01.中國風(fēng)電發(fā)展概況
縱觀人類社會發(fā)展的歷史，每一次新型能源的開發(fā)都使人類經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。作為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的關(guān)鍵要素和重要支撐，能源是國民經(jīng)濟(jì)的命脈，關(guān)乎國計民生的重要戰(zhàn)略資源。
進(jìn)入21世紀(jì)，世界能源結(jié)構(gòu)再次發(fā)生重大變革——以風(fēng)能、太陽能等為代表的可再生能源登上歷史舞臺。其中，風(fēng)能發(fā)電更是當(dāng)今世界最具開發(fā)前景、技術(shù)最為成熟以及發(fā)展最快的可再生能源之一，成為繼火電與水電之后的第三大能源。
我國自1986年首座示范性風(fēng)力發(fā)電場在山東榮成建成并網(wǎng)發(fā)電，此后30余年間，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了從無到有，從早期示范與產(chǎn)業(yè)化探索階段，邁入快速發(fā)展與穩(wěn)步增長的快車道。
自2010年取代美國以來，我國已連續(xù)12年風(fēng)電新增與累計裝機(jī)容量位居全球雙料第一。2021年，中國風(fēng)電并網(wǎng)裝機(jī)容量突破3億千瓦大關(guān)，占全國電源總裝機(jī)量的13.9%。截至2022年三季度末，中國風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)3.48億千瓦，預(yù)計到全年底裝機(jī)容量可增至4.64億千瓦左右。
在國內(nèi)風(fēng)電賽道的上半場，中國政府實施風(fēng)電電價補(bǔ)貼退坡政策，旨在"點燃"行業(yè)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)規(guī)模提升、成本下降，形成良性循環(huán)。據(jù)統(tǒng)計，從2006年到2018年，全國用于可再生能源的補(bǔ)貼資金總計超過3200億元，其中一半以上的資金用于風(fēng)電上網(wǎng)電價補(bǔ)貼。
然而，從全球能源發(fā)展歷史來看，任何一種新型能源要躋身主流能源，經(jīng)濟(jì)性是必要條件。中央政府明確2020年陸上風(fēng)電、2021年海上風(fēng)電相繼進(jìn)入零補(bǔ)貼"平價上網(wǎng)"時代。辨證而言，補(bǔ)貼即是為了不補(bǔ)貼；"平價上網(wǎng)"是風(fēng)電向主流能源邁出的關(guān)鍵一步，同時開啟了風(fēng)電賽道的下半場。
風(fēng)電平價時代，行業(yè)倒逼現(xiàn)象顯著。如疊加產(chǎn)能過剩和價格戰(zhàn)因素，價格傳導(dǎo)機(jī)制作用下，2022年一季度，國內(nèi)陸上風(fēng)機(jī)價格(不含塔筒)一路下跌，腰斬至1375元/千瓦。
風(fēng)電平價時代，產(chǎn)業(yè)鏈中開發(fā)商、整機(jī)廠與設(shè)計研究院等側(cè)重于通過提質(zhì)降本增效，來提升行業(yè)競爭力。具體而言，主要包括針對風(fēng)場提升年滿發(fā)小時數(shù)和降低單位千瓦造價兩大途徑。
為保證產(chǎn)業(yè)鏈上各環(huán)節(jié)的利潤空間，技術(shù)持續(xù)進(jìn)步、產(chǎn)品持續(xù)迭代，成為風(fēng)電行業(yè)的基本共識。特別地，為了進(jìn)一步降低度電成本，風(fēng)力機(jī)組加速大型化與全生命周期數(shù)字化成為風(fēng)電行業(yè)自2021年以來的一大趨勢。
對比2011到2017年，風(fēng)機(jī)的平均功率在6年內(nèi)僅從1.5兆瓦提升至2.0兆瓦。2021年，國內(nèi)5兆瓦陸上風(fēng)機(jī)已成為主流，海上風(fēng)機(jī)則以6兆瓦為主。大型化在國外市場更為明顯，13兆瓦到15兆瓦的機(jī)型相繼問世，最大功率在研機(jī)型甚至達(dá)到了30兆瓦這一驚人的數(shù)字。
風(fēng)機(jī)加速大型化，一方面對企業(yè)的技術(shù)實力提出相當(dāng)高的要求，另一方面也有利于龍頭企業(yè)依靠技術(shù)研發(fā)競爭勝出獲取更高的市場份額，進(jìn)一步促進(jìn)風(fēng)電市場出清和產(chǎn)業(yè)迭代升級。
提到產(chǎn)業(yè)迭代升級，自然繞不開一個詞，那就是"數(shù)字化"。
02.數(shù)字化成為創(chuàng)新利器
2020年9月22日,中國在第75屆聯(lián)合國大會上正式提出2030年實現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年實現(xiàn)碳中和的"雙碳"目標(biāo)。截至2022年一季度累計3.4億千瓦裝機(jī)與2060年30億千瓦裝機(jī)的長期規(guī)劃對比，相形見絀……可見，風(fēng)電承擔(dān)著能源消費(fèi)革命的重要使命，任重而道遠(yuǎn)。
