2022Sino-British風電場高級仿真軟件

風電場高級仿真技術內蒙古烏蘭察布市風電場項目國家電力投資集團有限公司將在內蒙古烏蘭察布建立世界上最大的單一陸上風力發(fā)電項目，此6千兆瓦級的大型風力發(fā)電場總投資425.44億元，規(guī)劃面積3800多平方公里，將助力2022年冬季奧林匹克運動會。中標者的單機平均容量為4.2MW，最小為3.4MW，最大為5.17MW。大型風電場仿真難點超大尺度模擬范圍（萬平方公里級）詳細的地形地貌特征雜相互作用風機數(shù)量眾多的大型風電機組風機運行優(yōu)化問題……ZCFD+EPIC優(yōu)勢ZCFD+EPIC優(yōu)勢準確模擬超大尺度地形模型（200km×200km）地形特征包括樹木、草地、建筑物和水面等大氣邊界層（ABL），包括湍流強度大量風力發(fā)電機的位置和類型任何風機的運行狀態(tài)（活動或非活動）風機位置或運行計劃的優(yōu)化…… 精確輸出每個風機的功率和局部情況每臺風機和整個風電場產(chǎn)生的總功率臺風機的湍流強度和風速上游風機對未來開發(fā)區(qū)域的潛在影響……ZCFD風場特色模型響 型響 Python理ZCFD風場特色模型ActuatorDiscTurbineModelThrust TreesTreesmodelledasactuatordiscsSimple(direct)InductionBladeElementTheoryUserDefinedmodelledasroughnessmodelledascanopieswithleafareadensityfunction(LAD)orterrainOutputsinorEnsightformatJupyternotebookscreated常規(guī)空氣流動的CFD模型風電場空氣流動的簡化CFD風電場空氣流動的簡化CFD模型TheTheBlockage”UUUWind(U)UUUUU

Wind(U)UUUU U UUUUUniformpressurefield movesaroundthepressureblockageUUAtmosphericBoundaryLayer(ABL)AtmosphericBoundaryLayer(ABL)TurbulentTurbineAneddyviscositymodeldoesnotrepresenttheturbulentturbinewakewellintheatmosphericboundarylayer.EffectsinEffectsinArraysWind(U)Wakemodellingerrorsgetworseinlargerwindfarmarrays.ZCFDSoftwareFeaturesZCFDSoftwareFeatures高級大規(guī)模仿真應用的新一代軟件。Nextgenerationsoftwareforadvancedsimulationatscale.在多核硬件上能有效運行，達到高速度和可升級性。Runsefficientlyonmodernmany-corehardwareforspeedand能從最常見可獲得的格式中轉換非結構化網(wǎng)格。Convertunstructuredmeshesfrommostcommonlyavailableformats.可在個人計算機集群運行，也可在線通過EPIC。RunonprivateclusteroronlineviaEPIC.仿真模擬湍流（RANSURANSDDESorLES）包括自動伸縮壁函數(shù)。SimulatesturbulentflowRANSURANSDDESorLESincludingautomaticscalablewallfunctions.支持低馬赫數(shù)預處理可壓縮流動。SupportscompressibleflowwithpreconditioningforlowMachnumbers.