金风科技胥昂：集成化的数字化的风资源评估产品的发布

2019年10月21-24日，2019北京国际风能大会暨展览会（CWP2019）在北京隆重召开，大会主题“风电助力‘十四五’能源高质量发展：绿色、低碳、可持续”。自2008年首次在北京举办以来，已连续举办11届，成为北京金秋十月国内外风电行业争相参与的年度盛会。

CWP2019进一步加强了大会的国际化特色，组织了20余场精彩论坛和各类活动。创新剧场-随"新"而动--风电新产品发布会于10月22日上午召开。金风科技胥昂出席论坛并作主旨发言。

以下为发言内容：

胥昂：各位嘉宾和同仁们大家下午好，今天我们将带来一款集成化的数字化的风资源评估产品，提到风资源评估数字化产品直接将我的思绪拉回到了2015年，在2015年金风科技发布了我们的第一款应用于风资源的产品Freemeso，freemeso发布至今已经过去了将近5年的时间，它出现的时候就是整个风电行业发展最蓬勃的时候，在这个阶段很多客户都在找还有哪些地方有更好的资源，我还能去哪里进行开发，所以当时Freemeso出现了。

在过去这五年当中实际上我们身处的风电行业也发生了翻天覆地的变化，我们认为在现今的这种即将到平价的条件下，原有的常规的风资源评估手段已经远远不能适用于现在这个时代，是什么让我们产生了这样的隐忧，让我们来详细看一下。

对于电价相信各位都不陌生，在过去十年时间整个风电行业的标杆连续出现的五次断崖式下跌，电价直接下降了23%，所幸在过去这段时间里面金风也通过我们的产品质量和实力不断提升来帮助这个行业最终实现收益率，从我们的GW82-1.5时代到最新的GW140-2.5时代，虽然电价下降了23%，但是我们产品的发电能力提升了将近30%，所以金风科技仍然有信心通过我们的产品为客户提供更好的收益率，但是当我们一旦进入平价时代之后这个情况就完全不一样了，我们以贵州省为例，贵州省在平价之后它的电价直接下降了40%，也就是意味着现有的产品情况没有办法再通过直观的发电量提升来弥补40%的差距，我们必然需要一款综合化的新产品来适应这个时代，稍后有我们的同事作介绍。

我们再来从另一个角度看待一下平价时代给风资源的困扰，这张图展示的是一个对比图，左侧的是我们用各省的平价小时数，也就是说这个省的发电量达到平价小时数及以上我们才认为它有能力实现平价，右侧的这个图实际上是2017年中国所有省份风电实际的发电量，从这张图里边我们非常直观可以看到，除了东北以及内蒙古以及等等几个省份之外，75%的省份都难以达到，当然通过刚才我的介绍大家也知道我们通过降低我们的造价、提升发电量也可以实现一些省份的平价，但是在这个里面隐藏的一个问题让我们不得不重视，我们来看左手边从左向右数第三个省份，这个省份是河南，在2017年河南实际全省平均发电小时数不到2000个小时，我想试问一下在座各位，在2017年以前如果我们的一个风电厂计算的小时数不足2300个小时，你会选择开发吗，我相信大部分人选择不会，那么究竟是什么吃掉了这个差距呢？就是风资源的不确定性。

