格林威治云平台：创新解决风电行业难题

在以前，国内的风力发电项目动辄数亿元乃至数十亿元的投资规模，在其长达两年的项目资源测量和规划设计周期内，缺乏成熟的信息化过程管控工具，并且项目规划设计在很大程度上受制于欧洲软件公司出于商业目的大幅度“精简”的流体仿真软件。“格林威治”风场设计云平台正是改变这一现状的有益尝试。借助“格林威治”风电设计软件云服务，风电行业的生态价值链将发生巨大的改变。

如果你是风电开发商，而恰好想继续在低风速区域建风电场赚钱，只是对更低风速的下限有点拿不准；或者你是投资者，投资收益率不精准的问题一直困扰着你，投资还是不投资都让你犹豫不决，而更让人困惑的是，同一个风电场不同的设计院和海内外咨询公司做出的评估电量差异也较大。

无论处于哪种情形，不妨看看来自中国规模最大的低风速风电场——安徽来安项目的数据：一个5万kW的低风速风电场项目，造价约4亿元人民币，在平均风速5.5m/s的风况下，年等效满发小时数超过1800h，按照国家发改委规定的标杆上网电价（0.61元/（kW.h））。该项目年收入超过5490万元人民币，项目内部收益率超过10%。显然，这是赚钱的好生意。但并非所有低风速风电场项目都有这么好的业绩。例如，与上述项目相邻的某个低风速风电场项目，年等效满发小时数刚超过1500h。按这样的业绩，显然难以令人满意。

低风速领域的好项目和不好的项目，让开发商处于两难的境地，投资多大，担忧就有多大，但不投资就意味着与战略性业务擦肩而过，甚至连看得见的未来也失去了。不过，这样的局面或许很快就能改善。一个风电场建场前的可行性研究和实际发电数据相差很大，模糊的回报率计算让很多投资者望而却步。远景能源的“格林威治”云平台就是要通过软件解决上述的问题。

远景能源开发的一款基于云平台的风电场设计和投资分析软件——“格林威治”已经顺利通过了测试，且有了成功的应用案例。与传统的风电场设计软件相比，除了充分利用高性能计算、大数据和云服务等现代化信息手段之外，远景能源的“格林威治”旨在基于风电场的全过程不确定性管理，依靠气象模式、CFD（ComputationalFluidDynamics，计算流体动力学）仿真模拟和优化发电机的核心技术，为风电场投资评估和风险管理提供一套标准化的工具方法，为风电产业的发展开启一个新的时代（见图4-6）。

图4-6 远景能源的“格林威治”云平台

实际上，远景能源的“格林威治”云平台的创新灵感来自人们熟知的格林尼治零度子午线，意在为能源产业发展提供一个精确的方向和标准。格林尼治（Greenwich，又译格林威治）之于航海的意义要从15世纪开始说起。那时，格林尼治只是泰晤士河畔的一座小山峰，是船只从海上经泰晤士河河口进入伦敦的必经之路。1675年，英国正在跨越大洋扩张势力，但海上航行只能凭借日月星辰来判断船只所处的维度，因此，查理二世决定在格林尼治山顶建立英国皇家天文台，寻找确定航海精度的办法，用以改善航海与天文学。1767年，格林尼治的皇家天文学家们摸清了主要天体的准确位置和运行规律，制成世界上第一张航海图。从此，英国的船队可以在海洋中根据星星的位置精准确定船的方位，从而奠定了英国在大航海时代的霸主地位。1884年，国际经度会议通过决议，以格林尼治天文台的经线为本初子午线，格林尼治本初子午线的历史意义在于为航海家和天文学家解决了在海上测定经度的问题，为此后的航海等工作指明了精确的方向和标准。

远景能源想到新能源大发展时代的“格林威治”，得益于其在全球低风速技术领域的领先探索。这家因为低风速技术突破而改变中国风电开发格局的企业，在对低风速风电场项目进行的后评估中发现，在风电场设计过程中，0.1m/s的风速误差对应4%的发电量误差；相当一部分机位发电量实测值与可研预计值的误差超过30%，风电场的尾流实测误差超过50%。这让远景能源对传统风电场设计工具的风险有了深刻的认识。通过对国内多个风电场项目的调研发现，无论是测风管理还是微观选址，无论是机组选型还是机型排布，每家企业使用的工具和方法各有不同。这也是同一个风电场由不同设计院做出的可研电量会相差10%左右的原因。更严重的是，可研发电量和实际发电量的差距更大，有的相差达20%，部分机位误差甚至超过50%。这会造成严重的投资失误。