可在有限體積模式或者高階（DG通量重建）模式下運行，以獲得有效尺度分辨率。CanberuninfinitevolumeFVmodeorhighorderDGFluxReconstruction)modelforefficientscaleresolution.基于幾何多重網(wǎng)格，雙時間步進以及多項式多重網(wǎng)格求解加速。Solutionaccelerationviageometricmultigriddualtime-steppingandpolynomialmulti-grid.在每個節(jié)點上使用OpenMP并行運行，在節(jié)點之間使用MPI。RunsinparallelusingOpenMPoneachnodeandMPIbetweennodes.自動識別并在NVIDIAAutomaticallydetectsandrunsonNVIDIAgraphicscardsindirectmode.自動風電場設置，包括風機組。Automatedwindfarmsetupincludingturbines.ZCFD公開案例—ZCFD公開案例—阿斯克爾文山的風能預報阿斯克爾文山背風面的流量預測是大氣環(huán)境模擬的標準試驗案例，并用作可再生能源（風能）分析的基準。山坡的背風面有一個逆壓力梯度，這對于標準的k-e湍流模型來說是一個典型的挑戰(zhàn)。 境 在地形圖中的A路徑與AA路徑上，ZCFD風速預測結果（藍線）與實驗數(shù)據(jù)（紅點）和第三方CFDk-ε湍流模型預測結果（黑線）的比較。ZCFDZCFD公開案例—阿斯克爾文山的風能預報對于在中心點（CP）和山頂（HT）的垂直速度，ZCFD結果（藍線）與實驗數(shù)據(jù)（紅點和藍點）和第三方CFD的k-ε湍流模型結果（黑線）的比較。ZCFD公開案例—ZCFD公開案例—阿斯克爾文山的風能預報阿斯克爾文山遠場邊界（左側）和附近遙感數(shù)據(jù)點處（右側），ZCFD流入速度和湍流動能預測（藍線）與實驗數(shù)據(jù)對比。阿斯克爾文山邊界層的模擬ZCFD公開案例—ZCFD公開案例—柏倫德山復雜大氣環(huán)境的可再生能源評價博倫德山雖然相對較小，但它的幾何形狀會導致復雜的三維流動。在實驗期間，從分布在10個側風塔上的35個風速計同時收集了速度和高頻湍流數(shù)據(jù)，從而生成了一個大型數(shù)據(jù)庫，用于驗證流動模型。利用博倫德山實驗驗證了大氣邊界層模型和湍流模型在復雜非光滑地形上的可再生能源評價能力。ZCFDZCFD公開案例—柏倫德山復雜大氣環(huán)境的可再生能源評價上圖柏倫德山的速度仿真結果（藍點）與實驗結果（紅點）對比。對于高于地面3米以上的探頭仿真結果非常準確，對于低于3米的探頭的結果存在差異（原始測量數(shù)據(jù)已針對3D效果進行了校正）。ZCFDZCFD公開案例—荷斯韋夫風電場標準測試案例丹麥荷斯韋夫風電場是可再生能源工程的標準測試案例。其中一系列風機的性能取決于上游風機對下游風機的尾流效應，以及整個風電場對當?shù)卮髿膺吔鐚拥目傮w效應。該陣列由80個直徑為80米的維斯塔斯風機組成，輪轂高度高于海平面70米，以8×10的陣列排列。

下圖為荷斯韋夫風電場布局ZCFD公開案例—ZCFD公開案例—荷斯韋夫風電場標準測試案例 ） 兆ZCFD公開案例—ZCFD公開案例—大加伯德風電場高精確度發(fā)電量預測大加伯德是一個504兆瓦的風電場，位于英格蘭薩?？撕０?3公里外的沙洲上，耗資15億英鎊。ZCFD模擬結果與來自風電場的SCADA數(shù)據(jù)進行比較，誤差約為2%。由于模型中自動包含了尾流效應和阻塞效應，這為使用高保真模擬軟件進行風電場設計和運行優(yōu)化提供了一個令人信服的案例，結果發(fā)表在了WindEurope2019上。 用 ）ZCFD公開案例—ZCFD公開案例—英國陸上最大風場的環(huán)境與風能預測懷特利風電場是英國最大的陸上風電場，擁有215臺西門子和阿爾斯通風機，總容量為539兆瓦，平均每臺風機2.5兆瓦。