縱觀人類社會(huì)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(huì)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(jì)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(tái)。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(chǎng)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(jì)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(jì)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(chǎng)，中國政府實(shí)施風(fēng)電電價(jià)補(bǔ)貼退坡政策，旨在“點(diǎn)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(jì)，從2006年到2018年，全國用于可再生能源的補(bǔ)貼資金總計(jì)超過3200億元，其中一半以上的資金用于風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)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(jià)上網(wǎng)”時(shí)代。辨證而言，補(bǔ)貼即是為了不補(bǔ)貼;“平價(jià)上網(wǎng)”是風(fēng)電向主流能源邁出的關(guān)鍵一步，同時(shí)開啟了風(fēng)電賽道的下半場(chǎng)。

風(fēng)電平價(jià)時(shí)代，行業(yè)倒逼現(xiàn)象顯著。如疊加產(chǎn)能過剩和價(jià)格戰(zhàn)因素，價(jià)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(jià)格(不含塔筒)一路下跌，腰斬至1375元/千瓦。

風(fēng)電平價(jià)時(shí)代，產(chǎn)業(yè)鏈中開發(fā)商、整機(jī)廠與設(shè)計(jì)研究院等側(cè)重于通過提質(zhì)降本增效，來提升行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。具體而言，主要包括針對(duì)風(fēng)場(chǎng)提升年滿發(fā)小時(shí)數(shù)和降低單位千瓦造價(jià)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(shí)。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(shì)。

對(duì)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(chǎng)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(duì)企業(yè)的技術(shù)實(shí)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(jìng)爭(zhēng)勝出獲取更高的市場(chǎng)份額，進(jìn)一步促進(jìn)風(fēng)電市場(chǎng)出清和產(chǎn)業(yè)迭代升級(jí)。

提到產(chǎn)業(yè)迭代升級(jí)，自然繞不開一個(gè)詞，那就是“數(shù)字化”。

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(huì)上正式提出2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年實(shí)現(xiàn)碳中和的”雙碳”目標(biāo)。截至2022年一季度累計(jì)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(duì)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(chǎng)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(jià)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(shí)，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(jì)、計(jì)算負(fù)荷、控制設(shè)計(jì)、零部件校準(zhǔn)、樣機(jī)測(cè)試、型式認(rèn)證等等多個(gè)環(huán)節(jié)，研發(fā)設(shè)計(jì)、測(cè)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(shí)在難以滿足新時(shí)代對(duì)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(huì)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(jí)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(dòng)機(jī)型快速更新升級(jí)，共同特點(diǎn)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(tái)，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(xiàng)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(duì)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(gè)風(fēng)電制造產(chǎn)業(yè)的價(jià)值鏈整合，從風(fēng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(chǎng)能源管理EMS……風(fēng)電企業(yè)可以從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃、運(yùn)營管理、生產(chǎn)制造、運(yùn)輸銷售等各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，并進(jìn)行無縫的數(shù)據(jù)平臺(tái)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(jí)平臺(tái)，力求實(shí)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(duì)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(duì)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。

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(jì)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(jì)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(gè)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(duì)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(jì)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(chǎng)規(guī)模，專業(yè)軟件的商用價(jià)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(jì)尚未擺脫對(duì)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(jì)、數(shù)字化升級(jí)等市場(chǎng)需求推動(dòng)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(chǎng)，距離快速迭代、精細(xì)化建模、成本優(yōu)化設(shè)計(jì)等目標(biāo)更進(jìn)一步。

一、風(fēng)電核心零部件設(shè)計(jì)

1.翼型氣動(dòng)設(shè)計(jì)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(dòng)性能分析軟件。其主要優(yōu)勢(shì)在于，可針對(duì)風(fēng)機(jī)的工作特性，改進(jìn)翼型失速區(qū)域氣動(dòng)性能分析的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

2.齒輪箱設(shè)計(jì)軟件——KISSsoft

KISSsoft是一款功能強(qiáng)大的專業(yè)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)分析軟件，齒輪設(shè)計(jì)、齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及軸、軸承設(shè)計(jì)的專業(yè)軟件工具，能夠從單個(gè)零部件一步一步完成整個(gè)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(shí)用性最強(qiáng)、集傳動(dòng)系統(tǒng)選配、設(shè)計(jì)與開發(fā)為一體的大型專業(yè)軟件。

