從項目初期的風(fēng)資源勘察，到需要全年風(fēng)資源序列的項目評估、核準(zhǔn)，再到運營期的風(fēng)功率預(yù)測，有沒有一種或多種技術(shù)能夠提供更精準(zhǔn)、更全面的系統(tǒng)性數(shù)據(jù)，讓風(fēng)電建設(shè)者更省心省力、讓風(fēng)電開發(fā)更高效合理、讓風(fēng)電功率提前預(yù)測掌控?
這一問題，事關(guān)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的科學(xué)高效健康發(fā)展，亦是數(shù)十萬風(fēng)電人共同的心聲。
龍源電力所屬中能電力科技開發(fā)有限公司工作人員歷經(jīng)數(shù)年自主創(chuàng)新、科技攻關(guān)，找到了一條正確的路徑——自2009年開始，中能電力科技開發(fā)公司組織大批專業(yè)技術(shù)骨干著手開展風(fēng)資源數(shù)值模擬技術(shù)研究，并基于此成功研發(fā)了“風(fēng)能資源勘察系統(tǒng)”、“基于集合預(yù)報技術(shù)的風(fēng)資源預(yù)測模擬系統(tǒng)”、“虛擬測風(fēng)塔”技術(shù)、“虛擬氣象站”技術(shù)，打造了涵蓋風(fēng)電開發(fā)各環(huán)節(jié)的“大數(shù)據(jù)”，并以此完美解決了上述難題。
艱辛漫長的拓荒之旅
數(shù)值模擬技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)電開發(fā)領(lǐng)域可以追溯到上世紀(jì)八九十年代。2005年，中國氣象局風(fēng)能太陽能資源評估中心引進(jìn)了加拿大氣象局WEST風(fēng)能資源數(shù)值模擬系統(tǒng)，本地化改進(jìn)后建立了中國氣象局風(fēng)能資源數(shù)值模式系統(tǒng)。此后，國內(nèi)多家科研機(jī)構(gòu)也陸續(xù)開始了風(fēng)能資源數(shù)值模擬的研究。
國內(nèi)的風(fēng)電技術(shù)研究尤其是風(fēng)資源數(shù)值模擬研究起步晚，嚴(yán)重滯后于國外主要風(fēng)電強(qiáng)國，自身基礎(chǔ)的單薄以及國外關(guān)鍵技術(shù)的封鎖，造成國內(nèi)風(fēng)電開發(fā)許多領(lǐng)域的空白，制約著風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展。國電集團(tuán)以及旗下的龍源集團(tuán)作為國內(nèi)最大、最早的風(fēng)電開發(fā)商，首當(dāng)其沖。面臨這樣的困境，作為集團(tuán)公司重要科技支撐力量的中能電力科技開發(fā)公司，責(zé)無旁貸。必須為集團(tuán)的風(fēng)電開發(fā)提供一整套全面、高效、精準(zhǔn)的風(fēng)資源勘察及預(yù)測系統(tǒng)，這是所有中能科技人共同的信念。
為此，自2009年開始，該公司組織了大批專業(yè)技術(shù)人員著手風(fēng)資源數(shù)值模擬技術(shù)的研究，開始了一段艱辛、漫長的拓荒之旅。
“要敢于拼搏、勇于創(chuàng)新、不達(dá)目的誓不罷休。”在這樣的信念鼓舞和支持下，2009年初，中能科技引入了當(dāng)時國內(nèi)外公認(rèn)的最先進(jìn)的中尺度數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)WRF，并果斷決定搭建價格昂貴的高性能計算集群平臺，專門用于風(fēng)資源數(shù)值模擬技術(shù)的研究，一往無前的氣魄展露無遺。
困難與挫折并沒有因為拓荒者們勇氣可嘉而大開方便之門，繁瑣而玄奧的程序、晦澀難編譯的代碼像一座座大山橫亙在技術(shù)人員面前，面對缺乏技術(shù)指導(dǎo)、沒有經(jīng)驗可借鑒的窘境，拓荒者們沒有退縮。查閱文獻(xiàn)、鉆研資料、四處請教，他們一步一步穩(wěn)扎穩(wěn)打，數(shù)年時間內(nèi)連續(xù)攻克了多模型的嵌套、物理方案的參數(shù)化、近地面層的加密、海洋資料的耦合、三維變分等等一系列的難題，拓荒者們的心血和汗水沒有白費，中能公司終于成功地開發(fā)了指導(dǎo)風(fēng)電場宏觀選址的風(fēng)資源圖譜技術(shù)和用于風(fēng)電場短期發(fā)電量預(yù)報的風(fēng)功率預(yù)測技術(shù)。
創(chuàng)新成果在實踐中完美應(yīng)用
中能科技的拓荒者們并沒有因為邁出了這從無到有的一步而沾沾自喜，相反他們想的更多的是怎么提高現(xiàn)有技術(shù)的精度和水平、怎么才能更充分地發(fā)揮模擬技術(shù)的潛力解決更多的風(fēng)電場設(shè)計難題。
測風(fēng)塔觀測數(shù)據(jù)少、長期有效歷史數(shù)據(jù)缺乏、冰凍等特殊氣候的影響等等現(xiàn)實問題仍然嚴(yán)重制約著集團(tuán)公司風(fēng)電事業(yè)的發(fā)展。
思考、試驗、討論，再思考、再試驗、再討論……功夫不負(fù)有心人，隨著對模擬技術(shù)更深刻的理解和實踐經(jīng)驗的積累，中能科技在風(fēng)資源數(shù)值模擬領(lǐng)域邁出了更大、更堅實的一步。
