本刊 | 薛辰

“格林威治”，為管理風(fēng)電場投資風(fēng)險(xiǎn)而生

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遠(yuǎn)景將超千萬億次高性能計(jì)算資源引入到風(fēng)電行業(yè)，實(shí)現(xiàn)了高精度流體仿真和氣象模式，并且通過大數(shù)據(jù)架構(gòu)和云服務(wù)模式使其分享到整個行業(yè)，這可以幫助風(fēng)電投資商全過程把控項(xiàng)目投資風(fēng)險(xiǎn)，以及可靠地優(yōu)化資產(chǎn)投資方案。

對于許多風(fēng)電場投資人來說，投資收益率不精準(zhǔn)一直是一個頭疼的問題，而更讓人困惑的是，同一個風(fēng)電場，不同設(shè)計(jì)院、不同咨詢公司的評估電量差異也較大。

或許，你不明白其中的原因，因?yàn)槟愫茈y想象，動輒數(shù)億乃至數(shù)十億投資規(guī)模的風(fēng)電項(xiàng)目，在其長達(dá)兩年的項(xiàng)目資源測量和規(guī)劃設(shè)計(jì)周期內(nèi)，竟然缺乏成熟的信息化過程管控工具，并且項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)的基因很大程度上受制于國外軟件，而銷售軟件的公司出于商業(yè)上利于批量中小客戶推廣的考慮, 往往會對軟件作大幅度“精簡”，致使流體仿真的精度大打折扣。而一旦看到了本質(zhì)問題，你就不難理解風(fēng)電場投資人的頭疼之處。

不過，這樣的局面或許很快就能改善了。因?yàn)椋h(yuǎn)景“格林威治”風(fēng)電場設(shè)計(jì)云平臺正是終結(jié)上述現(xiàn)狀的有益嘗試。

好消息是，遠(yuǎn)景開發(fā)的這款基于云平臺的風(fēng)電場設(shè)計(jì)和投資軟件——“格林威治”順利通過了測試，且有了成功的應(yīng)用案例。與傳統(tǒng)的風(fēng)電場設(shè)計(jì)軟件相比，除了充分利用高性能計(jì)算、大數(shù)據(jù)和云服務(wù)等現(xiàn)代化信息手段之外，“格林威治”旨在針對風(fēng)電場全過程的不確定性管理，依靠氣象模式、CFD流體仿真和優(yōu)化引擎的核心技術(shù)進(jìn)步，為風(fēng)電場投資評估和風(fēng)險(xiǎn)管理提供一套標(biāo)準(zhǔn)化工具方法，為風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供一個精確的方向。

實(shí)際上，遠(yuǎn)景“格林威治”云平臺的創(chuàng)想靈感來自于人們早已認(rèn)知的格林威治零度子午線。這要回到1675年，那時英國正在跨越大洋擴(kuò)張勢力，但海上航行只能憑借日月星辰來判斷船只所處的緯度，因此查理二世決定在格林威治山頂建立英國皇家天文臺尋找確定航海經(jīng)度的辦法，用以改善航海與天文學(xué)。1767年，格林威治的皇家天文學(xué)家們摸清了主要天體的準(zhǔn)確位置和運(yùn)行規(guī)律，制成世界上首張航海圖。從此，英國船隊(duì)在海洋中可以根據(jù)星星的位置精密確定船的方位，從而奠定了英國在大航海時代的霸主地位。1884年，國際經(jīng)度會議通過決議，以格林威治天文臺的經(jīng)線為本初子午線，即零度經(jīng)線，以此計(jì)算地球上的經(jīng)度確定。

