“格林威治”，為管理風(fēng)電場投資風(fēng)險(xiǎn)而生

本刊 | 薛辰

“格林威治”，為管理風(fēng)電場投資風(fēng)險(xiǎn)而生

本刊 | 薛辰

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(gè)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(gè)頭疼的問題，而更讓人困惑的是，同一個(gè)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(dòng)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(huì)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)?，遠(yuǎn)景“格林威治”風(fēng)電場設(shè)計(jì)云平臺(tái)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(tái)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(gè)精確的方向。

實(shí)際上，遠(yuǎn)景“格林威治”云平臺(tái)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(shí)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(tái)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(shí)代的霸主地位。1884年，國際經(jīng)度會(huì)議通過決議，以格林威治天文臺(tái)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(shí)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%。“這讓我們對傳統(tǒng)風(fēng)電場設(shè)計(jì)工具的風(fēng)險(xiǎn)有了深刻的認(rèn)識。”遠(yuǎn)景風(fēng)電場設(shè)計(jì)總監(jiān) Oliver說，“通過對國內(nèi)多個(gè)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(gè)風(fēng)電場不同的設(shè)計(jì)院作出的可研電量會(huì)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(gè)準(zhǔn)繩，也讓‘格林威治’云平臺(tái)成為行業(yè)利用知識和積累知識的大平臺(tái)。”

于是，遠(yuǎn)景在2012年初啟動(dòng)了“木星計(jì)劃”，正是這個(gè)計(jì)劃的實(shí)施出產(chǎn)了“格林威治”云平臺(tái)這一軟件產(chǎn)品。有意思的是，當(dāng)時(shí)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(tái)，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(gè)團(tuán)隊(duì)?！敝档靡惶岬氖?，風(fēng)電場解決方案團(tuán)隊(duì)，僅在2013年就為客戶做了300個(gè)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(huì)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(tái)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(gè)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(gè)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(gè)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(dòng)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(gè)機(jī)位中有48個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(shí)間中完成宏觀選址規(guī)劃，在30分鐘時(shí)間內(nèi)完成高分辨率的流體仿真，在10分鐘時(shí)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(gè)風(fēng)電場設(shè)計(jì)專業(yè)人員的把控下，整個(gè)風(fēng)電場設(shè)計(jì)過程在1小時(shí)內(nèi)全部完成。基于“格林威治”云平臺(tái)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(cuò)誤。這樣看，“格林威治”云平臺(tái)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(huì)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(tái)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(gè)單位的專家齊聚上海，對遠(yuǎn)景“格林威治”發(fā)現(xiàn)的48個(gè)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(huì)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)?！庇纱耍麄冞€有了一個(gè)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(tái)上算一下,就會(huì)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(tái)上完成的。據(jù)知情人透露，“這個(gè)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%?！北M管這個(gè)數(shù)據(jù)還需時(shí)間加以驗(yàn)證，但已然顯示出這個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(tái)很可能會(huì)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(tái)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(gè)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(gè)行業(yè)共享的平臺(tái)。

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(tái)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(tái)能否如遠(yuǎn)景所愿，關(guān)鍵還要看其此后的表現(xiàn)。