雖然中國風(fēng)能資源豐富，可拓展的市場增量巨大，但隨著開發(fā)深入，邊際效用遞減顯著。當(dāng)前，風(fēng)電企業(yè)普遍面臨電價下降壓力、開發(fā)資源變差、建設(shè)條件惡化，非技術(shù)建設(shè)成本增加、生態(tài)環(huán)保邊界條件苛刻等多重挑戰(zhàn)。
與此同時，在行業(yè)傳統(tǒng)研發(fā)模式下，一款風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)品從開發(fā)到并網(wǎng)運(yùn)行需要經(jīng)歷概念設(shè)計、計算負(fù)荷、控制設(shè)計、零部件校準(zhǔn)、樣機(jī)測試、型式認(rèn)證等等多個環(huán)節(jié)，研發(fā)設(shè)計、測試認(rèn)證和制造投產(chǎn)的周期通常長達(dá)兩年以上，在風(fēng)機(jī)大型化、快速迭代的背景下，這樣的產(chǎn)品研發(fā)節(jié)奏實在難以滿足新時代對風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。
不過，自2013年以來，幾乎每年在行業(yè)內(nèi)都會有一款全新的產(chǎn)品誕生。如今，最大風(fēng)輪直徑已從過去的110米，突破至200米的級別。風(fēng)電塔筒的高度從過去的80米已經(jīng)上升為150米甚至更高的高度。
近距離觀察這些企業(yè)，之所以能夠引領(lǐng)和推動機(jī)型快速更新升級，共同特點都是不斷提升自主創(chuàng)新能力，開發(fā)出效率高、質(zhì)量優(yōu)的風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)品研發(fā)平臺，優(yōu)化風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)品研發(fā)的周期。這背后，數(shù)字化在企業(yè)研發(fā)體系的創(chuàng)新中發(fā)揮了重要的支撐作用，
在行業(yè)人士看來，風(fēng)電數(shù)字化作為一項復(fù)雜且龐大的系統(tǒng)工程，是產(chǎn)品工業(yè)化和信息化的"兩化融合"。對整機(jī)制造商來說，數(shù)字化的創(chuàng)新性融入能夠激活整個風(fēng)電制造產(chǎn)業(yè)的價值鏈整合，從風(fēng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計CAD、產(chǎn)品仿真分析CAE，到產(chǎn)品集成制造CIMS/CAM，以及后期的智能運(yùn)維、風(fēng)電場能源管理EMS……風(fēng)電企業(yè)可以從產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)規(guī)劃、運(yùn)營管理、生產(chǎn)制造、運(yùn)輸銷售等各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)數(shù)字化，并進(jìn)行無縫的數(shù)據(jù)平臺建模。
截至目前，金風(fēng)科技、遠(yuǎn)景能源、明陽智能、上海電氣風(fēng)電等國內(nèi)知名風(fēng)機(jī)制造商均已開啟數(shù)字化轉(zhuǎn)型，這些企業(yè)普遍把數(shù)字化貫穿于風(fēng)電全生命周期中，并推出了相應(yīng)的數(shù)字化應(yīng)用和行業(yè)級平臺，力求實現(xiàn)低成本的高效發(fā)展。
為此，36氪進(jìn)行了相關(guān)調(diào)研，對風(fēng)電整機(jī)制造商在數(shù)字化建設(shè)方面重視度最高的五大方向，以及對應(yīng)的核心產(chǎn)品進(jìn)行梳理，總結(jié)了一份2022年度數(shù)字化行業(yè)Mapping。
03.風(fēng)電數(shù)字化產(chǎn)品應(yīng)用
2020年5月，迫于美國政府的政策，哈工大、哈工程兩校被禁用工科常用的數(shù)據(jù)計算與模擬仿真類軟件MATLAB一事引起了廣泛關(guān)注。
這款在工科領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用的軟件，涵蓋數(shù)學(xué)計算、建模仿真、電子通信、機(jī)械化工、汽車航空、電力能源、經(jīng)濟(jì)金融和生物醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域。其中，風(fēng)電行業(yè)非常依賴于集成在 MATLAB 中的仿真模塊 Simulink。而這起事件也讓行業(yè)不得不重新審視自主核心工業(yè)軟件缺失的問題。
