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打破國外軟件壟斷，ENFAST把風(fēng)機設(shè)計、測試、運行整條路走通了

2022-06-09 來源：遠景能源瀏覽數(shù)：613

　“ENFAST打開了風(fēng)機自研求解器（整機載荷仿真設(shè)計軟件）模型和算法的黑匣子，基于遠景的風(fēng)機應(yīng)用場景快速迭代，植入最前沿的算法模型，讓設(shè)計能力大大提升；且通過測試驗證形成了完整的設(shè)計鏈，實現(xiàn)工業(yè)可用性，把整條路完全走通了。”日前舉行的“風(fēng)電機組整機設(shè)計軟件”科技成果鑒定會上，與會專家對遠景能源自研的中國首個風(fēng)機求解器ENFAST做出以上評價。

　　遠景能源將最前沿的氣動、水動力算法、非線性隨動梁單元等模型植入風(fēng)機設(shè)計，覆蓋更多中國復(fù)雜工況、迭代速度更快，已應(yīng)用在25款機型、獲得高達10GW市場份額，并于2021年10月獲得中國首個風(fēng)機設(shè)計軟件認(rèn)證。

　　IEC61400-1是風(fēng)機設(shè)計的通用標(biāo)準(zhǔn)，充分考慮歐洲平原、海上風(fēng)況而制定。以挪威Bladed為代表的商業(yè)設(shè)計軟件，因用戶界面友好、覆蓋完全IEC工況，此前幾乎壟斷了中國國內(nèi)整機商的設(shè)計市場。然而，隨著超長大葉片、高塔筒、漂浮式海上風(fēng)機、復(fù)雜山地風(fēng)電場等更多設(shè)計需求的出現(xiàn)，老牌外國商用設(shè)計軟件已不能滿足中國風(fēng)電市場快速增長需求。

　　場景一：超長大葉片氣動模型已不適用傳統(tǒng)的葉素動量理論，而且和高柔塔一樣面臨非線性變形導(dǎo)致的仿真結(jié)果失真。遠景能源通過自由渦尾跡與葉素動量理論結(jié)合的超長大變形葉片氣動計算模型，實現(xiàn)了葉片設(shè)計的基礎(chǔ)理論突破；自主研發(fā)的柔性多體框架與隨動梁單元，充分考慮葉片、塔筒等部件的非線性彈性變形，覆蓋幾何剛度、離心鋼化、科式力等非線性效應(yīng)。和使用其他軟件相比，非線性大變形葉片氣動力計算精度提升8%。

　　場景二：為滿足海上漂浮式風(fēng)機設(shè)計需求，遠景能源研發(fā)了滿足漂浮式平臺的高精度水動力計算方法，大幅增加波浪仿真精度；并在水動力仿真中充分考慮浮體運動的風(fēng)電機組氣動力和浪載，提升風(fēng)機設(shè)計水平。

　　場景三：針對中國獨有的復(fù)雜山地風(fēng)況，建立了基于機器學(xué)習(xí)和大渦模擬湍流數(shù)據(jù)庫的典型工況提取方法。通過遠景格林威治風(fēng)資源平臺對山地地形做CFD仿真建模，從源頭提升復(fù)雜山地風(fēng)資源精度，風(fēng)況生成效率提高2倍。

　　創(chuàng)新背后，蘊藏著遠景能源最重要的數(shù)據(jù)資產(chǎn)——上萬臺伽利略超感知風(fēng)機實時運行數(shù)據(jù)的采集、上傳、分析，不斷修正模型、獲取新知。

　　對于工業(yè)設(shè)計軟件來說，如果缺少實測數(shù)據(jù)，模型參數(shù)難獲取，工程技術(shù)就難突破，這也是為何常規(guī)工業(yè)設(shè)計軟件需要10-20年時間才能成熟商用。Bladed、Openfast、HAWC2等軟件實測數(shù)據(jù)來自實驗室或高校、研究機構(gòu)聯(lián)合樣機實驗，數(shù)據(jù)樣本數(shù)量及豐富性都不如整機企業(yè)。

　　遠景能源搭建了材料-部件-系統(tǒng)-整機全鏈條智能測試驗證平臺。ENFAST基于上萬臺遠景伽利略智能風(fēng)機實測數(shù)據(jù)輸入和“天河二號”國家超算中心的算力，反復(fù)驗證多場景多工況的風(fēng)機動力學(xué)機理，加速動力學(xué)模型、工程修正模型、機器學(xué)習(xí)模型的進化完善，大幅提升ENFAST的軟件可靠性。同時仿真速度達到Bladed的五倍。

　　更重要的是，伴隨著風(fēng)機和風(fēng)場設(shè)計-測試-運行-設(shè)計閉環(huán)能力的建立，遠景產(chǎn)品創(chuàng)新進入快車道，更精確的氣動、水動力、非線性變形仿真，復(fù)雜山地流場及載荷仿真，應(yīng)用在大風(fēng)輪、高塔筒、漂浮式、復(fù)雜山地風(fēng)場等特殊工況的設(shè)計迭代，加速實現(xiàn)低LCOE、高可靠性等多重設(shè)計目標(biāo)。