“格林威治”，為管理風電場投資風險而生

本刊 | 薛辰

“格林威治”，為管理風電場投資風險而生

本刊 | 薛辰

遠景將超千萬億次高性能計算資源引入到風電行業，實現了高精度流體仿真和氣象模式，并且通過大數據架構和云服務模式使其分享到整個行業，這可以幫助風電投資商全過程把控項目投資風險，以及可靠地優化資產投資方案。

對于許多風電場投資人來說，投資收益率不精準一直是一個頭疼的問題，而更讓人困惑的是，同一個風電場，不同設計院、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，因為你很難想象，動輒數億乃至數十億投資規模的風電項目，在其長達兩年的項目資源測量和規劃設計周期內，竟然缺乏成熟的信息化過程管控工具，并且項目規劃設計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。而一旦看到了本質問題，你就不難理解風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。因為，遠景“格林威治”風電場設計云平臺正是終結上述現狀的有益嘗試。

好消息是，遠景開發的這款基于云平臺的風電場設計和投資軟件——“格林威治”順利通過了測試，且有了成功的應用案例。與傳統的風電場設計軟件相比，除了充分利用高性能計算、大數據和云服務等現代化信息手段之外，“格林威治”旨在針對風電場全過程的不確定性管理，依靠氣象模式、CFD流體仿真和優化引擎的核心技術進步，為風電場投資評估和風險管理提供一套標準化工具方法，為風電產業的健康發展提供一個精確的方向。

實際上，遠景“格林威治”云平臺的創想靈感來自于人們早已認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度的辦法，用以改善航海與天文學。1767年，格林威治的皇家天文學家們摸清了主要天體的準確位置和運行規律，制成世界上首張航海圖。從此，英國船隊在海洋中可以根據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，國際經度會議通過決議，以格林威治天文臺的經線為本初子午線，即零度經線，以此計算地球上的經度確定。

而遠景想到新能源大發展時代的“格林威治”，得益于其在全球低風速技術領域的領先探索。這家因為低風速技術突破而改變中國風電開發格局的公司，在對低風速風電場項目進行的后評估中發現，在風電場設計過程中0.1米/秒的風速誤差對應4%的發電量誤差；相當一部分機位發電量實測值與可研預計值的誤差超過30%，風電場的尾流實測誤差超過50%。“這讓我們對傳統風電場設計工具的風險有了深刻的認識。”遠景風電場設計總監 Oliver說，“通過對國內多個風電場項目的調研，我們發現，無論是測風管理還是微觀選址，無論是機組選型還是機型排布，大家使用的工具和方法各有不同，這也是為什么同一個風電場不同的設計院作出的可研電量會相差10%左右，更讓人揪心的是，可研發電量和實際發電量差距更大，有的甚至相差20%，部分機位誤差甚至超過50%，造成不必要的資產投資失誤。”

針對風電項目投資無法有效管控風險和有效優化設計的現狀，遠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電場軟件產品，讓“風電場的設計和投資更精準，為風電行業的投資評估和風險管理找到一個準繩，也讓‘格林威治’云平臺成為行業利用知識和積累知識的大平臺。”

于是，遠景在2012年初啟動了“木星計劃”，正是這個計劃的實施出產了“格林威治”云平臺這一軟件產品。有意思的是，當時即便在公司內部，“木星計劃”也顯得有點神秘。木星是太陽系行星里面一顆巨大的氣態行星，覆蓋星球1/3的風暴一直在演變。在Oliver看來，木星的流體模型最為復雜，是云也是大平臺，以此為代號，與遠景開發的風電場設計軟件產品比較貼切。

Oliver告訴記者，“為開發這款軟件產品，遠景是集團作戰，下設風電場解決方案、氣象與流場基礎研發、軟件研發三個團隊。”值得一提的是，風電場解決方案團隊，僅在2013年就為客戶做了300個與風電場設計相關的案子，其中包括部分重點已經投運風電項目的后評估，這些案子均出自遠景的軟件系統，而客戶拿遠景方案再與設計院的方案以及實際運行數據進行比對，這些客戶中有的已是遠景的客戶，有的還不是，無論哪種情況，遠景都會用心來做。如此數量的實戰方案，讓遠景風電場設計軟件有了多次迭代。