而遠(yuǎn)景想到新能源大發(fā)展時代的“格林威治”，得益于其在全球低風(fēng)速技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先探索。這家因?yàn)榈惋L(fēng)速技術(shù)突破而改變中國風(fēng)電開發(fā)格局的公司，在對低風(fēng)速風(fēng)電場項(xiàng)目進(jìn)行的后評估中發(fā)現(xiàn)，在風(fēng)電場設(shè)計(jì)過程中0.1米/秒的風(fēng)速誤差對應(yīng)4%的發(fā)電量誤差；相當(dāng)一部分機(jī)位發(fā)電量實(shí)測值與可研預(yù)計(jì)值的誤差超過30%，風(fēng)電場的尾流實(shí)測誤差超過50%?！斑@讓我們對傳統(tǒng)風(fēng)電場設(shè)計(jì)工具的風(fēng)險(xiǎn)有了深刻的認(rèn)識?！边h(yuǎn)景風(fēng)電場設(shè)計(jì)總監(jiān) Oliver說，“通過對國內(nèi)多個風(fēng)電場項(xiàng)目的調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)，無論是測風(fēng)管理還是微觀選址，無論是機(jī)組選型還是機(jī)型排布，大家使用的工具和方法各有不同，這也是為什么同一個風(fēng)電場不同的設(shè)計(jì)院作出的可研電量會相差10%左右，更讓人揪心的是，可研發(fā)電量和實(shí)際發(fā)電量差距更大，有的甚至相差20%，部分機(jī)位誤差甚至超過50%，造成不必要的資產(chǎn)投資失誤?！?/p>

針對風(fēng)電項(xiàng)目投資無法有效管控風(fēng)險(xiǎn)和有效優(yōu)化設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，遠(yuǎn)景的掌門人張雷決定做一款類似格林威治之于航海意義的風(fēng)電場軟件產(chǎn)品，讓“風(fēng)電場的設(shè)計(jì)和投資更精準(zhǔn)，為風(fēng)電行業(yè)的投資評估和風(fēng)險(xiǎn)管理找到一個準(zhǔn)繩，也讓‘格林威治’云平臺成為行業(yè)利用知識和積累知識的大平臺?！?/p>

于是，遠(yuǎn)景在2012年初啟動了“木星計(jì)劃”，正是這個計(jì)劃的實(shí)施出產(chǎn)了“格林威治”云平臺這一軟件產(chǎn)品。有意思的是，當(dāng)時即便在公司內(nèi)部，“木星計(jì)劃”也顯得有點(diǎn)神秘。木星是太陽系行星里面一顆巨大的氣態(tài)行星，覆蓋星球1/3的風(fēng)暴一直在演變。在Oliver看來，木星的流體模型最為復(fù)雜，是云也是大平臺，以此為代號，與遠(yuǎn)景開發(fā)的風(fēng)電場設(shè)計(jì)軟件產(chǎn)品比較貼切。

Oliver告訴記者，“為開發(fā)這款軟件產(chǎn)品，遠(yuǎn)景是集團(tuán)作戰(zhàn)，下設(shè)風(fēng)電場解決方案、氣象與流場基礎(chǔ)研發(fā)、軟件研發(fā)三個團(tuán)隊(duì)。”值得一提的是，風(fēng)電場解決方案團(tuán)隊(duì)，僅在2013年就為客戶做了300個與風(fēng)電場設(shè)計(jì)相關(guān)的案子，其中包括部分重點(diǎn)已經(jīng)投運(yùn)風(fēng)電項(xiàng)目的后評估，這些案子均出自遠(yuǎn)景的軟件系統(tǒng)，而客戶拿遠(yuǎn)景方案再與設(shè)計(jì)院的方案以及實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，這些客戶中有的已是遠(yuǎn)景的客戶，有的還不是，無論哪種情況，遠(yuǎn)景都會用心來做。如此數(shù)量的實(shí)戰(zhàn)方案，讓遠(yuǎn)景風(fēng)電場設(shè)計(jì)軟件有了多次迭代。

