文 | 中國能源報記者 李麗旻
Bladed,OpenFAST,ENFAST,HAWC2是目前全球主流風電設計軟件，它們是風電產(chǎn)品研發(fā)的關(guān)鍵工具，但非專業(yè)人士往往很難搞清區(qū)別。
我們又找到了幾個更“懂行”的使用者，聽他們詳細講述用戶體驗。
01 楊陽博士 寧波大學教師
“英國開發(fā)的Bladed被挪威DNV收購后，與SESAM等軟件結(jié)合，商業(yè)化和用戶友好性做得最成功。上世紀八十年代，丹麥技術(shù)大學DTU博士生最早編寫了HAWC2的程序雛形，因軟件沒有操作界面且內(nèi)部文件結(jié)構(gòu)復雜，用戶較少，但可以開放免費賬號給高校使用。美國可再生能源實驗室NREL開發(fā)的OpenFAST是開源軟件，可以滿足用戶二次開發(fā)的需求，更受全球?qū)W術(shù)界青睞。
模型適用性上，OpenFAST和Bladed比起HAWC2局限更少，例如漂浮式基礎(chǔ)和特殊地理工況的計算。但一般歐洲軟件不能覆蓋中國臺風、美國颶風這種環(huán)境仿真。中國風電起步晚，所以在設計標準上只能按照歐洲本地風況設定的來，且目前歐美軟件內(nèi)置的動態(tài)入流模型和葉素動量理論也不太具備模擬中國臺風的功能。中國需要一個具備自主知識產(chǎn)權(quán)的、滿足中國風電特性的軟件，來滿足中國風電市場日益增長的需求。軟件開發(fā)是很漫長的過程，仿真速度的提升可以賦能行業(yè)更快檢驗新的計算模型和研究對象。”
02 陶濤博士 華北電力大學博士 南網(wǎng)科技公司博士后
“OpenFAST開源免費，不涉及版權(quán)問題，工程師還可以出于自己的研究需要自行開發(fā)，我就參與了OpenFAST的Python工具箱開發(fā)，以此提升軟件使用的便捷性。美、英很多大學的論文基于OpenFAST，國內(nèi)近幾年也有更多學者使用。更重要的是，其配套模型眾多。未來海上風電、漂浮式風電是主流，OpenFAST在這方面模型積累相比Bladed更充分一些。未來軟件功能應該往風電場級的載荷計算拓展，現(xiàn)有歐美軟件主要還是單機的載荷計算，對于風電場內(nèi)尾流對機組載荷的影響考慮得不太多，OpenFAST已有FAST.Farm軟件，但仍需深入開發(fā)。
仿真精度和效率是目前主流國際載荷仿真軟件的痛點。風電機組載荷受各種風況因素影響，如風速、空氣密度、湍流、風切變等，這幾種參數(shù)的組合方式有很多，為盡可能精準的計算，涉及的載荷工況可能是成千上萬個，全部計算下來需要幾天，工程設計的計算量應該比學術(shù)研究還要多好幾倍。”
03 仇永興博士 遠景能源數(shù)字化產(chǎn)品團隊負責人
“很多中國整機企業(yè)都使用Bladed，而高校常用的OpenFAST不適于商用。長葉片、高塔筒、漂浮式已經(jīng)突破了傳統(tǒng)的設計邊界，國際主流的設計軟件在豐富性、計算效率、建模靈活度等方面跟不上中國市場優(yōu)化設計的步伐。且當商用軟件的計算結(jié)果與實測數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏差時，無法溯源并修訂模型，只能被動等待海外機構(gòu)的響應。遠景能源自研了中國首個風機系統(tǒng)設計核心工程軟件ENFAST，解決了以上問題。
環(huán)境工況直接影響風機軟件的重要輸入。遠景ENFAST 支持全IEC工況模擬，得益于格林威治平臺和上萬臺伽利略風機的實測多物理運行數(shù)據(jù)，在復雜地形風機、風場設計方面有很好積累。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，在多體動力學計算中考慮相對于慣性參考系的剛體運動和結(jié)構(gòu)部件的彈性變形，使得軟件能夠準確仿真彎扭、剪扭耦合等現(xiàn)代柔、長葉片常見力學行為，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，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。”