在整个风资源行业对于不确定性影响最大的都有哪些，首先测风环节是我们一个老生常谈的问题，其次仿真模拟主要取决于我们计算软件，我们之前的软件都是引进于国际上的，在国内适应情况并不是特别乐观。接下来是长期订正，我们的数据源不同，我们的方法不同，那么结果自然也相差千里。接下来产品输入不确定性，这部分取决于我们产品研发团队以及风资源团队对于我们IEC标准的理解以及互相之间的一个匹配程度，也就是说风资源提供的这些风的参数能不能有效的挖掘潜力，以上这么多的不确定性在现在这个阶段实际上大部分依赖我们评估工程师个人经验来判断的，那么面临着风资源行业这样多的不确定性，在过去时间里，金风科技始终坚持用一些创新的技术来降低不确定性，我们先后用激光雷达解决了测风的问题，我们引入了无人机来一定程度上提升了我们的踏勘效率，我们通过一些三维的地物识别和三维可视化提升了我们的设计效率，但是面对刚才我们提到的这些不确定性我们认为还远远不够，所以在过去五年时间，金风科技着力打造四个团队，这四个团队首先是CFD团队，我们与很多国际上和国内的一些权威机构一起合作开发了属于我们自己的CFD模型，第二个GIS团队他们不断的将一些能够影响到风电场的因子收集和呈现到我们的数据库里边，第三个我们的WRF团队通过将中尺度的气象模式以及将我们历史的实测数据结合在一起，最大程度的提供我们计算软件需要的精准数据，最后数学团队他们实际上在做的就是深挖我们的IEC标准，能让这些来自于国际的标准更加适合中国的风情。

终于在今年在这个时间我们形成了一款风匠这样的产品，那么它实际上以我们自主研发的CFD为核心，辅为更精准的地形和资源条件的输入，来形成的一款集成化的风资源产品，这款产品在诞生之初我们给了它三个小目标，精准、高效以及便捷，接下来我们来看这款产品它到底是通过怎样的手段来实现精准、高效和便捷。

首先在便捷部分，我们通过了两款自动化的小工具的应用来实现便捷的属性，首先就是我们风数据的一键分析，其次是我们报告的自动生成，除此之外我们还有地形图的一键处理，我们通过这些能够大量节约工程师实际工作时间的一些手段来完成我们的目标，效率我们偏向是系统上的一个效率，在风匠这款平台里面我们把数据处理、地形处理、以及最终的报告生成全部集中在一个统一的平台里，打破了我们以往需要不同的工具来切换这样的一种场面，以这种方式来提升我们整体的效率，当然了为了保证我们的计算效率，实际上我们还采用了这种超算的方法。最后，精度当然是我们最需要关注的一个问题，在精度部分我们把它分成两部分，第一个部分我们追求风资源输入条件的精准，那么我们关注的实际上就是我们测风数据向CFD软件输入的过程，在这个过程我们通过多次的参与最新的IEC标准的制订，我们积累了国际上关于标准的应用经验，再结合我们以往在国内的一些经验，形成了一套独特的金风特色的风资源评估的体系，在这种情况下，可以保证我们输入条件的精准。第二点当然是我们的重头戏，就是我们要保证我们CFD计算核心也就是我们自主开发的这套模型的一个精准，这套模型到底是怎么实现精准的，我们再来看，对于如果说CFD是风匠的核心，那么网格的生成可以说是CFDD模拟的一个基础，在行业内有一句非常直观的话，就是一个好的网格是成功模拟的一半，在这个里面我们采用的是非结构化的网格，相比于市场上常用的结构化的网格，首先它的生成速度上是非常快的，其次它可以节约很多结构网格化带来的一些不必要的加密区域，对于我们计算效率的提升是很明显的。

除了这种网格生成方式以外，我们还提供了另一种网格生成方式，它是一种可以在三维空间任意区域进行加密的网格，它的特点就对于一些复杂的地形，比如说凹陷，断崖这些区域模拟，会比传统的方法会好很多，当然这种网格实际上也是我们致动盘尾流模型的基础。接下来就是我们CFD模块的一个重头戏致动盘尾流模型，首先要讲为什么要引入这款模型，现在在市面上大家常用的商业软件，实际上是我们从国际上引进的，那么这些模型实际上它早年是根据一些国际上比较简单的风况来给出的，很显然已经是不适合了，过时了，对于中国一些大型风电场匹配当中会产生非常大的偏差，在这种条件下，我们希望找到一个模型来替代，那么经过多方的搜寻我们关注到致动盘，致动盘它实际上是一款风机设计的模型，它需要一个在指定的流场里面用一个圆盘代替风机的一个模型来实际模拟流场中的气流变化，那么它对于物理过程的还原也是非常的精准，但最重要的一个问题致动盘模型实际上在之前是没有办法参与发电计算的，因为它需要在一个特定的风况来进行，那么在这种前提下我们也通过一些自主创新的手段，实现了致动盘这个模型在发电量计算上的应用。