2014年3月中旬，遠(yuǎn)景“格林威治”云平臺進(jìn)入內(nèi)部測試流程，中廣核棗莊山亭300兆瓦低風(fēng)速復(fù)雜山地風(fēng)電場成為其在線測試的重點(diǎn)項(xiàng)目。值得一提的是，這個低風(fēng)速風(fēng)電場是中廣核精心打造的風(fēng)電項(xiàng)目，這家公司傾其所有認(rèn)知來解決這個項(xiàng)目面臨的挑戰(zhàn)，使其擁有最優(yōu)的投資收益率。

但實(shí)際情況卻是，這個項(xiàng)目在設(shè)計(jì)方案上的不斷演變遠(yuǎn)出乎人們的意料，而“格林威治”是促其演變的直接動因。正是它高性能的計(jì)算能力，首次實(shí)現(xiàn)了在復(fù)雜大型山地風(fēng)電場采用可以充分反映地形變化的7米分辨率高精度CFD仿真，識別出全場150個機(jī)位中有48個機(jī)位出現(xiàn)風(fēng)的負(fù)切變現(xiàn)象，而這是最初用傳統(tǒng)軟件計(jì)算沒有發(fā)現(xiàn)的一個潛在載荷安全漏洞。

棗莊山亭300兆瓦風(fēng)電場項(xiàng)目等于6個50兆瓦常規(guī)項(xiàng)目的體量，工程場址位于低山丘陵，地形復(fù)雜，“項(xiàng)目設(shè)計(jì)難度較大?！敝鞴茼?xiàng)目總體設(shè)計(jì)的山東電力工程咨詢院毛戈告訴記者，在最初進(jìn)行的風(fēng)電場設(shè)計(jì)中，使用的是業(yè)內(nèi)常用的傳統(tǒng)軟件，并沒有發(fā)現(xiàn)機(jī)位風(fēng)的負(fù)切變現(xiàn)象。遠(yuǎn)景的“發(fā)現(xiàn)”引起了設(shè)計(jì)方的高度重視，這是必須要搞清楚的問題，以免對風(fēng)電場的壽命造成嚴(yán)重影響。

同樣，這也引起了中廣核的高度重視。其實(shí)，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段中廣核就邀遠(yuǎn)景深度介入到這個項(xiàng)目的解決方案中來，正是看中其在低風(fēng)速領(lǐng)域提供整體解決方案的能力，但對于“格林威治”發(fā)現(xiàn)的48個機(jī)位風(fēng)的負(fù)切變問題，他們還是“半信半疑”，畢竟業(yè)內(nèi)對傳統(tǒng)風(fēng)電場設(shè)計(jì)軟件的計(jì)算結(jié)果相當(dāng)認(rèn)可，而且這類風(fēng)電場軟件出自世界知名的專業(yè)軟件公司。

遠(yuǎn)景感到了壓力，但相信“格林威治”的“發(fā)現(xiàn)”及其解決棗莊山亭風(fēng)電場設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)的技術(shù)能力。在場址地形越來越復(fù)雜以及投資商越來越關(guān)注投資收益水平和長期運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)控制的情形下，風(fēng)電場項(xiàng)目投資和設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)也變得越來越難以掌控，而“格林威治”基于覆蓋全過程的完整技術(shù)支撐，可以讓復(fù)雜的事情變得簡單。Oliver舉例，借助背后的超級計(jì)算中心支持，在中國自主研發(fā)的CPU陣列上，為棗莊山亭這樣一個300兆瓦的風(fēng)電場配置兩種機(jī)型，“格林威治”的機(jī)組排布引擎可以在32秒時間中完成宏觀選址規(guī)劃，在30分鐘時間內(nèi)完成高分辨率的流體仿真，在10分鐘時間內(nèi)完成支持多機(jī)型混排的高精度的高度定制優(yōu)化微觀選址，并且可以將遠(yuǎn)景智能風(fēng)電機(jī)組特有的風(fēng)電場協(xié)同控制策略融入到風(fēng)電機(jī)組的微觀選址排布方案，可以實(shí)現(xiàn)超過10%的發(fā)電量提升，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)用戶指定經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)最優(yōu)。在一個風(fēng)電場設(shè)計(jì)專業(yè)人員的把控下，整個風(fēng)電場設(shè)計(jì)過程在1小時內(nèi)全部完成?；凇案窳滞巍痹破脚_規(guī)劃設(shè)計(jì)全過程管理，可以將風(fēng)能資源數(shù)據(jù)誤差控制到0.5%，將機(jī)位風(fēng)能資源誤差控制到5%，可以有效規(guī)避常見的12%的發(fā)電量評估錯誤。這樣看，“格林威治”云平臺也算一款蠻牛的產(chǎn)品。

