的歷史痛點(diǎn)及問題日益突出。傳統(tǒng)風(fēng)資源評(píng)估過程被分隔為多個(gè)階段,每個(gè)階段獨(dú)立并進(jìn)行串接,缺少基于全局視角的精細(xì)化全過程標(biāo)準(zhǔn)方法體系;每個(gè)過程均涉及海量數(shù)據(jù),而這些海量信息缺少統(tǒng)一管理平臺(tái),以進(jìn)行數(shù)據(jù)的精細(xì)化管理和數(shù)據(jù)價(jià)值的深度挖掘;缺少標(biāo)準(zhǔn)化的后評(píng)估指標(biāo)系統(tǒng),無法量化風(fēng)電場(chǎng)的整體設(shè)計(jì)水平,并最終形成設(shè)計(jì)閉環(huán)。

為此,電氣風(fēng)電推出WINDSIGHT平臺(tái),該平臺(tái)能夠覆蓋完整的風(fēng)資源評(píng)估工作流程,對(duì)機(jī)組全生命周期過程中產(chǎn)生的海量信息進(jìn)行統(tǒng)一收集、清洗、分析、利用以及管理,同時(shí)借助云服務(wù)技術(shù),為數(shù)據(jù)信息的精細(xì)化處理賦能。
2019年10月,電氣風(fēng)電發(fā)布風(fēng)電場(chǎng)數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)V0.1版本——風(fēng)鳴平臺(tái),并與WindSim建立戰(zhàn)略合作關(guān)系。2020年,全新升級(jí)的V1.0版風(fēng)鳴,即WINDSIGHT發(fā)布。2021年,WINDSIGHT持續(xù)迭代升級(jí),融合更多前沿技術(shù)和優(yōu)化功能。

WINDSIGHT平臺(tái),主要包含四大模塊:數(shù)據(jù)庫模塊、微觀選址模塊,風(fēng)場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊,以及后評(píng)估模塊。其中:

◎微觀選址模塊:微觀選址的準(zhǔn)確性是奠定風(fēng)資源評(píng)估和風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)的基石,WINDSIGHT平臺(tái)的核心模塊部分,提供精確的三維流動(dòng)仿真和發(fā)電量計(jì)算。
◎數(shù)據(jù)庫模塊:提供完備的高精度數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)引用、數(shù)據(jù)處理分析功能。
◎風(fēng)場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊:在充分考慮各種約束條件下,綜合評(píng)估發(fā)電量和度電成本等目標(biāo),為微觀選址提供方案。

◎后評(píng)估模塊:對(duì)風(fēng)電場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗,處理及分析,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì),為風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營的持續(xù)優(yōu)化賦能。

· 

采用三種不同的數(shù)據(jù)集來滿足產(chǎn)品規(guī)劃和宏觀選址、長(zhǎng)年代訂正和微觀選址不同的需求。(陸上)

◆ 高精度地理數(shù)據(jù)庫

◆ 測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)一鍵處理

模塊二:微觀選址模塊

◆ CFD流體仿真

WINDSIGHT平臺(tái)仿真模塊采用高精度雙方程湍流模型,相較行業(yè)內(nèi)常規(guī)使用的單方程模型,更加精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)流動(dòng)分離,在Bolund島盲測(cè)實(shí)驗(yàn)中業(yè)內(nèi)領(lǐng)跑。

◆ 精細(xì)化評(píng)估的前沿技術(shù)支撐

為了實(shí)現(xiàn)機(jī)組的精細(xì)化評(píng)估,多年來,電氣風(fēng)電和WindSim建立緊密的戰(zhàn)略合作關(guān)系,共同提高精細(xì)化仿真能力。

基于機(jī)器學(xué)習(xí)的中微尺度耦合和降尺度技術(shù):采用先進(jìn)的模式識(shí)別模型對(duì)中尺度數(shù)據(jù)進(jìn)行精細(xì)化分類,從而對(duì)每個(gè)扇區(qū)進(jìn)行個(gè)性化的參數(shù)設(shè)置,實(shí)現(xiàn)從點(diǎn)耦合到面耦合、體耦合的技術(shù)提升。

阻塞效應(yīng)(blockage effect):阻塞效應(yīng)是指建成后的風(fēng)電場(chǎng)及機(jī)組導(dǎo)致來流風(fēng)速降低的現(xiàn)象。WINDSIGHT流體仿真內(nèi)核,支持采用致動(dòng)盤和半解析兩種模型,來評(píng)估包含阻塞及尾流效應(yīng)的風(fēng)速損失。

◆ 尾流計(jì)算

WINDSIGHT平臺(tái)提供不同精細(xì)化程度的尾流分析方法,包括多種常用的尾流模型,并針對(duì)復(fù)雜地形提供相應(yīng)的改進(jìn)方法。平臺(tái)還支持采用致動(dòng)盤/致動(dòng)線仿真機(jī)組與風(fēng)的相互作用,能夠直接對(duì)機(jī)組進(jìn)行更精細(xì)化的建模,精確評(píng)估風(fēng)機(jī)近場(chǎng)尾流。精細(xì)化的尾流仿真和風(fēng)電場(chǎng)后評(píng)估技術(shù),能夠有針對(duì)性的對(duì)工程尾流模型調(diào)參,優(yōu)化工程尾流模型,充分利用其計(jì)算便捷的優(yōu)勢(shì)。

模塊三:風(fēng)場(chǎng)排布優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊
風(fēng)電場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊支持綜合考慮當(dāng)?shù)仫L(fēng)資源、尾流、機(jī)型、風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)及其限制性因素,以及機(jī)組安全性等;從多維目標(biāo)出發(fā),考慮風(fēng)電場(chǎng)收益,即年發(fā)電量AEP,成本/度電成本等;采用隨機(jī)尋優(yōu)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)、精細(xì)化風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)。

