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平价时代的来临,对如何风电前期的降低投资不确定性提出更高要求。而在风电投资的众多不稳定因素中,风资源评估尤为重要,如何在有限的行业空间中提升风险承受能力,是业内不断挖掘的重点。
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这一趋势从CFD软件的发展也可窥见一斑,从线性到非线性,从本地工作站到云计算,都是资源评估标准化、数字化、精确化的过程。高性能、云计算及风资源技术的成熟发展为新一代CFD软件走向精准高效提供了良好的条件。
新疆金风科技股份有限公司(下称“金风科技”)经过多年准备,结合CFD、GIS、WRF和数学等不同领域尖端人才的智慧,打造了适合中国风资源特征的仿真软件——风匠。
如今,准确风场仿真、资源计算这个云端专家就能满足:
精准:采用自主研发的致动盘仿真技术进行尾流评估,评估结果更加准确
便捷:为用户提供云服务模式,操作更加简便
高效:国家级超算中心进行高性能运算,计算效率高
致动盘尾流评估,评估精准
金风科技为了解决风电场范围大,场区内地形地貌变化较大的问题,自主开发了采用笛卡尔网格技术的“风匠”系列之网格生成模块,它使用了复杂地形风流模拟的大规模自适应网格生成技术。生成的地表网格既能够表征实际地形又能够捕捉到局部崎岖地形。网格能根据地形的复杂程度进行合理地疏密分布,在地形比较平坦的地方网格尺度较大,在地形比较崎岖的地方网格尺度较小,提高网格效率。网格可以根据地形变化进行自适应生成,也可以进行兴趣区域加密和机位点加密,并对地表网格进行光顺处理以保证网格单元的有效性。最后由地表网格扫略生成大气边界层网格。
风匠网格模块具有以下特点:
第一,快速的网格划分速度
风匠网格模块具备高效的大规模自适应网格生成技术。用户只需要输入简单的参数便可在短时间内根据导入的地形图自动生成相应的计算区域网格。根据实际项目的测试,风匠网格生成及计算所需时间比常用的商业软件降低了28%~66%。
第二,高效的网格控制技术
风匠网格模块可根据用户输入参数调节网格数量,对需要加密的区域进行局部加密,这样既可以保证网格质量又可以有效地控制整个计算区域的网格数量,减少计算所需时间。
第三,更好的特殊地形适应性
针对一些特殊地形,如陡峭山坡和下图中的半削平,风匠能够很好的捕捉到半削平地形特征,再现复杂地形的大气边界层内的流动,更加直观地描述气流流经半削平山头后的流场变化情况。
↑(a)地形高程数据(b)3D建模模型(c)CFD模拟解域内的网格(d)CFD模拟结果
云服务模式,操作便捷
风匠采用SaaS服务的模式为用户提供,颠覆了传统工程软件的服务模式。工程师只需要一个浏览器就能完成全部工作流程。分布在全球各地的工程师,只要连接互联网,打开浏览器,就能进行风能资源评估工作,企业无需投入硬件。
除了云端服务模式外,风匠主要功能包含地图处理,风数据处理,定向计算,方案计算,三维可视化等。
风匠的地图处理功能,可以辅助用户处理DXF格式的地图,利用图像识别算法,对地形图进行自动纠偏,拼接,裁剪,并生成通用的Wasp map格式。同时风匠的地图处理模块,还可以提供全国30m的srtm数据,用户在界面上鼠标圈注即可完成map数据的生成。
↑风匠-地图处理模块
风匠的风数据处理功能可以辅助用户进行风数据的标记,筛选。为了提升数据处理的标准化程度,金风科技首次将内部使用的风数据自动处理算法对外开放,嵌入在风匠系统中。用户上传原始的测风数据,可调用自动处理算法,进行风数据的全自动清洗,将风数据处理的时间从小时级缩短到分钟级。
↑风匠-数据处理模块
风匠的定向计算和方案计算,除了提供常规的计算作业功能外,还实现了等高线数据的实时渲染与在线坐标拾取功能。用户再也不用在其他GIS软件中排布机位,然后导入风资源评估软件,进行方案电量的计算。使用风匠系统,可以通过在线交互实现坐标的输入。
↑风匠-在线坐标拾取
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