但是，中廣核和山東電力工程咨詢院可能并不關(guān)注“格林威治”的技術(shù)有多牛，而只在意它究竟能給這次合作帶來什么價(jià)值。從山東電力工程咨詢院的角度看，考慮到在風(fēng)電場設(shè)計(jì)上對已有經(jīng)驗(yàn)和傳統(tǒng)軟件的信賴，那么對“格林威治”計(jì)算結(jié)果的認(rèn)同就相當(dāng)謹(jǐn)慎。在這一點(diǎn)上，中廣核的想法會堅(jiān)定一些，那就是要對“格林威治”仿真的結(jié)果進(jìn)行“專家評估”，絕不能為48臺風(fēng)電機(jī)組埋下安全隱患。

2014年5月19日，中廣核組織山東電力工程咨詢院、中水顧問集團(tuán)中南院、法國美迪公司（WT）、維斯塔斯、遠(yuǎn)景等6個單位的專家齊聚上海，對遠(yuǎn)景“格林威治”發(fā)現(xiàn)的48個機(jī)位風(fēng)的負(fù)切變現(xiàn)象進(jìn)行評審。而這之前，遠(yuǎn)景已將相關(guān)文件提交給了參加評審的專家。

最終，評審專家一致認(rèn)可了遠(yuǎn)景的結(jié)論。參與評審會的中廣核專家釋然了，但也倒吸了冷氣。如果不是“格林威治”的發(fā)現(xiàn)，后果不堪設(shè)想。這也讓在場的專家進(jìn)一步認(rèn)識到，“原來認(rèn)為單一機(jī)型的排布方案不適合地形復(fù)雜的大型低風(fēng)速風(fēng)電場，因此必須實(shí)施兩種以上機(jī)型的混排方案——現(xiàn)在看，即使這類風(fēng)電場實(shí)施了混排方案，也可能有機(jī)型因?yàn)槟承C(jī)位的風(fēng)負(fù)切變而過不了載荷關(guān)。”由此，他們還有了一個重要的聯(lián)想：在有些地形復(fù)雜的風(fēng)電場，機(jī)組葉片小批量開裂，以及葉片打筒的現(xiàn)象，這是否與機(jī)位的風(fēng)負(fù)切變有關(guān)？不過，回答這樣的問題，現(xiàn)在只要在“格林威治”云平臺上算一下,就會一目了然。

再回到棗莊山亭項(xiàng)目，單體300兆瓦的風(fēng)電場位于低山丘陵之中，在已確定的150個機(jī)位區(qū)域，風(fēng)速范圍從5.4米/秒到7.2米/秒。這樣的條件對機(jī)組選型以及風(fēng)電場設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)性帶來了挑戰(zhàn)。這也是為什么中廣核在這個項(xiàng)目中將機(jī)組選型看作選擇綜合解決方案的重要原因。而48個機(jī)位風(fēng)的負(fù)切變問題，也意味著正在形成中的項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案要有重要調(diào)整和完善。需要提及的是，遠(yuǎn)景風(fēng)電場設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)針對這一問題進(jìn)行了深度載荷計(jì)算，為棗莊山亭項(xiàng)目匹配了適應(yīng)負(fù)切變載荷的適用性機(jī)型。

