2019年10月21-24日，2019北京国际风能大会暨展览会（CWP2019）在北京隆重召开，大会主题“风电助力‘十四五’能源高质量发展：绿色、低碳、可持续”。自2008年首次在北京举办以来，已连续举办11届，成为北京金秋十月国内外风电行业争相参与的年度盛会。
以下为发言内容：
姜婷婷：大家下午好，很高兴今天下午有这个机会跟大家一起分享交流，这个题目起的比较大，大家忽略是一种商业行为，我也理解在座的各位肯定都是咱们风资源行业的专家或者工程师，所以说今天主要分享的东西跟风资源一些问题剖析跟技术相关，主要包括两个方面，第一个是风资源评估技术，这里面主要讲我们对风资源问题的剖析，第二个是风资源数字化平台，我们基于技术做的一个软件工具，帮助我们实现业务流程的。
风资源评估就是待评估区域长期的风能资源气象参数的过程，以风资源评估技术为核心的进行风电场整体解决方案的优化设计。那么首先有几中办法，第一个是依赖数值方法，第二个是非封闭的系统，我们在进行数值计算的时候，我们通常是选定一个以风电场为核心的一个周边某一个范围的计算域，然后对这个计算域进行封闭式的计算，它的边界我们会给它赋予一定的边界条件，这样通常我们误以为我们计划的是一个很确定的这样一个计算域的系统，但实际上我们都知道，我们风电场是时刻受到外部大气条件的扰动，它不断会有输入输出，所以说它实际上并不是一个确定封闭的系统，这样会导致一个什么样的情况？实际上我们的风电场在进行评估的时候不确定性是一种必然的一个现象，也就是说我们不能仍未我们评估出来未来的这么一个结果，就是这个值，它是存在有一定波动的，而且这个波动我们应该理性看待它，一定要承认它的存在，不能说我们就把风资源评估技术当成一个确定性的东西，然后我预估的我一定就是准的，这样其实是对这个理解是有一定偏差的。然后是具有多尺度性，其实这个多尺度性跟前面这个方向性能都是相关的，首先我们的风电场它是受到外部宏观大气的影响，其次我们风电场的流动对机组产生一个耦合的一个作用，相当于是从宏观大气到风电场的流动，再到机组一个尾流的流动，是具有多尺度性这样一个特性。最后我们是根据历史来预测未来，那么这个时候我们所参考的长期订正数据准确性就变得特别重要。
最后我们对结合我们现在进行风资源评估这么一个流程，目前我们遇到哪些问题？可以从哪个方面进行改善？首先我们现在通常是采用这么一个技术，对风电场进行一个求解，那它的大范围性以及现在计算机性能限制导致我们不能采用风电场这么一种计算模式，才能一个电场的一个模式，同样我们这方面其实有比较有精确计算湍流、计算流动的各种分离涡旋运动的一些方法，但是同样也是由于计算量的限制，我们采用目前这种计算一种模式来进行计算，正是因为我们现在采用的这种电场模式，导致我们需要测风数据，从测风场到风机这样一个外推的。假如说我们有足够这样的工具来获得风电场边界处的边界条件，而且又有足够的工具采用非电场的方法，去模拟这么一年风电场的数据，我们其实完全可以不用这样，但由于以上的限制我们必须采取一个数据虚拟，再加上测风塔来进行一个外推的模式。在得到这个自由流动之后，我们现在是在获得自动流动后，然后再采用一个工程的一个尾流模型去计算尾流的这样一个风况，其实也是为什么尾流会出现问题的一个地方，后面会细讲。
在得到这个情况之后，会采用轮毂高度处的风速计算发电量，实际上风电场当中每一台机组风况会有一点的变化跟差异，所以在这个过程当中会产生一定的误差，最后还会根据人工经验给一定折减系数和不确定性给一些理论上网电量，这是误差比较大的，可以通过后评估得到一个验证设计。