國內(nèi)的風(fēng)電整機(jī)制造商對于風(fēng)機(jī)葉片、齒輪箱、變流器等核心部件的研發(fā)能力十分看重，可我國風(fēng)電發(fā)展的早期由于忽視設(shè)計研發(fā)，導(dǎo)致國產(chǎn)專業(yè)軟件發(fā)展緩慢，加之風(fēng)電制造業(yè)曾受制于有限的市場規(guī)模，專業(yè)軟件的商用價值較小，因此風(fēng)機(jī)制造商在機(jī)械、電氣等部件的設(shè)計尚未擺脫對國外主流軟件的依賴。載荷仿真軟件和風(fēng)資源分析軟件部分外采，部分基于開源軟件或商用軟件的二次開發(fā)。
當(dāng)然，伴隨著中國風(fēng)電三十余年的發(fā)展，在低成本精益化設(shè)計、數(shù)字化升級等市場需求推動下，近年來風(fēng)電整機(jī)制造商走上了風(fēng)電專用軟件自主研發(fā)的道路，一些第三方軟件也陸續(xù)推向市場，距離快速迭代、精細(xì)化建模、成本優(yōu)化設(shè)計等目標(biāo)更進(jìn)一步。
國內(nèi)風(fēng)電整機(jī)的研發(fā)設(shè)計工具，國產(chǎn)化率有待提高
（一）風(fēng)電核心零部件設(shè)計
1.翼型氣動設(shè)計軟件——RFOIL
RFOIL是由荷蘭國家能源研究中心開發(fā)的一款專用于風(fēng)機(jī)翼型氣動性能分析軟件。其主要優(yōu)勢在于，可針對風(fēng)機(jī)的工作特性，改進(jìn)翼型失速區(qū)域氣動性能分析的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
2.齒輪箱設(shè)計軟件——KISSsoft
KISSsoft是一款功能強(qiáng)大的專業(yè)齒輪傳動設(shè)計分析軟件，齒輪設(shè)計、齒輪傳動系統(tǒng)設(shè)計及軸、軸承設(shè)計的專業(yè)軟件工具，能夠從單個零部件一步一步完成整個齒輪箱的系統(tǒng)建模，是目前功能最強(qiáng)、覆蓋面最寬、技術(shù)最深、實用性最強(qiáng)、集傳動系統(tǒng)選配、設(shè)計與開發(fā)為一體的大型專業(yè)軟件。
基于KISSsoft軟件，對風(fēng)電齒輪箱進(jìn)行強(qiáng)度計算和修形參數(shù)優(yōu)化設(shè)計,能夠得到合理的修形參數(shù)。同時，該軟件能夠?qū)π扌吻昂蟮母黜楜X輪評價指標(biāo)進(jìn)行對比分析,修形后齒輪接觸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和抗膠合能力有很大程度的提高,齒輪傳動平穩(wěn)性提高,改善齒輪載荷分布,提高使用壽命。
3.國產(chǎn)齒輪箱設(shè)計軟件——ZGCAD
ZGCAD是目前國內(nèi)軟件功能最齊全的、實際工程應(yīng)用較好的一套齒輪傳動 CAD 商品化軟件，被國內(nèi)600多家齒輪制造廠使用。ZGCAD囊括了常見的齒輪傳動設(shè)計計算方法，并針對風(fēng)力發(fā)電齒輪箱推出了CAD集成系統(tǒng)。
4.風(fēng)機(jī)葉片翼型設(shè)計軟件——Profili
Profili是一款功能強(qiáng)大翼型設(shè)計工具，它可以幫助氣動模型制作提高機(jī)翼處理、動力分析、機(jī)翼數(shù)據(jù)庫和過濾等功能，可以繪制龍骨和模板，還可以合并兩個機(jī)翼，快速完成機(jī)翼的調(diào)校，從而更快的完成作品的設(shè)計和制作。Profili軟件內(nèi)置超過2200種空氣動力學(xué)特性的翼型，能夠有效的提高翼型設(shè)計的效率，滿足多種設(shè)計需求。
5.葉片結(jié)構(gòu)建模設(shè)計軟件——SolidWorks
SolidWorks是法國達(dá)索系統(tǒng)旗下子公司開發(fā)的一款同名的3D CAD設(shè)計軟件。SolidWorks的三維CAD解決方案是目前市場，設(shè)計過程比較簡便方便的軟件之一，能夠提供不同的設(shè)計方案、減少設(shè)計過程中的錯誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。同時使用SolidWorks，整體產(chǎn)品設(shè)計過程100%可編輯，當(dāng)工程師修改圖紙時，三維模型、各個視圖、裝配體都會自動更新。
6.國產(chǎn)智能化葉片設(shè)計軟件——AIBlade
AIBlade是南京天洑軟件有限公司自主研發(fā)的國產(chǎn)智能化葉片設(shè)計軟件，提供了葉片設(shè)計、葉片擬合、葉型數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等多種葉片相關(guān)功能。主要針對葉輪機(jī)械在設(shè)計、分析以及優(yōu)化過程中，遇到的各類葉片造型、葉片擬合以及各類系統(tǒng)間的幾何數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、網(wǎng)格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的相關(guān)問題，提供了一整套的解決方案。