◆ 自動(dòng)化、精細(xì)化的優(yōu)化算法

為了支撐優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊的運(yùn)行,從目標(biāo)和約束兩方面提供更準(zhǔn)確的快速智能算法:

①目標(biāo)方面:在發(fā)電量計(jì)算過程中,多種尾流模型可供選擇,綜合考慮復(fù)雜地形的情況,采用新型的streamline+尾流距離計(jì)算的方法;支持多機(jī)型、多輪轂高度的自動(dòng)混排;在核算成本過程中,可針對(duì)子方案-集電線路或施工道路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),降低成本,綜合實(shí)現(xiàn)全生命周期收益最大化。

②約束方面:內(nèi)置機(jī)型載荷數(shù)據(jù)庫并與快速載荷仿真平臺(tái)接口打通,支持進(jìn)行安全性評(píng)估;排布時(shí),能夠自動(dòng)避讓禁排區(qū)和居民點(diǎn);另外,可從環(huán)保角度出發(fā)仿真噪聲、光影影響,配合場(chǎng)控策略的制定。
模塊四:后評(píng)估模塊
基于大量已投運(yùn)項(xiàng)目的實(shí)踐,電氣風(fēng)電形成了一整套標(biāo)準(zhǔn)化的風(fēng)電場(chǎng)流場(chǎng)測(cè)試及數(shù)據(jù)采集流程;同時(shí),通過WINDSIGHT平臺(tái)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理,評(píng)估風(fēng)電場(chǎng)的真實(shí)出力情況,量化檢驗(yàn)風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)水平,并為風(fēng)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)營能力和技術(shù)改進(jìn)效果進(jìn)行量化評(píng)估,有效支撐資產(chǎn)在運(yùn)行期間的持續(xù)優(yōu)化。
時(shí)間:20M網(wǎng)格項(xiàng)目計(jì)算時(shí)間縮短至3h以內(nèi);布機(jī)優(yōu)化效率提升50%以上
質(zhì)量:高精度數(shù)據(jù);WindSim內(nèi)核;阻塞效應(yīng)研究;中微耦合降尺度技術(shù)等。
成本:布機(jī)優(yōu)化中可實(shí)現(xiàn)發(fā)電量提升2%以上;LCOE降低3%以上。
·

案例2:風(fēng)電場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)
2020年2月,內(nèi)蒙古450MW風(fēng)電場(chǎng),場(chǎng)區(qū)容量大,居民區(qū)、耕地、保護(hù)區(qū)眾多,人工方式難以實(shí)施高效優(yōu)化。利用WINDSIGHT平臺(tái)風(fēng)電場(chǎng)優(yōu)化功能,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化混排優(yōu)化及禁排區(qū)域避讓,最優(yōu)混排方案AEP提升量達(dá)到2.17%,LCOE降低達(dá)到3.22%。


案例3:風(fēng)資源分析

WINDSIGHT平臺(tái)-風(fēng)資源數(shù)據(jù)模塊,支持實(shí)現(xiàn)測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理以及風(fēng)資源分析報(bào)告自動(dòng)生成,將復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理分析過程流程化、自動(dòng)化,配合全國中尺度氣象數(shù)據(jù)庫資源,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化長(zhǎng)周期訂正。將用戶分析整理工作(數(shù)小時(shí)甚至數(shù)天)的縮短至數(shù)分鐘。

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1.集成風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)全過程,提升解決方案響應(yīng)效率50%以上

◎ 整合風(fēng)資源評(píng)估流程,智能化算法,自動(dòng)生成報(bào)告
◎ 集成全國氣相、地形、海洋、地物覆蓋數(shù)據(jù)庫,提供自動(dòng)下載
◎ 虛擬測(cè)風(fēng)塔和風(fēng)資源評(píng)估流程自動(dòng)化,提升效率100%
◎ 提升流場(chǎng)仿真計(jì)算速度,時(shí)間縮短50%以上

2.提升評(píng)估準(zhǔn)確性,致力于將不確定變?yōu)榇_定

◎業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)可的高精度流體仿真內(nèi)核 
 ◎從極簡(jiǎn)單至極復(fù)雜,為不同類型的風(fēng)場(chǎng)提供精準(zhǔn)評(píng)估
◎支持最新IEC4標(biāo)準(zhǔn),多自由度模型控制,結(jié)果多維度分析

3.有效提升風(fēng)電場(chǎng)收益率,實(shí)現(xiàn)AEP提升2%,LCOE降低3%以上

◎ 可靠、全面的經(jīng)濟(jì)性評(píng)估模型
◎ 對(duì)真實(shí)流體流動(dòng)的準(zhǔn)確仿真為風(fēng)場(chǎng)設(shè)計(jì)提供可靠輸入
◎ 以最大化發(fā)電量、最優(yōu)收益為目標(biāo)的風(fēng)電場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)
◎ 集成施工道路/集電線路成本優(yōu)化
◎ 載荷快速評(píng)估模型,最小化建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)

4.持續(xù)迭代和擴(kuò)展性

 ◎BS架構(gòu)為項(xiàng)目管理、用戶合作、方案展示提供便利
 ◎持續(xù)升級(jí)的流體仿真內(nèi)核,不斷融合最新仿真計(jì)算
 ◎載荷精細(xì)化評(píng)估,場(chǎng)址適應(yīng)性分析,提供多維度輸入
 ◎基于市場(chǎng)變化和實(shí)際需求的功能迭代


來源:電氣風(fēng)電技術(shù)部首席數(shù)字官辦公室

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