值得關(guān)注的是，從這個項(xiàng)目采用定制化的方法，推出了“1.8/106、2.3/110”兩種機(jī)型混排的布機(jī)方案，并且采用了細(xì)化到單個機(jī)位的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)評價(jià)的最新設(shè)計(jì)方法，這對中廣核和山東電力工程咨詢院來說是一個突破。但在遠(yuǎn)景看來，這是繼在龍?jiān)错祉舻惋L(fēng)速風(fēng)電場取得混排經(jīng)驗(yàn)后的又一次實(shí)踐，有所不同的是，這一次的“實(shí)踐”是在“格林威治”云平臺上完成的。據(jù)知情人透露，“這個項(xiàng)目因?yàn)閱螜C(jī)定制性優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用，比傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法提升發(fā)電量6%。”盡管這個數(shù)據(jù)還需時間加以驗(yàn)證，但已然顯示出這個項(xiàng)目在設(shè)計(jì)上的技術(shù)進(jìn)步。

先來看風(fēng)電場設(shè)計(jì)方法上的進(jìn)步。棗莊山亭項(xiàng)目是“格林威治”風(fēng)電場設(shè)計(jì)方法的一次實(shí)踐。但Oliver一再向記者強(qiáng)調(diào)，“這個方法的實(shí)踐并不是由遠(yuǎn)景一家來完成的，而是遠(yuǎn)景同中廣核、山東電力工程咨詢院共同完成的?！?/p>

一個例子是，在微觀選址與風(fēng)電場設(shè)計(jì)上，“格林威治”規(guī)定在對單個機(jī)位進(jìn)行適用性把控和優(yōu)化以后，再進(jìn)行下一步的風(fēng)電場規(guī)劃，而且什么機(jī)位用什么機(jī)型，都有一套系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)去衡量，這樣做的目的是確保項(xiàng)目凈現(xiàn)金流的最大化和長期運(yùn)行設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)的最小化。

再來看流體模型仿真工具的進(jìn)步。由于計(jì)算資源不足，以往行業(yè)常用的商業(yè)流體模型仿真工具精度不夠，其地圖格點(diǎn)僅能達(dá)到25米，而“格林威治”的流體模型仿真工具的格點(diǎn)精確到了7米，這樣就能把地形的復(fù)雜程度刻畫出來。在棗莊山亭項(xiàng)目，一個已經(jīng)發(fā)生的事實(shí)是，傳統(tǒng)流體模型仿真工具沒有仿真出機(jī)位的風(fēng)負(fù)切變，而“格林威治”卻發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象，這大大降低了項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)。

其實(shí)，更大的價(jià)值在于，遠(yuǎn)景“格林威治”云平臺很可能會重新定義業(yè)內(nèi)對于復(fù)雜地形風(fēng)電場解決方案的認(rèn)知。從“格林威治”云平臺上的宏觀規(guī)劃與測風(fēng)管理、風(fēng)能資源評估、微觀選址與風(fēng)電場設(shè)計(jì)、概算與經(jīng)濟(jì)性評價(jià)、資產(chǎn)運(yùn)行評估與優(yōu)化這五大技術(shù)模塊可以看出，這是一個貫通風(fēng)電場工程價(jià)值鏈的操作系統(tǒng)，其標(biāo)準(zhǔn)化、工具化和尺度化的內(nèi)核以及在使用上的便捷、高效和經(jīng)濟(jì)性，決定了它是一個行業(yè)共享的平臺。

遠(yuǎn)景透露，公司不靠“格林威治”賺取利潤，而是希望它以云服務(wù)的方式承載業(yè)內(nèi)共同驗(yàn)證過的標(biāo)準(zhǔn)化方法，并將其分享到市場，與有志于提升行業(yè)健康發(fā)展的投資商、設(shè)計(jì)院和設(shè)備供應(yīng)商建立良好的合作關(guān)系，立足“格林威治”云平臺營造更精準(zhǔn)、更可控風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)電行業(yè)投資環(huán)境。

究竟“格林威治”云平臺能否如遠(yuǎn)景所愿，關(guān)鍵還要看其此后的表現(xiàn)。