下面看CFD模型建模这一块，这个是对大气边界层流动去求解，在这个里面有一些特殊的问题，首先湍流的精确计算是大家都非常关心的问题，也是目前为止没有办法去说能够精确机损的问题，湍流可以说是史上最难取决的这么一个问题，但是我们其实也有一些手段可以尽量做一些提升，我在这个基础上去比之前的更高一点，现在我们是基于这个来做的，它有一些单方程和双方程的模型，是一些简化的模型，但是单方程或者是更多方程对湍流的描述会更加精确。
在我们目前自主开发软件当中采用的是两方程的模型，这个是在标准模型的基础上，能够更好描述流动的分离，更加适用于复杂地形。这面给了一个盲测，这边有一些平均的误差，双方程模型是20%，单方程模型是15%。这一块实际上非常影响我们计算结果，但是我们在通常计算过程当中，我们输入条件的限制是没有考虑的，我现在讲一下在地表摩擦层当中，根据这个理论，我们通常把分括线如图所表示，对这个分括线做了一个校正，所以我们是可以来定义的，但是难在它求解上面。因为在不同的稳定性下面的，它的修整函数表达式是不一样，所以说我们最主要要确定它的稳定性是多少。
通常我们在进行大气稳定度求解的时候需要输入两层温度这样一个数据，我们通常是没有的，在没有两层温度的情况下，我这边有一个思路也是在我们软件当中开发的，对于不同的地区我们分别根据昼夜明显和分切变这两个参数去确定的稳定性，那确定了稳定性之后相当于是我们修正函数的表达式已经确定了，确定了之后那我们看一下这个这个公式，那在这个里边，对于特定的风电场这个常数跟粗糙度的束戈数值我们是清楚的，那我们现在剩下变量一个是摩擦速度，一个是这个值，有两个变量，我们现在可以通过两个公式联合求解，把这个电量求解出来，然后不同的热稳定度会影响我们湍流分界线。
然后我们讲多尺度线问题，现在我们常用风能源评估方法有一些局限性，我们在边界处它给一定入流边界条件这样是均匀的，实际它不是这样的，这样的话导致我们的输入是有一定的误差，此外在我们传统风资源评估软件当中，怎么解决这两个问题或者在一定程度把这两个问题进一步提升一下，这是我们软件的界面首先采用大数据分析，去做大数据分析计算，然后中间这个是计算出来中尺度的一个图谱，中尺度计算的结果一方面提供时间序列文件，第二个是给微尺度模型提供一个边界条件，相当于是更接近真实的输入，来驱动微尺度进行一个计算。
刚刚讲了数值模拟，那我们再从测风塔加上数值模拟的结果，加上风机风速来计算的时候，我们在前面的数值模拟当中我们不可能哪一个入流角度都求解一遍，那么我们在进行这个塔下机位连续外推的时候，那我们比如说是12个扇区，我们计算了0度，计算了30度，那18度的时候去怎么推的？其实是采用了一种线性的方法，就是在这两个之间，按照线性这样一个方法，去给它求解出来这么一个函数，然后再去进行后面的一个计算。这就相当于是给了一个假定，是什么意思？它既定我们测风塔或者分机处是随着入流风向的变化，是线性变化的，但实际上在山地当中大部分情况下不是这样的，比如在零度的时候达到测风塔可能是10度，到10度的时候很可能还是10度，它可能受到山沟的影响，它的入流风向通常并不是这样线性变化的，所以说这就为什么扇形数目对这个结果产生比较大的影响，所以我们建议在主风向尽量增加扇区数目，改善一个结果的原因。