针对风电项目投资无法有效管控风险和有效优化设计的现状，远景能源的掌门人张雷决定开发一款类似格林尼治之于航海意义的风电场软件产品，让风电场的设计和投资更精准，为风电行业的投资评估和风险管理找到准绳，也让“格林威治”云平台成为行业利用知识和积累知识的大平台。

于是，远景能源在2012年年初启动了“木星计划”。正是这个计划的实施，创造了“格林威治”云平台。有意思的是，当时即便在公司内部，“木星计划”也显得有点神秘。木星是太阳系中一颗巨大的气态行星，覆盖星球1/3的风暴一直在演变。木星的流体模型最为复杂，是云也是大平台，以此为代号，与远景能源开发的风电场设计软件产品比较贴切。为开发这款软件产品，远景能源集团作战，下设风电场解决方案、气象与流场基础研发、软件研发三个团队，值得一提的是，风电场解决方案团队仅在2013年就为客户完成了300个与风电场设计相关的项目，其中包括部分已经投产风电项目的后评估。这些项目均借助远景能源的软件系统完成，而客户会拿远景能源的方案与设计院的方案以及实际运行数据进行比对。这些客户中，有的已是远景能源的客户，有的还不是，但无论是哪种情况，远景能源都会用心对待。如此多的实际应用，给远景能源风电场设计软件提供了多次迭代优化的机会。

中国广核集团有限公司（简称中广核）是2013年中国新增装机量第一、效益第一的风电开发商。远景能源利用从风场的前期设计管理到智能风机再到智慧风场的全生命周期管理体系，为中广核提供服务。在2013年，中广核对所有风机厂商从发电性能、可靠性、检修运维成本等六个维度进行的综合评价中，远景能源超过全球第一大风机厂商维斯塔斯（Vestas），排名第一。不仅如此，远景能源还在帮助一些风电开发商优化现存的风场资源，让原本效益一般的风场大幅度提升效益。例如，中国电力投资集团江苏公司的一个资源一般的风场经过优化后，成为全省收益最高的风场之一。

2014年3中旬，远景能源的“格林威治”云平台进入内部测试流程，中广核枣庄山亭300MW低风速复杂山地风电场成为其在线测试的重点项目。值得一提的是，这个低风速风电场是中广核精心打造的风电项目，这家公司倾其所有力量来解决这个项目面临的挑战，使其拥有最优的投资收益率。(www.xing528.com)

但实际情况却是，这个项目在设计方案上的不断演变远出乎人们的意料，而“格林威治”是促其演变的直接动因。正是它高性能的计算能力，首次实现了在复杂大型山地风场采用可以充分反映地形变化的7m分辨率高精度CFD仿真模拟，识别出全场150个机位中有48个机位出现风的负切变现象，而这是最初用传统软件计算没有发现的一个潜在载荷安全漏洞。

枣庄山亭300MW风电场项目等于6个50MW常规项目的体量，工程场址位于低山丘陵，地形复杂，项目设计难度较大。在最初进行的风电场设计中，使用的是业内常用的传统软件，并没有发现机位风的负切变现象。远景能源的发现引起了设计方山东电力工程咨询院的高度重视，这是必须要搞清楚的问题，以免对风电场的寿命造成严重影响。同样，这也引起了中广核的高度重视。其实，在项目设计阶段，中广核就邀远景能源深度介入这个项目的解决方案中来，正是看中其在低风速领域提供整体解决方案的能力。但其对“格林威治”发现的48个机位风的负切变问题还是“半信半疑”，毕竟业内对传统风电场设计软件的计算结果相当认可，而且这类风电场软件出自世界知名的专业软件公司。