Artificial Intelligence Blade智能葉片設(shè)計，旨在幫助用戶進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的葉片設(shè)計，同時針對已有數(shù)模進(jìn)行快速的葉片擬合和相關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。
7.結(jié)構(gòu)疲勞分析軟件——nCode
nCode疲勞分析軟件在裝備制造行業(yè)擁有舉足輕重的的地位。在風(fēng)機(jī)制造領(lǐng)域，其主要用于輪轂、主軸、機(jī)架等結(jié)構(gòu)的疲勞分析。nCode公司推出的新一代疲勞分析軟件DesignLife繼承了nCode的產(chǎn)品特性，基于有限元的疲勞分析包，可用于識別危險點位置并計算疲勞壽命。除了民通常的應(yīng)力、壽命計算和應(yīng)變外，DesignLife還提供了點焊疲勞分析和縫焊疲勞分析，從而為焊接件的疲勞分析提供了支持。
8.國產(chǎn)結(jié)構(gòu)疲勞分析軟件——WRfat
WRfat是風(fēng)行泰克研發(fā)的風(fēng)機(jī)疲勞計算分析軟件，支持殼單元、梁單元和節(jié)點的疲勞計算。在疲勞應(yīng)力準(zhǔn)則方面，WRfat內(nèi)置了關(guān)鍵平面法、第一主應(yīng)力、帶符號von Mises應(yīng)力等選項，目前已經(jīng)過中國船級社質(zhì)量認(rèn)證測試，準(zhǔn)確性可與國外商業(yè)軟件競爭。
9.國產(chǎn)陸上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計軟件——WPFD
WPFD是同濟(jì)啟明星自主研發(fā)的一款專用于陸上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)輔助設(shè)計的分析工具軟件，采用模塊化設(shè)計，能夠分析風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的承載力、變形、穩(wěn)定、內(nèi)力、配筋，以及裂縫寬度、疲勞度等風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)運(yùn)行的耐久性問題。
（二）風(fēng)電整機(jī)系統(tǒng)建模仿真
1.挪威船級社（DNV）——Bladed
精確的仿真計算對于優(yōu)化風(fēng)力機(jī)設(shè)計的每個階段至關(guān)重要。過去二十多年來，來自挪威的商業(yè)設(shè)計軟件Bladed，作為一款計算水平軸風(fēng)力機(jī)載荷和性能的仿真工具，為工程師提供有關(guān)風(fēng)力機(jī)動力學(xué)和優(yōu)化的重要決策信息，其模型的成熟性和可靠性受到國內(nèi)外風(fēng)電行業(yè)的信賴和認(rèn)可。因用戶界面友好、覆蓋完全I(xiàn)EC工況，幾乎壟斷了中國整機(jī)制造商的設(shè)計市場。
2.美國可再生能源實驗室NREL——OpenFAST
OpenFAST是一款開源的風(fēng)機(jī)載荷仿真軟件，主要面向研究實驗室、學(xué)術(shù)界和工業(yè)界開發(fā)，產(chǎn)品能夠滿足用戶二次開發(fā)的需求，同時工程師可以出于自己的研究需要做自行開發(fā)，以此提升軟件使用的便捷性。
3.美國Mathworks公司——Simulink
Simulink是美國Mathworks公司推出的MATLAB中的一種可視化仿真工具。Simulink是一個模塊圖環(huán)境，用于多域仿真以及基于模型的設(shè)計。它支持系統(tǒng)設(shè)計、仿真、自動代碼生成以及嵌入式系統(tǒng)的連續(xù)測試和驗證。Simulink提供圖形編輯器、可自定義的模塊庫以及求解器，能夠進(jìn)行動態(tài)系統(tǒng)建模和仿真。Simulink與MATLAB相集成，能夠在Simulink 中將MATLAB算法融入模型，還能將仿真結(jié)果導(dǎo)出至 MATLAB 做進(jìn)一步分析。
4.法國達(dá)索公司——Simpack Wind
Simpack是一款針對機(jī)械/機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)/動力學(xué)仿真分析的多體動力學(xué)分析軟件，最初由德國INTEC GmbH公司研發(fā),2014年被歐洲軟件巨頭達(dá)索公司收購。Simpack以多體系統(tǒng)計算動力學(xué)為基礎(chǔ)，包含多個專業(yè)模塊和專業(yè)領(lǐng)域的虛擬樣機(jī)開發(fā)系統(tǒng)軟件。Simpack Wind是風(fēng)機(jī)行業(yè)應(yīng)用最廣、客戶最多的動力學(xué)軟件，可以建立風(fēng)機(jī)任意結(jié)構(gòu)的齒輪箱及整機(jī)模型，包括塔筒、吊艙、輪轂、葉片等。其在風(fēng)機(jī)行業(yè)的應(yīng)用主要有：傳動鏈振動分析、載荷分析、整機(jī)動態(tài)性能仿真、控制策略優(yōu)化分析、變槳及偏航機(jī)構(gòu)分析、動應(yīng)力和疲勞分析等。