基于KISSsoft軟件，對(duì)風(fēng)電齒輪箱進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算和修形參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì),能夠得到合理的修形參數(shù)。同時(shí)，該軟件能夠?qū)π扌吻昂蟮母黜?xiàng)齒輪評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)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(dòng)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(jì)軟件——ZGCAD

ZGCAD是目前國內(nèi)軟件功能最齊全的、實(shí)際工程應(yīng)用較好的一套齒輪傳動(dòng) 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(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法，并針對(duì)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(jì)軟件——Profili

Profili是一款功能強(qiáng)大翼型設(shè)計(jì)工具，它可以幫助氣動(dòng)模型制作提高機(jī)翼處理、動(dòng)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(gè)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(jì)和制作。Profili軟件內(nèi)置超過2200種空氣動(dòng)力學(xué)特性的翼型，能夠有效的提高翼型設(shè)計(jì)的效率，滿足多種設(shè)計(jì)需求。

5.葉片結(jié)構(gòu)建模設(shè)計(jì)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(jì)軟件。SolidWorks的三維CAD解決方案是目前市場(chǎng)，設(shè)計(jì)過程比較簡(jiǎn)便方便的軟件之一，能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)使用SolidWorks，整體產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程100%可編輯，當(dāng)工程師修改圖紙時(shí)，三維模型、各個(gè)視圖、裝配體都會(huì)自動(dòng)更新。

6.國產(chǎn)智能化葉片設(shè)計(jì)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(jì)軟件，提供了葉片設(shè)計(jì)、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(duì)葉輪機(jī)械在設(shè)計(jì)、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(jì)，旨在幫助用戶進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的葉片設(shè)計(jì)，同時(shí)針對(duì)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(shí)別危險(xiǎn)點(diǎn)位置并計(jì)算疲勞壽命。除了民通常的應(yīng)力、壽命計(jì)算和應(yīng)變外，DesignLife還提供了點(diǎn)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(jì)算分析軟件，支持殼單元、梁?jiǎn)卧凸?jié)點(diǎn)的疲勞計(jì)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(hào)von Mises應(yīng)力等選項(xiàng)，目前已經(jīng)過中國船級(jí)社質(zhì)量認(rèn)證測(cè)試，準(zhǔn)確性可與國外商業(yè)軟件競(jìng)爭(zhēng)。

9.國產(chǎn)陸上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(jì)的分析工具軟件，采用模塊化設(shè)計(jì)，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(jí)社(DNV)——Bladed

精確的仿真計(jì)算對(duì)于優(yōu)化風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)的每個(gè)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(jì)軟件Bladed，作為一款計(jì)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(dòng)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(jì)市場(chǎng)。

2.美國可再生能源實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)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(gè)模塊圖環(huán)境，用于多域仿真以及基于模型的設(shè)計(jì)。它支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真、自動(dòng)代碼生成以及嵌入式系統(tǒng)的連續(xù)測(cè)試和驗(yàn)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(dòng)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(duì)機(jī)械/機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)/動(dòng)力學(xué)仿真分析的多體動(dòng)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(jì)算動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，包含多個(gè)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(dòng)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(dòng)鏈振動(dòng)分析、載荷分析、整機(jī)動(dòng)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(dòng)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(dòng)力學(xué)(MBD)軟件，被應(yīng)用于風(fēng)電機(jī)組多體動(dòng)力學(xué)仿真分析，幫助工程師研究運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)力學(xué)特性以及在整個(gè)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(dòng)、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(yàn)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(gè)獲此認(rèn)證的風(fēng)電整機(jī)廠商。GTSim耦合多體動(dòng)力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、水動(dòng)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(jì)能力通過了大量測(cè)試數(shù)據(jù)的對(duì)比驗(yàn)證，并針對(duì)葉片模型、傳動(dòng)鏈模型、整機(jī)穩(wěn)定性模型等做了專項(xiàng)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(jì)。

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(jì)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(dòng)力和水動(dòng)力代碼的計(jì)算方式和參數(shù)，可對(duì)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(dòng)梁理論，在多體動(dòng)力學(xué)計(jì)算中考慮相對(duì)于慣性參考系的剛體運(yùn)動(dòng)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(jì)算量，獲得較高的計(jì)算精度。