自2011年起的數(shù)年時間內(nèi)，中能科技在自主創(chuàng)新的道路上取得了累累碩果——該公司自主開發(fā)的基于風(fēng)資源圖譜技術(shù)的“風(fēng)能資源勘察系統(tǒng)”，可以有效進(jìn)行全國各省市風(fēng)電開發(fā)的市場評估和投資機(jī)會分析，有力保障了集團(tuán)公司優(yōu)質(zhì)戰(zhàn)略資源的儲備;自主研發(fā)的“基于集合預(yù)報技術(shù)的風(fēng)資源預(yù)測模擬系統(tǒng)”，提高了風(fēng)電場短期發(fā)電量預(yù)測的精度，顯著降低了電網(wǎng)考核費用;自主開發(fā)的“虛擬測風(fēng)塔”技術(shù)，提供全年風(fēng)資源序列，可以縮短項目評估周期、加快項目核準(zhǔn)節(jié)奏;自主開發(fā)的“虛擬氣象站”技術(shù)，提供氣候的風(fēng)、溫、壓、濕數(shù)據(jù)，解決代表年、冰凍等技術(shù)難題，可以提高風(fēng)電項目評估水平和開發(fā)質(zhì)量、降低決策風(fēng)險。
科研成果只有走出實驗室，在風(fēng)電開發(fā)的大戰(zhàn)場上實際應(yīng)用，才能檢驗成效。
龍源陜西北部某風(fēng)電項目，2011年底開始建塔測風(fēng)，2012年初龍源陜西公司迫于項目競爭壓力，亟需爭時間、搶進(jìn)度。有沒有很好的辦法?龍源陜西公司選擇了中能科技的“虛擬測風(fēng)塔”技術(shù)。在實際應(yīng)用中，中能科技通過該項技術(shù)，快速、準(zhǔn)確估算出了測風(fēng)塔所在位置相同高度的年平均風(fēng)速和風(fēng)向分布，大大縮短了項目初評所需要的時間，使業(yè)主方掌握了項目開發(fā)的主動權(quán)，最終順利在陜西獲得核準(zhǔn)。
不僅能提高效率，“虛擬測風(fēng)塔”技術(shù)還能夠有效規(guī)避前期費用的浪費。以龍源集團(tuán)為例，建設(shè)一座80米高度的前期測風(fēng)塔，涵蓋塔體和設(shè)備大概共需要22萬左右，在過去不確切了解待開發(fā)地區(qū)的風(fēng)況時，只能建設(shè)測風(fēng)塔，不可避免地出現(xiàn)在沒有開發(fā)價值的地方建塔的情況，導(dǎo)致了前期費用的浪費。“虛擬測風(fēng)塔”技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，可以在無實塔的情況下，準(zhǔn)確判斷某地區(qū)的風(fēng)資源開發(fā)潛力，從而為集團(tuán)公司風(fēng)電開發(fā)節(jié)省大量前期費用。
“虛擬測風(fēng)塔”如是，“虛擬氣象站”技術(shù)亦如是。云南省曲靖市某風(fēng)電場的發(fā)電量各年差異顯著，2012年竟然比2011年的發(fā)電量高了接近40%，中能科技在對該風(fēng)電場的后評價工作中依靠“虛擬氣象站”技術(shù)，準(zhǔn)確估算了風(fēng)電場近20年風(fēng)速和發(fā)電量，發(fā)現(xiàn)2012年是該地區(qū)近30年來風(fēng)速最大年，對發(fā)電量問題作出了準(zhǔn)確解釋，為風(fēng)電場今后年發(fā)電量指標(biāo)的制定提供了參考依據(jù)，也為同類型風(fēng)電場的設(shè)計提供了有效參考。
值得一提的是，中能科技的風(fēng)資源數(shù)值模擬技術(shù)成果在國電集團(tuán)科技項目《海上風(fēng)電場勘測與評價技術(shù)研發(fā)及業(yè)務(wù)應(yīng)用》中也得到了檢驗和認(rèn)可。
2013年9月，中國電機(jī)工程學(xué)會組織的行業(yè)驗收專家組，在對這一課題驗收時，由中國科學(xué)院海洋環(huán)流、氣候環(huán)境領(lǐng)域領(lǐng)軍人物擔(dān)任組長的胡敦欣院士，對中能科技的風(fēng)資源數(shù)值模擬技術(shù)給予了高度評價，一致鑒定認(rèn)為課題成果“推動了海上風(fēng)電開發(fā)進(jìn)展，對我國新能源開發(fā)及電力科技進(jìn)步具有積極的促進(jìn)作用，研究成果整體達(dá)到了國際先進(jìn)水平”。
走自主創(chuàng)新道路，為集團(tuán)風(fēng)電開發(fā)提供強(qiáng)大而有力的技術(shù)支持，是中能科技人的不懈追求?，F(xiàn)在，中能科技的風(fēng)資源數(shù)值模擬技術(shù)已經(jīng)走在了國內(nèi)各大發(fā)電集團(tuán)的前頭，雖然僅僅是一小步。“百尺竿頭更進(jìn)一步”。中能科技將緊跟行業(yè)發(fā)展趨勢，緊緊圍繞集團(tuán)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，繼續(xù)發(fā)揚迎難而上、勇于擔(dān)當(dāng)?shù)木?，為集團(tuán)公司風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的健康快速發(fā)展保駕護(hù)航，為我國風(fēng)電事業(yè)的科學(xué)可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
