看得見摸得著的風電場數字化設計

2017-12-08 10:06:54 遠景能源　點擊量：評論 (0)

沒做測繪，地圖不夠準怎么辦？測風不滿一年，到底干不干？算出來的電量，到底準不準？看到這，很多有經驗的業主會心一笑，說到心坎上了。在風電場選型選址階段，這些確實是非常頭痛的問題。當前，一方面風電開發

沒做測繪，地圖不夠準怎么辦？測風不滿一年，到底干不干？算出來的電量，到底準不準？

看到這，很多有經驗的業主會心一笑，說到心坎上了。在風電場選型選址階段，這些確實是非常頭痛的問題。當前，一方面風電開發環境日益復雜成本上升，另一方面可再生能源補貼進入下降通道，雙重重壓之下，如何才能做到風場開發容量“多”、建設“快”、質量“好”、成本“省”？

“數字化、智能化，是價值創造的推手而不是噱頭。我們關心它能為風電行業解決哪些挑戰和難題，遠景的智慧風電場實踐證明，它能夠帶來更多的可開發資源、更快的建設速度和更低的建設成本。”在12月1日舉行的第三屆遠景能源技術高峰論壇上，遠景能源智慧風場解決方案負責人裴波說。

剛才提到的問題，相信即便是最有經驗的風資源工程師，一段時間也只能專注于幾個風場的設計。裴波表示，意識到這一痛點，遠景能源集成各行業頂尖人才，通過數年的研發投入，打造了格林威治數字化設計產品，把數字化風場建模和智能化深度學習應用到風電場設計中，高效交付可批量化落地的風電場設計方案。

在論壇現場，這一主題報告引起了開發商代表和設計院的極大關注。把粗放定性的風電場設計轉變為精益定量的定制降本設計方案，格林威治數字化設計產品如何同時批量滿足這些更多更復雜的要求？

“首先，根據基礎數據建立一個精準風場的數學模型，然后用人工智能對這個模型進行深度學習。”裴波表示，在深度學習的過程中，人工智能不斷加入風電場的各種自然環境和客觀條件，逐步完善這個數字模型，直到可以模擬真實的風電場環境。在大量的全局尋優迭代之后，最終得出一個精準降本增效的、可批量落地的設計方案。

2014年至今，遠景能源格林威治的數字化設計產品已經涵蓋了整個風電場的設計，平均縮短設計周期6到8個月，降本增效“多快好省”。

但數字化風場并不止于設計階段。

數字化風場開發模型

以風資源與選型選址模塊為例，裴波介紹，基于機器學習的樣本全卷積超分辨率算法，通過大量公共數據和少量測繪樣本獲得大量更逼近測繪的地理數據，解決測繪前地圖不夠準的痛點。同時，量化的不確定性評估模型可以根據測風時長的不同，給出量化的風速差以及對應的投資回報率差異，協助確定是否先啟動后續設計；而CFD模型對于計算出的發電量是否精準至關重要，針對不同的地形和應用場景必須選用適配的CFD模型，也就是所謂的因地制宜。

格林威治設計產品演進時間表

復雜地形和經過居民區時，如何準確判斷大件運輸的可通過性？如何獲得精益降本的道路平臺設計并確保施工落地？如何保證物流運輸的安全可靠？風場電氣工程占據了除風機外20%以上的投資成本，如何選出“好”的升壓站位置？怎么解決特殊情況下的升壓站工期限制？如何進行大容量項目集電線路分組？

經過研發和實踐，格林威治的開發者發現，降本得益于事前設計的精準控制。借助于數字化路勘及二/三維模擬技術，準確識別運輸中的障礙和風險，同時為后續設計提供精準輸入；在格林道路智能設計平臺上，通過添加機位機型、禁止區域、運輸車型等信息，系統自動輸出成本最優的道路和平臺設計方案，再結合數字化閉環驗收系統，確保精準的施工落地；基于物聯網的智能工裝車等數字化物流手段，確保物流運輸的端到端閉環控制。

裴波特別強調，”這個風電場的造價很大程度上可能在一開始的升壓站選址階段就被決定了。”因為綜合考慮集電線路、送出線路和場內道路的“兩線一路”，升壓站的選址將會成為決定性的前提，而格林升壓站選址模塊，可以精準、高效推選出綜合”兩線一路”的成本最優的升壓站推薦位置排序，在升壓站選址階段就決定了風場整體造價最優成本方案。

裴波重點介紹了在河南蘭考、安徽靈璧等地已投運的預裝式升壓站。標準化、模塊化的預裝式升壓站一方面能大幅降低設計和調試工期，降低地形的限制。另一方面由于模塊化帶來的批量化，在提升質量的同時也可以降低成本。借住于基于機器學習的風機群的分組和優化集電線路路徑優化和桿塔排布優化算法，格林集電線路數字化設計模塊可以實現百萬級大基地項目集電線路的快速降本規劃。

數字化設計的塔筒和基礎價值體現在哪里？智能化軟件平臺通過風況分析、載荷優化，自動進行機位分組和推薦最合適的塔筒規格和基礎尺寸，大幅度降低塔筒重量和基礎工程量。同時通過格林基礎數字化設計模塊，集成了基于有限元模擬的成本尋優算法，實現了基礎全局尋優、自動驗算等功能，同時支撐擴展式基礎，樁基等多種場景。“河南某項目通過載荷定制，EN2.2-121-120HH機型實現了塔筒和基礎總共降本256.4RMB/kw，設計結果得到了設計院專家的認可。”裴波指出。

風電場設計完成后，設計、采購、制造都有相應的要求，如何管理和傳遞大量的設計數據？如何協調管理確保現場施工的精準落地？遠景建立了數字化風場檔案，從物料、采購文檔、工藝文檔、單位工程、項目等多層級，多視角，多維度地為設計、采購、交付等環節統一語言，實現項目信息流暢、高效、可靠地傳遞，搭建起了數字化設計產品和數字化項目管理的橋梁。即使遇到工程變更、設計變更等突發情況，也能實現不同職能間數據的高效高質傳遞，為整個風場的全生命周期資產管理提供完整統一的數字風場檔案。

在項目建設階段，傳統模式的項目建設周期長短和質量高低更多取決于項目管理人員的經驗和責任心。針對這種情況，遠景打造了數字化項目管理產品，將優化的數字項目開發模型承載在軟件中。同時通過EPCM項目管理工具，將項目管理標準化、項目運營數字化，實現項目管理的透明、高效，為項目經理和管理層提供項目進度、成本、風險、質量和安全等視角的儀表盤，保守估計可以縮短建設周期2-3月，大幅提升項目執行質量。