5.MSC公司——ADAMS
ADAMS作為世界上使用最廣泛的多體動力學(xué)（MBD）軟件，被應(yīng)用于風(fēng)電機(jī)組多體動力學(xué)仿真分析，幫助工程師研究運(yùn)動部件的動力學(xué)特性以及在整個機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)部荷載和作用力的分布情況。Adams 由基本模塊、擴(kuò)展模塊、接口模塊、專業(yè)領(lǐng)域模塊及工具箱5類模塊組成，提供的可選模塊使用戶能夠?qū)C(jī)械部件、氣動、液壓、電子及控制系統(tǒng)技術(shù)集成在一起，用于構(gòu)建及試驗虛擬樣機(jī)，從而準(zhǔn)確地了解子系統(tǒng)之間的相互作用。
6.金風(fēng)科技——GTSim
GTSim是金風(fēng)科技自主研發(fā)的整機(jī)仿真軟件，在2022年5月獲得國際認(rèn)證機(jī)構(gòu)TüV NORD權(quán)威認(rèn)證，成為亞洲范圍內(nèi)首個獲此認(rèn)證的風(fēng)電整機(jī)廠商。GTSim耦合多體動力學(xué)、空氣動力學(xué)、水動力學(xué)、控制等多學(xué)科算法，具備全流程全工況整機(jī)仿真功能，其仿真設(shè)計能力通過了大量測試數(shù)據(jù)的對比驗證，并針對葉片模型、傳動鏈模型、整機(jī)穩(wěn)定性模型等做了專項優(yōu)化，目前可支撐大葉輪、長柔葉片、高塔架風(fēng)電機(jī)組的仿真設(shè)計。
7.遠(yuǎn)景能源——ENFAST
ENFAST是遠(yuǎn)景能源自研的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計核心工程軟件，支持全I(xiàn)EC工況模擬，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(shù)，可對湍流、波浪，超長大變形葉片和漂浮式基礎(chǔ)做出高精度的仿真。
結(jié)構(gòu)方面，ENFAST結(jié)合有限單元理論與隨動梁理論，在多體動力學(xué)計算中考慮相對于慣性參考系的剛體運(yùn)動和結(jié)構(gòu)部件的彈性變形，使得軟件能夠準(zhǔn)確仿真彎扭、剪扭耦合等現(xiàn)代柔、長葉片常見力學(xué)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(yīng)，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。
（三）風(fēng)場機(jī)組選型和微觀選址
1.丹麥Riso國家實驗室——WAsP
WAsP 在風(fēng)力氣象和風(fēng)力相關(guān)產(chǎn)業(yè)擁有超過20年的歷史，是世界范圍內(nèi)公認(rèn)進(jìn)行風(fēng)場風(fēng)資源分析的行業(yè)基本工具，也是風(fēng)電場前期微觀選址應(yīng)用最為廣泛的風(fēng)資源評估系統(tǒng)，目前在全球100多個國家擁有超過1500個客戶。其具體功能包括測風(fēng)數(shù)據(jù)處理、風(fēng)能資源分析、風(fēng)場微觀選址、風(fēng)機(jī)和發(fā)電量計算、風(fēng)機(jī)最優(yōu)化布局，能夠科學(xué)地評估風(fēng)能資源成本,提高風(fēng)電場建設(shè)投資決策的準(zhǔn)確性。
2.英國GH公司——WindFarmer
WindFarmer是與WAsP齊名的風(fēng)電場設(shè)計優(yōu)化軟件工具。它把數(shù)據(jù)處理、風(fēng)電場評估等集成在一個程序中，并能夠快速精確地計算處理。WindFarmer自動有效地進(jìn)行風(fēng)電場布局優(yōu)化，使其產(chǎn)能在最大程度上符合環(huán)境、技術(shù)和建造的要求。幫助用戶生成高質(zhì)量風(fēng)電場環(huán)境影響評估文檔，包括噪音、陰影閃爍、視覺影響、雷達(dá)、累積影響等。風(fēng)電場的視覺影響可以通過采用動態(tài)或靜態(tài)視覺圖像、虛擬漫游（Fly-through）或集錦照片的方式演示。
3.法國美迪——Meteodyn WT
Meteodyn WT是法國美迪公司使用計算流體力學(xué)（CFD）進(jìn)行風(fēng)力建模，以專門解決大氣邊界層問題的風(fēng)能自動測算軟件。與WAsP和WindFarmer相比，Meteodyn WT更能適應(yīng)復(fù)雜山區(qū)的風(fēng)資源評估，最大程度上減少復(fù)雜地形下計算結(jié)果的不準(zhǔn)確性，從而得到整個場址范圍內(nèi)的風(fēng)資源情況