三、風(fēng)場(chǎng)機(jī)組選型和微觀選址

1.丹麥Riso國家實(shí)驗(yàn)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(chǎng)風(fēng)資源分析的行業(yè)基本工具，也是風(fēng)電場(chǎng)前期微觀選址應(yīng)用最為廣泛的風(fēng)資源評(píng)估系統(tǒng)，目前在全球100多個(gè)國家擁有超過1500個(gè)客戶。其具體功能包括測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)處理、風(fēng)能資源分析、風(fēng)場(chǎng)微觀選址、風(fēng)機(jī)和發(fā)電量計(jì)算、風(fēng)機(jī)最優(yōu)化布局，能夠科學(xué)地評(píng)估風(fēng)能資源成本,提高風(fēng)電場(chǎng)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(chǎng)設(shè)計(jì)優(yōu)化軟件工具。它把數(shù)據(jù)處理、風(fēng)電場(chǎng)評(píng)估等集成在一個(gè)程序中，并能夠快速精確地計(jì)算處理。WindFarmer自動(dòng)有效地進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)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(chǎng)環(huán)境影響評(píng)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(chǎng)的視覺影響可以通過采用動(dòng)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(jì)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(dòng)測(cè)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(píng)估，最大程度上減少復(fù)雜地形下計(jì)算結(jié)果的不準(zhǔn)確性，從而得到整個(gè)場(chǎng)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(gè)風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)過程——從初始場(chǎng)地勘探到最終設(shè)計(jì)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的統(tǒng)計(jì)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(píng)估工作。

2021年UL發(fā)布經(jīng)過全新設(shè)計(jì)的，這款軟件目前在市場(chǎng)上處于技術(shù)領(lǐng)先。通過多個(gè)數(shù)據(jù)集、多個(gè)窗口和更大的數(shù)據(jù)集處理，Windographer 5用于分析、可視化和驗(yàn)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(jì)算流體力學(xué)的風(fēng)資源分析與風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)軟件，其開發(fā)的風(fēng)資源評(píng)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(duì)于復(fù)雜地形，尤其是坡度超過16.7。，同樣具有較高的計(jì)算精度。其主要特點(diǎn)是計(jì)算氣流在三維方向上的變化，計(jì)算呢規(guī)劃風(fēng)電場(chǎng)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(chǎng)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(jià)時(shí)代”的風(fēng)電場(chǎng)微觀選址平臺(tái)，平臺(tái)采用微服務(wù)架構(gòu)，自主研發(fā)風(fēng)場(chǎng)仿真內(nèi)核，針對(duì)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(píng)估的致動(dòng)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(chǎng)環(huán)境分析、自動(dòng)報(bào)告、風(fēng)電場(chǎng)數(shù)字化建模等模塊，打破傳統(tǒng)風(fēng)資源計(jì)算工具互相不兼容的壁壘，大幅提升風(fēng)資源評(píng)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(tái)，可為客戶提供從項(xiàng)目預(yù)可研前期到項(xiàng)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(tái)融入了CFD仿真模塊，提高山地地形通過現(xiàn)有軟件模擬計(jì)算分析的偏差。此外，CFD仿真可以模擬分析出各個(gè)機(jī)位點(diǎn)由于地形的影響導(dǎo)致風(fēng)資源的變化，更加準(zhǔn)確地評(píng)估各個(gè)機(jī)位點(diǎn)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(píng)估出該區(qū)域的風(fēng)資源情況，自動(dòng)化完成布機(jī)方案、道路設(shè)計(jì)、集電線路設(shè)計(jì)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(jì)類工業(yè)軟件、數(shù)字孿生系統(tǒng)與仿真云服務(wù)平臺(tái)。旗下SimFARM是該公司自研的風(fēng)資源評(píng)估與風(fēng)場(chǎng)數(shù)值優(yōu)化設(shè)計(jì)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(chǎng)仿真數(shù)據(jù)，并以此為基礎(chǔ)制定后評(píng)估優(yōu)化策略。