刚才提到过的致动盘需要大量的网格设计，而对于我们的湍流来讲，实际上它的模拟也需要大量的网格介入，对于CFD来说网格越多意味着精度越高，但是同时网格越多也意味着我们计算效率会有问题，在这种情况下，我们和国家超算中心合作，引入了云计算的这样一种手段，通过超算中心的一个专属计算节点来保障我们CFD模拟的一个效率。

对于一款CFD软件来说即使它的网格再好，即使它算再快，那么最重要的是什么？是稳定和精准，所以接下来我们对这款风匠进行了一个测试，这款测试锁定的是精准性和稳定性，那么这个部分展示的是稳定，稳定我们采取的测试方式是和市场上最常用的商业软件来进行相同风资源条件下的模拟，也就是说我们输入条件是相同的。

首先我们来看风速，随着地形的不断变复杂，向平原、向丘陵、向山地来变的话，那么风匠和商业软件之间的风速差异实际上是在不断变小的，为什么平原上会有这么大的差异？实际上主要是致动盘模型导致我们尾流模拟偏大，所以我们风速相对会小一些。那么其次我们来看对测风的影响，随着测风塔数量的增加，我们风匠和商业软件之间的风速偏差也是在不断缩小的，当我们的测风搭达到3座或者3座以上的时候，两者之间的误差实际上是可以忽略不计的，刚才说到的致动盘模型对我们来说最重要需要关注的自然是尾流，我们来看下面的这两张图，左侧的这张图实际上是我们风速的偏差，可以看到商业软件有的比我们高有的比我们低，但是在右侧最终我们展示的尾流对比里面可以看到，基本上风匠的计算全部都是比商业软件要高的，从实际的对比可以看到，山地项目我们致动盘这个模型出现了一个差值在0.0066左右，而到了平原和丘陵地形我们直接翻了10倍达到了0.06，可以看到致动盘模型的存在确实让我们对于这种平原和丘陵地形的尾流模拟和商业软件出现了一个比较大的差异，但是由于这些都是我们测算的一个案例，不知道实际情况是怎么样的，所以说我们只能给各位展示一下我们致动盘模型的效果并不能说明我们的计算就是准确的。

提到精准的分析大家自然想到的就是我们地形越复杂越好，所以说在精准度的分析上面我们采用的是一个复杂地形的案例，在这个案例里面可以看到，它实际情况是右侧的这张图一个非常典型的复杂风电场，同时风向也比较分散，我们利用风匠和商业软件同时对这个进行模拟，它们的风速变化是这样，由于这个风电场进行过后评估工作，我们了解每一个机位点的实际风速，那么蓝色的线是每一个机位点实际的风速，橘黄色的线是商业软件，那么绿色的线是风匠的结果，从这些结果对比可以看到，大部分的点位风匠模拟的风速都更加接近实际情况，而商业软件有非常大的偏差，这样大的一个风速偏差会导致我们发电量出现将近200个小时的一个差异，这种前提下我们必须还要关注到虽然风匠在整体的效果中较好，但是在一些个别区域还是商业软件的比我们准，在这些区域也是我们未来要不断努力的地方。

以上风匠的CFD我就给大家做完了一个简短的介绍，那么接下来我们来看一看风匠它所谓集成化，到底集成在哪里，因为我们拓展了很多功能，首先我们是两点，除了左侧提到的这个数据展示之外，最重要的是右侧的地形图处理，在地形图自动处理这方面，传统的方法我们的工程师要提取地形图，然后接着对地形图进行手动校正再手动插补，对于一些比较复杂的情况可能要花三个小时甚至以上，风匠把这个过程进行自动化处理之后，我们可以把整个工作缩短到30分钟之内，即使是非常复杂的话我们也可以在30分钟之内完成。