4.美國UL——Windographer
Windographer是一款世界知名的風(fēng)資源分析和可視化軟件，是UL認(rèn)證軟件和數(shù)據(jù)產(chǎn)品套件的一部分，它支持整個風(fēng)電場開發(fā)過程——從初始場地勘探到最終設(shè)計和能源估算，可以處理高于地面的任何高度的速度、方向等傳感器采集的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的統(tǒng)計分析，輸出高品質(zhì)的分析結(jié)果，幫助工作人員更好地開展評估工作。
2021年UL發(fā)布經(jīng)過全新設(shè)計的，這款軟件目前在市場上處于技術(shù)領(lǐng)先。通過多個數(shù)據(jù)集、多個窗口和更大的數(shù)據(jù)集處理，Windographer 5用于分析、可視化和驗證來自氣象塔、遙感系統(tǒng)的風(fēng)資源數(shù)據(jù)。
5.挪威Windsim
Windsim是挪威Windsim公司開發(fā)的基于計算流體力學(xué)的風(fēng)資源分析與風(fēng)電場設(shè)計軟件，其開發(fā)的風(fēng)資源評估軟件獲得了全球風(fēng)電行業(yè)的廣泛認(rèn)可。Windsim適用于各種地形，對于復(fù)雜地形，尤其是坡度超過16.7。，同樣具有較高的計算精度。其主要特點是計算氣流在三維方向上的變化，計算呢規(guī)劃風(fēng)電場任何位置的湍流強(qiáng)度，風(fēng)速與風(fēng)向在葉輪掃風(fēng)面內(nèi)的變化，規(guī)劃風(fēng)場任何位置的垂直風(fēng)廓線。
6.金風(fēng)科技——風(fēng)匠
風(fēng)匠是一款面向"平價時代"的風(fēng)電場微觀選址平臺，平臺采用微服務(wù)架構(gòu)，自主研發(fā)風(fēng)場仿真內(nèi)核，針對中國的風(fēng)資源特征，融合CFD、WRF、GIS、數(shù)學(xué)等專業(yè)技術(shù)。金風(fēng)科技自主開發(fā)了適用于復(fù)雜地形的大規(guī)模自適應(yīng)網(wǎng)格生成技術(shù)和適用于風(fēng)資源評估的致動盤尾流模型及綜合算法。整合風(fēng)數(shù)據(jù)處理分析、地形處理分析、風(fēng)電場環(huán)境分析、自動報告、風(fēng)電場數(shù)字化建模等模塊，打破傳統(tǒng)風(fēng)資源計算工具互相不兼容的壁壘，大幅提升風(fēng)資源評估精度和速度。
7.明陽智能——Deep Matrix Space（DMS）
DMS是明陽智能的數(shù)字化解決方案平臺，可為客戶提供從項目預(yù)可研前期到項目建設(shè)和運(yùn)行全生命周期內(nèi)為客戶提供定制化的整體解決方案。其中，DMS數(shù)字化解決方案平臺融入了CFD仿真模塊，提高山地地形通過現(xiàn)有軟件模擬計算分析的偏差。此外，CFD仿真可以模擬分析出各個機(jī)位點由于地形的影響導(dǎo)致風(fēng)資源的變化，更加準(zhǔn)確地評估各個機(jī)位點風(fēng)資源情況。
通過內(nèi)部神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，DMS可根據(jù)選定區(qū)域的風(fēng)資源情況自尋優(yōu)評估出該區(qū)域的風(fēng)資源情況，自動化完成布機(jī)方案、道路設(shè)計、集電線路設(shè)計等。
8.十灃科技——SimFARM
十灃科技是國產(chǎn)自主工業(yè)仿真軟件領(lǐng)域代表企業(yè)之一，主要研發(fā)設(shè)計類工業(yè)軟件、數(shù)字孿生系統(tǒng)與仿真云服務(wù)平臺。旗下SimFARM是該公司自研的風(fēng)資源評估與風(fēng)場數(shù)值優(yōu)化設(shè)計軟件。風(fēng)能開發(fā)人員可以通過SimFARM獲得全面、準(zhǔn)確、高效的風(fēng)場仿真數(shù)據(jù)，并以此為基礎(chǔ)制定后評估優(yōu)化策略。
基于致動盤模型和致動線模型，SimFARM開發(fā)了風(fēng)機(jī)尾流計算功能，可以在不改變計算域網(wǎng)格和計算量的前提下，精細(xì)模擬風(fēng)機(jī)陣列的尾流特征及其功率變化規(guī)律。SimFARM具備風(fēng)機(jī)、氣象、地理信息數(shù)據(jù)庫功能模塊，用戶可以統(tǒng)一維護(hù)和管理所有風(fēng)資源統(tǒng)計與分析所需要的各類數(shù)據(jù)和參數(shù)，并進(jìn)行快速計算、分析與評估。
（四）產(chǎn)品生命周期管理（PLM）
1.Windchill——美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC）