基于致動(dòng)盤模型和致動(dòng)線模型，SimFARM開發(fā)了風(fēng)機(jī)尾流計(jì)算功能，可以在不改變計(jì)算域網(wǎng)格和計(jì)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(jì)與分析所需要的各類數(shù)據(jù)和參數(shù)，并進(jìn)行快速計(jì)算、分析與評(píng)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(xiàng)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(jì)，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(shí)，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(gè)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(xiàng)目管理，能夠幫助企業(yè)通過數(shù)字化的方式管理項(xiàng)目進(jìn)度。ENOVIA以設(shè)計(jì)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(xiàng)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(jì)一體化管理，保障研發(fā)與生產(chǎn)的前期對(duì)接，最終實(shí)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(shì)在于集中控制了質(zhì)量體系要求的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)的完整性、正確性、一致性，同時(shí)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、人員與知識(shí)管理標(biāo)準(zhǔn)化，幫助制造企業(yè)建立屬于自己的個(gè)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(jì)、工藝設(shè)計(jì)到車間生產(chǎn)的智能制造管理平臺(tái)。InforCenter以項(xiàng)目計(jì)劃為主線，把企業(yè)研發(fā)設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有序規(guī)范、設(shè)計(jì)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(jì)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(chǎng)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(cè)、電力交易、數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理和智能場(chǎng)站等模塊，整合風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維過程中的各個(gè)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(dòng)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(shí)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(chǎng)系統(tǒng)

EnOS™ Wind 是遠(yuǎn)景推出的一套風(fēng)電場(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)營的操作系統(tǒng)，可以讓傳統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)轉(zhuǎn)型為數(shù)字化的智慧風(fēng)場(chǎng)。該系統(tǒng)能夠自動(dòng)識(shí)別并預(yù)測(cè)設(shè)備的異常運(yùn)行狀態(tài)，提前預(yù)警自動(dòng)下達(dá)故障通知單，現(xiàn)場(chǎng)檢修人員第一時(shí)間接到工作任務(wù)，有效縮短設(shè)備故障時(shí)間，提高設(shè)備可利用狀態(tài)。通過打通移動(dòng)監(jiān)測(cè)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(chǎng)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(tái)，并接入了150余個(gè)風(fēng)場(chǎng)，監(jiān)控7000余臺(tái)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(jì)算)來監(jiān)控資產(chǎn)，通過預(yù)測(cè)性控制技術(shù)“預(yù)言”風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)用戶資產(chǎn)使用價(jià)值最大化。

4.運(yùn)達(dá)股份——風(fēng)電智慧平臺(tái)

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(cè)系統(tǒng)和故障預(yù)測(cè)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(shí)現(xiàn)“人工運(yùn)維”到“智慧運(yùn)維”，全面升級(jí)風(fēng)電現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維管理，提高風(fēng)機(jī)可利用率，為用戶實(shí)現(xiàn)降本增效。

其中，故障預(yù)測(cè)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(shí)現(xiàn)機(jī)組的全方位健康監(jiān)測(cè)，輔以智能化的運(yùn)維排程和備件調(diào)度策略，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)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(duì)多源遙感信號(hào)的綜合特征提取與分析，該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)跟蹤風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的健康狀況，辨識(shí)故障停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)槳葉、變槳系統(tǒng)、傳動(dòng)鏈、變流器等核心部件的全方位健康監(jiān)測(cè)，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(dòng)巡檢系統(tǒng)和葉片數(shù)字化管理平臺(tái)。其中，無人機(jī)自動(dòng)巡檢系統(tǒng)基于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)無人機(jī)100%自主飛行并以每臺(tái)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(tái)將無人機(jī)自動(dòng)巡檢采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行智能識(shí)別,并提供兼?zhèn)湓紨?shù)據(jù)圖像、分類缺陷等級(jí)、巡檢維修建議的綜合檢測(cè)報(bào)告。

6.智擎信息——風(fēng)電設(shè)備預(yù)測(cè)性運(yùn)維解決方案

智擎信息的數(shù)字化智能風(fēng)電場(chǎng)平臺(tái)與北京郵電大學(xué)等國家重點(diǎn)科研單位聯(lián)合研發(fā)，基于AI、深度學(xué)習(xí)、邊緣計(jì)算等技術(shù)生成風(fēng)電場(chǎng)的預(yù)警模型。針對(duì)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(tái)可以進(jìn)行提前預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)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(dòng)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(jià)上網(wǎng)提供技術(shù)保障。