那么除了这两项功能之外还有其他的一些拓展功能，第一个我们展示的噪音分析，对于现在的风电场噪音实际上会得到我们越来越多的重视，主要的原因也是我们越来越人文化，要考虑到对当地百姓的一些影响，所以说噪音模块可以依据我们CFD模块里面的地形数据以及我们的机位点、地表因素直接进行噪音的分析，另外一个非常重要的部分是我们的自动报告，在传统的工作模式里边，我们以一个风资源工程师的角度来看，我要手写全部的报告内容，然后交由上级审核人进行全篇审核，然后再返回修改，那么这样一整个工作流程下来，对于一个报告的生成到交付可能需要一天的时间，那么风匠它实现了报告的自动生成，我们自动完成工作量超过80%，也就是工程师需要手填的只有不超过20%的内容，对于第二个环节的审核的人来说，他也可以去做一些重点区域的审核，可以省去很多的时间，那么最终我们可以把传统的风资源报告从编写到发布从一天缩短到三个小时以内。

是风匠的特点，除了刚才我们到过的报告自动生成以外，我们还要考虑一个问题，传统的纸质报告固然是我们要出的一个结果，但是对于一些非专业的人士来说，这些偏专业化的分析实际上是非常难理解的，面对这种形式我们有了一种新的选择，我们把风电场所有的数据，包括机位，包括我们的发电量，甚至是我们的道路和线路都可以进行三维可视化，把它以三以维可视的情况展现在我们风电场的实际模型中，所以在这种技术实现了以后，以后我们再想说，我们的8号位在哪它的发电量怎么样，我不需要先去看8号机位在哪，然后再去我们的报告里面看8号机位的发电量是多少，通过这种三维可视化的方式可以快速的解决。

接下来我们来做一个小结，我们通过风匠的模式以及传统的方式对比来看它是怎么实现精准、高效、便捷目标的，首先在便捷部分，那么传统的工作模式，报告可能需要一天的时间我们通过自动化缩短到了3个小时，那么对地形图的处理传统的可能需要3个小时，我们自动化的手段把它缩短到了30分钟，对于整个业务流程来讲我们要以往的手动处理数据，手动处理地图，手动编写报告，这一套流程下来至少需要三天的时间，风匠出现了之后我们把这个流程缩短到了一天之内，对于CFD软件来讲的话，实际上它是一个黑匣子，对于我们来说是不可知的，但是风匠的出现，它由于是我们自己开发的，我们知道哪些地方不好可以及时的去改进。

接下来我们从整体来看，传统的风资源工作模式，我们如果想要提升效率只能依靠风资源工程师经验的增长，但是风匠出现了以后就不是了，我们可以把传统的时间至少从三天缩短到一天，在这种情况之下，节省下来了这么长时间可以用来对风电厂做更精细的分析以及更精细的优化，这个是我们风匠开发团队最希望看到的。

最后我们来说一下我们未来的愿景和规划，在愿景里面我们希望能有更多行业的力量和人员参与到风匠的测试以及使用当中来，我们的三个目标特点我们也会抓住不放，首先在精准上我们的态度是死磕，我们的CFD会一如既往的发力在精准这块，在高效方面刚才提到了，我们希望通过整体系统化的高效来节约我们大部分风资源工程师的时间，能够进入到项目更深入的分析当中。那么最后关于生态拓展实际上意思就是我们在风资源行业还有很多的不确定性等待着我们去解决，风匠的出现我们希望它是一个起始，我们希望它能跟我们共同的努力把风资源整个行业的评估精度不断提升，让我们在平价时代能体现我们风资源工作的价值。

最后如果你们对风匠感兴趣，或者想成为风匠的用户，那么请您扫描二维码了解详情，也请大家到展台上进行咨询，我的讲解就是这些，谢谢大家。