2014年3月中旬，遠景“格林威治”云平臺進入內部測試流程，中廣核棗莊山亭300兆瓦低風速復雜山地風電場成為其在線測試的重點項目。值得一提的是，這個低風速風電場是中廣核精心打造的風電項目，這家公司傾其所有認知來解決這個項目面臨的挑戰，使其擁有最優的投資收益率。

但實際情況卻是，這個項目在設計方案上的不斷演變遠出乎人們的意料，而“格林威治”是促其演變的直接動因。正是它高性能的計算能力，首次實現了在復雜大型山地風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個機位中有48個機位出現風的負切變現象，而這是最初用傳統軟件計算沒有發現的一個潛在載荷安全漏洞。

棗莊山亭300兆瓦風電場項目等于6個50兆瓦常規項目的體量，工程場址位于低山丘陵，地形復雜，“項目設計難度較大。”主管項目總體設計的山東電力工程咨詢院毛戈告訴記者，在最初進行的風電場設計中，使用的是業內常用的傳統軟件，并沒有發現機位風的負切變現象。遠景的“發現”引起了設計方的高度重視，這是必須要搞清楚的問題，以免對風電場的壽命造成嚴重影響。

同樣，這也引起了中廣核的高度重視。其實，在項目設計階段中廣核就邀遠景深度介入到這個項目的解決方案中來，正是看中其在低風速領域提供整體解決方案的能力，但對于“格林威治”發現的48個機位風的負切變問題，他們還是“半信半疑”，畢竟業內對傳統風電場設計軟件的計算結果相當認可，而且這類風電場軟件出自世界知名的專業軟件公司。

遠景感到了壓力，但相信“格林威治”的“發現”及其解決棗莊山亭風電場設計風險的技術能力。在場址地形越來越復雜以及投資商越來越關注投資收益水平和長期運營風險控制的情形下，風電場項目投資和設計風險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支撐，可以讓復雜的事情變得簡單。Oliver舉例，借助背后的超級計算中心支持，在中國自主研發的CPU陣列上，為棗莊山亭這樣一個300兆瓦的風電場配置兩種機型，“格林威治”的機組排布引擎可以在32秒時間中完成宏觀選址規劃，在30分鐘時間內完成高分辨率的流體仿真，在10分鐘時間內完成支持多機型混排的高精度的高度定制優化微觀選址，并且可以將遠景智能風電機組特有的風電場協同控制策略融入到風電機組的微觀選址排布方案，可以實現超過10%的發電量提升，進而實現用戶指定經濟性指標最優。在一個風電場設計專業人員的把控下，整個風電場設計過程在1小時內全部完成。基于“格林威治”云平臺規劃設計全過程管理，可以將風能資源數據誤差控制到0.5%，將機位風能資源誤差控制到5%，可以有效規避常見的12%的發電量評估錯誤。這樣看，“格林威治”云平臺也算一款蠻牛的產品。

但是，中廣核和山東電力工程咨詢院可能并不關注“格林威治”的技術有多牛，而只在意它究竟能給這次合作帶來什么價值。從山東電力工程咨詢院的角度看，考慮到在風電場設計上對已有經驗和傳統軟件的信賴，那么對“格林威治”計算結果的認同就相當謹慎。在這一點上，中廣核的想法會堅定一些，那就是要對“格林威治”仿真的結果進行“專家評估”，絕不能為48臺風電機組埋下安全隱患。

2014年5月19日，中廣核組織山東電力工程咨詢院、中水顧問集團中南院、法國美迪公司（WT）、維斯塔斯、遠景等6個單位的專家齊聚上海，對遠景“格林威治”發現的48個機位風的負切變現象進行評審。而這之前，遠景已將相關文件提交給了參加評審的專家。