还有一个，我们现在所进行推算一个基本的理论，我们可以改变测风塔跟风机它们的风速，在某一个风向下面他们是一个常数，不变的，咱们应该都知道，比如说在常用的商业软件当中，那个入流风速设计的10米每秒，但我们的测风外推的时候，测风塔的风速它是不断的变化的，它为什么可以去外推？它就是假设不管是这个风速大小的变化如何，但是我测风塔跟风机之间的比值是不会变的，基于这个假设你才能做后边的一个推算。那么实际上我们用一些其他的软件得出结果是不同入流的条件下，这两个比值是有一定差异的，那这个是我们做的不同风机，随着入流条件的变化，他们风加速因子的差异，我们可以设置不同，比如说根据测风塔它不同水平，并不只是10米每秒。
计算有自由流的风速之后，我们通常采用工程的模型，计算尾流的状况，刚才各位专家都提到现在尾流模型对于尾流效应的评估，我们也发现确实低估了非常多尾流效益，实际上有很多的手段来进行一个改善，这两个都是基于我们那个软件得到的一个结果，这是一个实际的案例，它前面7号风机假设有一个致动盘的尾流模型，然后风机会受到它非常多尾流的影响，后面这个是当模拟技术跟致动线尾流模型的计算结果。
实际上就是可能有一些人他们也用过这个致动盘模型或者致动线模型，并没有得到一个特别好的结果，在这个过程当中需要注意非常多的问题，比如说我们的致动盘，它是基于那个理论来的，我必须得知道我前边自由流的点在哪边，然后我风向是一个什么样的情况，所以说在很多复杂地形当中，如果用这个模型的话，最好粗略算一遍，然后我就知道，达到这个致动盘的时候这个方向具体是什么，然后再去设计一下它的风向，然后再去计算，可能得到一个比较好的结果。随着我们风电机组的增大，有一些风切片也是非常大的，采用这种方法其实是不合适的，在IEC12—1，2007版标准当中，那个工具曲线测试的标准，也是规定可以采用风轮面板的方式，定义这个工具曲线，基于这个让工具曲线计算这样一个发电量。现在有很多人做这种方法，但是大家做的方法都是我需要得到，我们在进行模拟的时候得到风机处风速，这个根据公式非常容易求解到，但是这需要我们整机商去提供同样的对应的功率与风面等效风速这样一套曲线，也就是说我们需要额外去花时间，去模拟得到这个曲线，才能够进行这个工作，那实际上我们对于这个进行非常深入研究之后，做了这么一套方法，这个方法是基于我们现有的功率与风速这套曲线我们就可以进行一定的转变，就可以结合这个风速值进行发电量这么一个求解，这个也是申请了专利。
其实关于风资源后评估这一块，我们这一块主要是基于风资源，然后从后期到前期设计进行一个反馈所做的一些工作，主要是怎么去指导我们前期进行评估和设计，所做大的综合折减系数，对于我们最终发电量的影响，我们在不同的条件下怎么去评估，怎么去设置这个参数，在这我就具体不再讲了。
基于我们前期的这些技术，我们现在其实在内部在使用有那么三套系统，第一套我们从去年开始到现在已经大规模在使用，业务上基本上转移到我们这个系统上来的一个平台，这个平台就是基于管理，另外一个就是基于开发的这样一个流体仿真分析的平台。其实说到平台更喜欢叫它软件工具，我们希望能够通过这样一个数字化软件帮我们解决实际的问题，像这个软件的代码我们其实在前两年在使用了，在一些技改或者后评估案例，在其他一些论坛当中我也讲过，现在我们开发成数字化的产品，方便我们工程师去使用，然后后面有后评估，形成了这样一套系统。
简单介绍一下风资源分析与管理系统，其中包括这一块，基本上能够把我们解决方案整体效率提高到两到八倍。另外一个就是我们刚才融合了我们自主开发的，我讲的包括湍流、尾流、发电量计算方法这样一个平台，这个主要是帮助我们做一些复杂的气候，复杂的地形案例，帮我们做后评估还有做技改的分析，这个平台的可视化也做的比较好一点。这里边是我做的一个可视化工作，通过我们模拟完了之后，我们可以点击生成一个按钮，可以把机组的流动给展示出来，好的，我讲的主要就是这些，谢谢大家。