远景能源感到了压力，但仍相信“格林威治”的“发现”及其解决枣庄山亭风电场设计风险的技术能力。在场址地形越来越复杂、投资商越来越关注投资收益水平和长期运营风险控制的情形下，风电场项目投资和设计风险也变得越来越难以掌控，而“格林威治”基于覆盖全过程的完整技术支撑，可以让复杂的事情变得简单。远景能源借助超级计算中心的支持，在中国自主研发的CPU阵列上，为枣庄山亭这样一个300MW的风电场配置两种风力发电机。“格林威治”可以在32s内完成电场宏观选址规划，在30min内完成高分辨率的流体仿真，在10min内完成支持多机型混排的高精度、高度定制优化的微观选址；并且可以将远景能源的智能风机特有的风电场协同控制策略融入风机的微观选址排布方案，实现超过10%的发电量提升，实现用户指定经济性指标的最优化。在一个风电场设计专业人员的控制下，整个风电场设计过程在1h内全部完成。基于格林威治平台规划设计的全过程管理，可以将风资源数据误差控制在0.5%以内，将机位风资源误差控制在5%以内，可以有效规避常见的12%的发电量评估错误。

但是，中广核和山东电力工程咨询院并不十分关注“格林威治”的技术水平，而主要关注它究竟能给这次合作带来什么价值。从山东电力工程咨询院的角度看，考虑到在风电场设计上对已有经验和传统软件的信赖，那么其对“格林威治”计算结果的认同就相当谨慎。在这一点上，中广核的想法更坚定一些，那就是要对“格林威治”仿真的结果进行专家评估，绝不能为48台风电机组埋下安全隐患。

2014年5月19日，中广核组织山东电力工程咨询院、中水顾问集团中南院、法国美迪公司、维斯塔斯、远景能源等6个单位的专家齐聚上海，对远景能源“格林威治”发现的48个机位风的负切变现象进行评审。而这之前，远景能源已将相关文件提交给了参加评审的专家。

最终，评审专家一致认可了远景能源的结论。参加评审会的中广核专家释然了，但也感到后怕：如果不是“格林威治”的发现，后果不堪设想。由此，他们还产生了一个重要的联想：在有些地形复杂的风电场，风机叶片小批量开裂以及叶片打筒的现象，是否与机位风的负切变有关？而要回答这样的问题，现在只需在“格林威治”云平台上计算一下，就会一目了然。

再回到枣庄山亭项目，单体300MW的风电场位于低山丘陵之中，在已确定的150个机位区域，风速范围从5.4m/s到7.2m/s。这样的条件对机组选型以及风电场设计和经济性带来了挑战，这也是中广核在这个项目中将机组选型作为选择综合解决方案的重要原因。而48个机位风的负切变问题，也意味着正在形成中的项目设计方案要有重要调整和完善。需要提及的是，远景能源风电场设计团队针对这一问题进行了深度载荷计算，为枣庄山亭项目匹配了适应负切变载荷的适用性机型。

其实，更大的价值在于，远景能源的“格林威治”云平台很可能会重新定义复杂地形风电场解决方案，改变业内的原有认知。从“格林威治”云平台上的宏观规划与测风管理、风资源评估、微观选址与风电场设计、概算与经济性评价、资产运行评估与优化这五大技术模块可以看出，这是一个贯穿风电场工程价值链的分析系统。其标准化、工具化和尺度化的内核以及在使用上的便捷、高效和经济性，决定了它是一个行业共享的平台。

远景能源不靠“格林威治”赚取利润，而是希望它以云服务的方式承载业内共同验证过的标准化方法，并将其分享到市场，与有志于促进行业健康发展的投资商、设计院和设备供应商建立良好的合作关系，立足“格林威治”平台，营造更精准、风险更可控的风电行业投资环境。

“格林威治”云平台将借助大数据分析和高性能计算技术，为客户提供风电场规划、风资源评估、精细化微观选址、风场设计优化、经济性评价、资产后评估分析等全方位的技术解决方案，帮助客户提升15%的风场设计发电量，提升20%以上的风场实际收益。

“格林威治”云平台建立了专门针对复杂区域的耦合仿真模型，将中尺度模式与CDF模拟进行有机结合，能够准确模拟风场内的局部风流形态，可有效解决宏观选址中的容量规划问题，以及微观选址中多机型、多轮毂高度、多优化目标等复杂的机位最优化问题。