最終，評審專家一致認可了遠景的結論。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”的發現，后果不堪設想。這也讓在場的專家進一步認識到，“原來認為單一機型的排布方案不適合地形復雜的大型低風速風電場，因此必須實施兩種以上機型的混排方案——現在看，即使這類風電場實施了混排方案，也可能有機型因為某些機位的風負切變而過不了載荷關。”由此，他們還有了一個重要的聯想：在有些地形復雜的風電場，機組葉片小批量開裂，以及葉片打筒的現象，這是否與機位的風負切變有關？不過，回答這樣的問題，現在只要在“格林威治”云平臺上算一下,就會一目了然。

再回到棗莊山亭項目，單體300兆瓦的風電場位于低山丘陵之中，在已確定的150個機位區域，風速范圍從5.4米/秒到7.2米/秒。這樣的條件對機組選型以及風電場設計和經濟性帶來了挑戰。這也是為什么中廣核在這個項目中將機組選型看作選擇綜合解決方案的重要原因。而48個機位風的負切變問題，也意味著正在形成中的項目設計方案要有重要調整和完善。需要提及的是，遠景風電場設計團隊針對這一問題進行了深度載荷計算，為棗莊山亭項目匹配了適應負切變載荷的適用性機型。

值得關注的是，從這個項目采用定制化的方法，推出了“1.8/106、2.3/110”兩種機型混排的布機方案，并且采用了細化到單個機位的經濟性指標評價的最新設計方法，這對中廣核和山東電力工程咨詢院來說是一個突破。但在遠景看來，這是繼在龍源盱眙低風速風電場取得混排經驗后的又一次實踐，有所不同的是，這一次的“實踐”是在“格林威治”云平臺上完成的。據知情人透露，“這個項目因為單機定制性優化設計方法的應用，比傳統的設計方法提升發電量6%。”盡管這個數據還需時間加以驗證，但已然顯示出這個項目在設計上的技術進步。

先來看風電場設計方法上的進步。棗莊山亭項目是“格林威治”風電場設計方法的一次實踐。但Oliver一再向記者強調，“這個方法的實踐并不是由遠景一家來完成的，而是遠景同中廣核、山東電力工程咨詢院共同完成的。”

一個例子是，在微觀選址與風電場設計上，“格林威治”規定在對單個機位進行適用性把控和優化以后，再進行下一步的風電場規劃，而且什么機位用什么機型，都有一套系統的經濟性指標去衡量，這樣做的目的是確保項目凈現金流的最大化和長期運行設備風險的最小化。

再來看流體模型仿真工具的進步。由于計算資源不足，以往行業常用的商業流體模型仿真工具精度不夠，其地圖格點僅能達到25米，而“格林威治”的流體模型仿真工具的格點精確到了7米，這樣就能把地形的復雜程度刻畫出來。在棗莊山亭項目，一個已經發生的事實是，傳統流體模型仿真工具沒有仿真出機位的風負切變，而“格林威治”卻發現了這一現象，這大大降低了項目的風險。

其實，更大的價值在于，遠景“格林威治”云平臺很可能會重新定義業內對于復雜地形風電場解決方案的認知。從“格林威治”云平臺上的宏觀規劃與測風管理、風能資源評估、微觀選址與風電場設計、概算與經濟性評價、資產運行評估與優化這五大技術模塊可以看出，這是一個貫通風電場工程價值鏈的操作系統，其標準化、工具化和尺度化的內核以及在使用上的便捷、高效和經濟性，決定了它是一個行業共享的平臺。

遠景透露，公司不靠“格林威治”賺取利潤，而是希望它以云服務的方式承載業內共同驗證過的標準化方法，并將其分享到市場，與有志于提升行業健康發展的投資商、設計院和設備供應商建立良好的合作關系，立足“格林威治”云平臺營造更精準、更可控風險的風電行業投資環境。

究竟“格林威治”云平臺能否如遠景所愿，關鍵還要看其此后的表現。