看得见 摸得着的风电场数字化设计

没做测绘,地图不够准怎么办?测风不满一年,到底干不干?算出来的电量,到底准不准?

看到这,很多有经验的业主会心一笑,说到心坎上了。在风电场选型选址阶段,这些确实是非常头痛的问题。当前,一方面风电开发环境日益复杂成本上升,另一方面可再生能源补贴进入下降通道,双重重压之下,如何才能做到风场开发容量“多”、建设“快”、质量“好”、成本“省”?

“数字化、智能化,是价值创造的推手而不是噱头。我们关心它能为风电行业解决哪些挑战和难题,远景的智慧风电场实践证明,它能够带来更多的可开发资源、更快的建设速度和更低的建设成本。”在12月1日举行的第三届远景能源技术高峰论坛上,远景能源智慧风场解决方案负责人裴波说。

刚才提到的问题,相信即便是最有经验的风资源工程师,一段时间也只能专注于几个风场的设计。裴波表示,意识到这一痛点,远景能源集成各行业顶尖人才,通过数年的研发投入,打造了格林威治数字化设计产品,把数字化风场建模和智能化深度学习应用到风电场设计中,高效交付可批量化落地的风电场设计方案。

在论坛现场,这一主题报告引起了开发商代表和设计院的极大关注。把粗放定性的风电场设计转变为精益定量的定制降本设计方案,格林威治数字化设计产品如何同时批量满足这些更多更复杂的要求?

“首先,根据基础数据建立一个精准风场的数学模型,然后用人工智能对这个模型进行深度学习。”裴波表示,在深度学习的过程中,人工智能不断加入风电场的各种自然环境和客观条件,逐步完善这个数字模型,直到可以模拟真实的风电场环境。在大量的全局寻优迭代之后,最终得出一个精准降本增效的、可批量落地的设计方案。

2014年至今,远景能源格林威治的数字化设计产品已经涵盖了整个风电场的设计,平均缩短设计周期6到8个月,降本增效“多快好省”。

但数字化风场并不止于设计阶段。

数字化风场开发模型

以风资源与选型选址模块为例,裴波介绍,基于机器学习的样本全卷积超分辨率算法,通过大量公共数据和少量测绘样本获得大量更逼近测绘的地理数据,解决测绘前地图不够准的痛点。同时,量化的不确定性评估模型可以根据测风时长的不同,给出量化的风速差以及对应的投资回报率差异,协助确定是否先启动后续设计;而CFD模型对于计算出的发电量是否精准至关重要,针对不同的地形和应用场景必须选用适配的CFD模型,也就是所谓的因地制宜。

格林威治设计产品演进时间表

复杂地形和经过居民区时,如何准确判断大件运输的可通过性?如何获得精益降本的道路平台设计并确保施工落地?如何保证物流运输的安全可靠?风场电气工程占据了除风机外20%以上的投资成本,如何选出“好”的升压站位置?怎么解决特殊情况下的升压站工期限制?如何进行大容量项目集电线路分组?

经过研发和实践,格林威治的开发者发现,降本得益于事前设计的精准控制。借助于数字化路勘及二/三维模拟技术,准确识别运输中的障碍和风险,同时为后续设计提供精准输入;在格林道路智能设计平台上,通过添加机位机型、禁止区域、运输车型等信息,系统自动输出成本最优的道路和平台设计方案,再结合数字化闭环验收系统,确保精准的施工落地;基于物联网的智能工装车等数字化物流手段,确保物流运输的端到端闭环控制。

裴波特别强调,”这个风电场的造价很大程度上可能在一开始的升压站选址阶段就被决定了。”因为综合考虑集电线路、送出线路和场内道路的“两线一路”,升压站的选址将会成为决定性的前提,而格林升压站选址模块,可以精准、高效推选出综合”两线一路”的成本最优的升压站推荐位置排序,在升压站选址阶段就决定了风场整体造价最优成本方案。

裴波重点介绍了在河南兰考、安徽灵璧等地已投运的预装式升压站。标准化、模块化的预装式升压站一方面能大幅降低设计和调试工期,降低地形的限制。另一方面由于模块化带来的批量化,在提升质量的同时也可以降低成本。借助于基于机器学习的风机群的分组和优化集电线路路径优化和杆塔排布优化算法,格林集电线路数字化设计模块可以实现百万级大基地项目集电线路的快速降本规划。

数字化设计的塔筒和基础价值体现在哪里?智能化软件平台通过风况分析、载荷优化,自动进行机位分组和推荐最合适的塔筒规格和基础尺寸,大幅度降低塔筒重量和基础工程量。同时通过格林基础数字化设计模块,集成了基于有限元模拟的成本寻优算法,实现了基础全局寻优、自动验算等功能,同时支撑扩展式基础,桩基等多种场景。“河南某项目通过载荷定制,EN2.2-121-120HH机型实现了塔筒和基础总共降本256.4RMB/kW,设计结果得到了设计院专家的认可。”裴波指出。

风电场设计完成后,设计、采购、制造都有相应的要求,如何管理和传递大量的设计数据?如何协调管理确保现场施工的精准落地?远景建立了数字化风场档案,从物料、采购文档、工艺文档、单位工程、项目等多层级,多视角,多维度地为设计、采购、交付等环节统一语言,实现项目信息流畅、高效、可靠地传递,搭建起了数字化设计产品和数字化项目管理的桥梁。即使遇到工程变更、设计变更等突发情况,也能实现不同职能间数据的高效高质传递,为整个风场的全生命周期资产管理提供完整统一的数字风场档案。

在项目建设阶段,传统模式的项目建设周期长短和质量高低更多取决于项目管理人员的经验和责任心。针对这种情况,远景打造了数字化项目管理产品,将优化的数字项目开发模型承载在软件中。同时通过EPCM项目管理工具,将项目管理标准化、项目运营数字化,实现项目管理的透明、高效,为项目经理和管理层提供项目进度、成本、风险、质量和安全等视角的仪表盘,保守估计可以缩短建设周期2-3月,大幅提升项目执行质量。

来源:远景能源

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  • 原文链接:http://kuaibao.qq.com/s/20171208B0ULI000?refer=cp_1026

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