WINDCHILL是全球功能最強(qiáng)大的PLM軟件，受到國內(nèi)風(fēng)電整機(jī)制造商的歡迎。其產(chǎn)品功能涵蓋文檔管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、生命周期管理、工作流程管理、工程變更管理、零部件分類及重用管理、項目管理、制造過程管理、供應(yīng)商管理、用戶需求管理等。WINDCHIL采用模塊化的設(shè)計，用戶可根據(jù)自身需求選擇合適的功能模塊，并根據(jù)企業(yè)的發(fā)展逐漸增加新的模塊，從而很好地適應(yīng)企業(yè)的發(fā)展需求。同時，WINDCHILL還提供開放的開發(fā)接口，用戶可以系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)，以便能夠更好地滿足企業(yè)個性化需求。
2.ENOVIA——達(dá)索
達(dá)索ENOVIA是的PLM產(chǎn)品之一。其敏捷型的研發(fā)項目管理，能夠幫助企業(yè)通過數(shù)字化的方式管理項目進(jìn)度。ENOVIA以設(shè)計部門應(yīng)用為主體，提供的核心功能包括：產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、項目管理、BOM管理、流程管理、配置管理、CAD軟件集成等，能夠做到設(shè)計一體化管理，保障研發(fā)與生產(chǎn)的前期對接，最終實現(xiàn)PLM與SAP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成。
3.SIPM/PLM——思普軟件
SIPM/PLM是思普軟件開發(fā)的國產(chǎn)PLM產(chǎn)品。其優(yōu)勢在于集中控制了質(zhì)量體系要求的關(guān)鍵節(jié)點和產(chǎn)品數(shù)據(jù)的完整性、正確性、一致性，同時充分考慮了企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)流程的自主性、可變性和可擴(kuò)展性，從流程標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、人員與知識管理標(biāo)準(zhǔn)化，幫助制造企業(yè)建立屬于自己的個性化產(chǎn)品開發(fā)體系，目前已得到運(yùn)達(dá)股份在內(nèi)的國內(nèi)風(fēng)電整機(jī)制造商認(rèn)可。
4.InforCenter——華天軟件
InforCenter是華天軟件面向制造業(yè)產(chǎn)品全生命周期管理的 PLM產(chǎn)品全生命周期管理系統(tǒng)，為企業(yè)提供從需求收集、產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計到車間生產(chǎn)的智能制造管理平臺。InforCenter以項目計劃為主線，把企業(yè)研發(fā)設(shè)計和工藝制造過程中所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息和過程集成統(tǒng)一管理，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有序規(guī)范、設(shè)計過程的優(yōu)化和資源的共享和上下游數(shù)據(jù)的一致，幫助企業(yè)規(guī)范研發(fā)流程，提高設(shè)計和工藝工作效率，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、降低成本。
（五）風(fēng)場智能運(yùn)維
1.金風(fēng)科技——SOAM?智慧運(yùn)營系統(tǒng)
金風(fēng)科技智慧運(yùn)營系統(tǒng)SOAM?集成了集中監(jiān)控、設(shè)備健康管理、資產(chǎn)管理、功率預(yù)測、電力交易、數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理和智能場站等模塊，整合風(fēng)電場運(yùn)維過程中的各個環(huán)節(jié)，可兼容不同品牌的風(fēng)機(jī)設(shè)備，利用大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、AR/VR、數(shù)字孿生等技術(shù)，融合先進(jìn)的資產(chǎn)運(yùn)營管理模式，滿足客戶定制化的需求，實現(xiàn)新能源資產(chǎn)的降本增效。
2.遠(yuǎn)景能源——EnOS? Wind智慧風(fēng)場系統(tǒng)
