文 | 中國能源報記者 李麗旻
Bladed,OpenFAST,ENFAST,HAWC2是目前全球主流風電設計軟件，它們是風電產品研發(fā)的關鍵工具，但非專業(yè)人士往往很難搞清區(qū)別。
我們又找到了幾個更“懂行”的使用者，聽他們詳細講述用戶體驗。
01 楊陽博士 寧波大學教師
“英國開發(fā)的Bladed被挪威DNV收購后，與SESAM等軟件結合，商業(yè)化和用戶友好性做得最成功。上世紀八十年代，丹麥技術大學DTU博士生最早編寫了HAWC2的程序雛形，因軟件沒有操作界面且內部文件結構復雜，用戶較少，但可以開放免費賬號給高校使用。美國可再生能源實驗室NREL開發(fā)的OpenFAST是開源軟件，可以滿足用戶二次開發(fā)的需求，更受全球學術界青睞。
模型適用性上，OpenFAST和Bladed比起HAWC2局限更少，例如漂浮式基礎和特殊地理工況的計算。但一般歐洲軟件不能覆蓋中國臺風、美國颶風這種環(huán)境仿真。中國風電起步晚，所以在設計標準上只能按照歐洲本地風況設定的來，且目前歐美軟件內置的動態(tài)入流模型和葉素動量理論也不太具備模擬中國臺風的功能。中國需要一個具備自主知識產權的、滿足中國風電特性的軟件，來滿足中國風電市場日益增長的需求。軟件開發(fā)是很漫長的過程，仿真速度的提升可以賦能行業(yè)更快檢驗新的計算模型和研究對象。”
02 陶濤博士 華北電力大學博士 南網科技公司博士后
“OpenFAST開源免費，不涉及版權問題，工程師還可以出于自己的研究需要自行開發(fā)，我就參與了OpenFAST的Python工具箱開發(fā)，以此提升軟件使用的便捷性。美、英很多大學的論文基于OpenFAST，國內近幾年也有更多學者使用。更重要的是，其配套模型眾多。未來海上風電、漂浮式風電是主流，OpenFAST在這方面模型積累相比Bladed更充分一些。未來軟件功能應該往風電場級的載荷計算拓展，現(xiàn)有歐美軟件主要還是單機的載荷計算，對于風電場內尾流對機組載荷的影響考慮得不太多，OpenFAST已有FAST.Farm軟件，但仍需深入開發(fā)。
仿真精度和效率是目前主流國際載荷仿真軟件的痛點。風電機組載荷受各種風況因素影響，如風速、空氣密度、湍流、風切變等，這幾種參數的組合方式有很多，為盡可能精準的計算，涉及的載荷工況可能是成千上萬個，全部計算下來需要幾天，工程設計的計算量應該比學術研究還要多好幾倍。”
03 仇永興博士 遠景能源數字化產品團隊負責人
“很多中國整機企業(yè)都使用Bladed，而高校常用的OpenFAST不適于商用。長葉片、高塔筒、漂浮式已經突破了傳統(tǒng)的設計邊界，國際主流的設計軟件在豐富性、計算效率、建模靈活度等方面跟不上中國市場優(yōu)化設計的步伐。且當商用軟件的計算結果與實測數據產生偏差時，無法溯源并修訂模型，只能被動等待海外機構的響應。遠景能源自研了中國首個風機系統(tǒng)設計核心工程軟件ENFAST，解決了以上問題。
環(huán)境工況直接影響風機軟件的重要輸入。遠景ENFAST 支持全IEC工況模擬，得益于格林威治平臺和上萬臺伽利略風機的實測多物理運行數據，在復雜地形風機、風場設計方面有很好積累。基于自由渦尾跡、海浪拉伸Stretching方法等理論，ENFAST優(yōu)化了空氣動力和水動力代碼的計算方式和參數，可對湍流、波浪，超長大變形葉片和漂浮式基礎做出高精度的仿真。
結構方面，ENFAST結合有限單元理論與隨動梁理論，在多體動力學計算中考慮相對于慣性參考系的剛體運動和結構部件的彈性變形，使得軟件能夠準確仿真彎扭、剪扭耦合等現(xiàn)代柔、長葉片常見力學行為，并且在柔性多體理論中，覆蓋幾何剛度、離心鋼化、科式力等多類非線性效應，從而在超長大變形柔性葉片和高柔塔建模中，以較少的自由度與計算量，獲得較高的計算精度。”
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