EnOS? Wind 是遠(yuǎn)景推出的一套風(fēng)電場生產(chǎn)運(yùn)營的操作系統(tǒng)，可以讓傳統(tǒng)風(fēng)電場轉(zhuǎn)型為數(shù)字化的智慧風(fēng)場。該系統(tǒng)能夠自動識別并預(yù)測設(shè)備的異常運(yùn)行狀態(tài)，提前預(yù)警自動下達(dá)故障通知單，現(xiàn)場檢修人員第一時間接到工作任務(wù)，有效縮短設(shè)備故障時間，提高設(shè)備可利用狀態(tài)。通過打通移動監(jiān)測與工單，EnOS? Wind幫助客戶大幅降低運(yùn)維成本，基本可以做到運(yùn)維人數(shù)2.03人/萬千瓦，運(yùn)維成本40萬元/萬千瓦。
3.電氣風(fēng)電——風(fēng)云集控
"風(fēng)云"是上海電氣風(fēng)電集團(tuán)2014年開始自研的智慧風(fēng)場系統(tǒng)，目前已迭代為風(fēng)電全生命周期的智能化管理平臺，并接入了150余個風(fēng)場，監(jiān)控7000余臺風(fēng)機(jī)，大幅降低運(yùn)維成本。
"風(fēng)云集控"則基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的分布式數(shù)據(jù)處理技術(shù)，目標(biāo)是從"無人值班，少人值守"到最終的"無人值守"。該系統(tǒng)利用ABC技術(shù)（人工智能+大數(shù)據(jù)+云計算）來監(jiān)控資產(chǎn)，通過預(yù)測性控制技術(shù)"預(yù)言"風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，進(jìn)而實現(xiàn)用戶資產(chǎn)使用價值最大化。
4.運(yùn)達(dá)股份——風(fēng)電智慧平臺
運(yùn)達(dá)股份結(jié)合歷史風(fēng)電運(yùn)維數(shù)據(jù)，自研了風(fēng)電機(jī)組智慧狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)和故障預(yù)測和健康管理系統(tǒng)（PHM），并推出了運(yùn)檢一體的"托管式"全生命周期智慧運(yùn)維服務(wù)，實現(xiàn)"人工運(yùn)維"到"智慧運(yùn)維"，全面升級風(fēng)電現(xiàn)場運(yùn)維管理，提高風(fēng)機(jī)可利用率，為用戶實現(xiàn)降本增效。
其中，故障預(yù)測與健康管理系統(tǒng)作為運(yùn)達(dá)智慧風(fēng)電生態(tài)體系的一環(huán)，旨在實現(xiàn)機(jī)組的全方位健康監(jiān)測，輔以智能化的運(yùn)維排程和備件調(diào)度策略，從而實現(xiàn)風(fēng)電場MTBF提升50%以上、發(fā)電量提升3%以上、運(yùn)維成本降低20%以上。通過對多源遙感信號的綜合特征提取與分析，該系統(tǒng)可實時跟蹤風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的健康狀況，辨識故障停機(jī)風(fēng)險。該系統(tǒng)實現(xiàn)了對槳葉、變槳系統(tǒng)、傳動鏈、變流器等核心部件的全方位健康監(jiān)測，預(yù)警準(zhǔn)確率高于85%。
5.擴(kuò)博智能——風(fēng)機(jī)葉片智能化巡檢系統(tǒng)
擴(kuò)博智能是國內(nèi)為數(shù)不多的整合AI和數(shù)字化技術(shù)的第三方風(fēng)電運(yùn)維企業(yè)。其瞄準(zhǔn)風(fēng)機(jī)葉片推出了智能化巡檢系統(tǒng)，包括無人機(jī)自動巡檢系統(tǒng)和葉片數(shù)字化管理平臺。其中，無人機(jī)自動巡檢系統(tǒng)基于計算機(jī)視覺技術(shù)，可實現(xiàn)無人機(jī)100%自主飛行并以每臺風(fēng)機(jī)15-25分鐘的速度完成巡檢。巡檢完成后將提供清晰完整的圖像資料,可準(zhǔn)確定位的初檢缺陷圖形和尺寸。數(shù)據(jù)處理及管理平臺將無人機(jī)自動巡檢采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行智能識別,并提供兼?zhèn)湓紨?shù)據(jù)圖像、分類缺陷等級、巡檢維修建議的綜合檢測報告。
6.智擎信息——風(fēng)電設(shè)備預(yù)測性運(yùn)維解決方案
智擎信息的數(shù)字化智能風(fēng)電場平臺與北京郵電大學(xué)等國家重點科研單位聯(lián)合研發(fā)，基于AI、深度學(xué)習(xí)、邊緣計算等技術(shù)生成風(fēng)電場的預(yù)警模型。針對風(fēng)電機(jī)組葉片、發(fā)電機(jī)、齒輪箱、變槳等核心大部件的核心故障隱患，該平臺可以進(jìn)行提前預(yù)測，預(yù)測準(zhǔn)確率達(dá)到88%-97%之間，改變了傳統(tǒng)風(fēng)電機(jī)組維護(hù)維修的被動方式，提前防止故障的發(fā)生，幫助業(yè)主降低運(yùn)維成本，為平價上網(wǎng)提供技術(shù)保障。
（感謝上海電氣風(fēng)電集團(tuán)、十灃科技、擴(kuò)博智能對本文提供的大力支持）