風電場的特點是具有不同的渦輪機類型和復雜的物理地形以及地形和地面景觀的相互作用。 擬 測ZCFD+EPIC商業(yè)業(yè)績ZCFD+EPIC商業(yè)業(yè)績英國量化湍流并避免了渦輪間尾流相互影響。法國預測并解決了山丘邊界層對有效風能的影響。韓國快速量化風力資源并優(yōu)化風電機布局。中國臺灣預測并解決了大規(guī)模風電場中氣流的阻塞效應和上游風機對下游風機的影響。沙特阿拉伯對于局部效應影響下的非恒定風場成功預測并完成風電場布局。高級仿真工具AdvancedSimulationToolset高精確度&高性能Highaccuracyandperformance中央處理器和圖片處理器操作CPUandGPUoperation/

可升級、安全&簡單的高性能機群Scalable,secure&simpleHPCondemand跟多種服務提供商連接Connectwithmultipleproviders/EPIC與高性能計算平臺EPIC與高性能計算平臺Zenotech公司推出的EPIC可以方便用戶使用各種高性能計算平臺，對數(shù)據(jù)傳輸、計算和存儲安全進行管理。EPIC允許用戶以最小的難度在互聯(lián)網(wǎng)上的計算資源上運行應用程序軟件，而無需最終用戶配置計算平臺。EPIC可將所有作業(yè)在一個界面上呈現(xiàn)，并根據(jù)即時可用的價格為用戶提供計算機系統(tǒng)選擇。所有數(shù)據(jù)都會通過編碼來保證安全，電子數(shù)據(jù)的傳輸將由HTTPS來保證安全。EPIC與高性能計算平臺EPIC與高性能計算平臺ZCFD軟件專門經(jīng)過多核CPU和GPU的設計優(yōu)化，因此與EPIC相結合，可以運行在一系列包括神威太湖之光、神威藍光在內的高性能計算機硬件或包括亞馬遜AWS、阿里云等云計算平臺上，也是目前世界唯一的6千兆瓦級大型風場仿真模擬整體解決方案。風電場仿真解決方案風電場仿真解決方案第1階段：風資源評估驗證——使用ZCFD對大氣數(shù)據(jù)進行模擬，與傳感器測量數(shù)據(jù)進行對比。第2階段：風電場基礎風機模擬——預測發(fā)電量及由尾流導致的疲勞損傷。第3階段：風電場設計選擇——與電氣工程團隊溝通，對風電場電纜等電氣設施和布局進行優(yōu)化。第4階段：風電場優(yōu)化——通過與客戶的咨詢溝通，確定布局和風機選擇優(yōu)化策略。第5階段：運營優(yōu)化——通過與客戶的咨詢溝通，確定運營優(yōu)化策略。管理團隊管理團隊戴昆博士哈爾濱工業(yè)大學博士，美國康州大學博士賽普克創(chuàng)始人，首席技術官大衛(wèi)?斯坦丁福德博士工程技術學會會員，數(shù)學及其應用學會會員，澳大利亞數(shù)學學會會員頂峰科技有限公司董事兼聯(lián)合創(chuàng)始人王進賽普克創(chuàng)始人，首席執(zhí)行官，南京大學工商管理碩士舒娟頂峰科技商務團隊，英國華威大學商學院工商管理碩士技術團隊技術團隊邁克?格雷厄姆教授英國皇家工程院院士，皇家航空學會會員，皇家海軍建筑師學會會員，帝國理工學院航空系非定常空氣動力學教授其他技術成員王建瓏博士，材料技術工程師提供軟件應用和項目咨詢支持奧利弗?達比希爾博士，頂峰科技經(jīng)理，計算流體動力學工程師提供CFD工具的應用和定制支持馬克?艾倫博士，頂峰科技產(chǎn)品經(jīng)理，聲學和振動工程師使用和定制先進的數(shù)值方法郎帥國碩士，賽普克流體事業(yè)部總經(jīng)理，計算流體動力學工程師賽普克團隊主要技術負責人徐文彬碩士，計算流體動力學工程師提供軟件應用和項目咨詢支持王超穎碩士，賽普克結構事業(yè)部總經(jīng)理，結構分析工程師提供軟件應用和項目咨詢支持杰米爾?阿帕碩士，頂峰科技董事兼聯(lián)合創(chuàng)始人頂峰科技團隊主要技術負責人詹姆斯?夏普碩士，頂峰科技經(jīng)理，軟件工程師提供先進的安全和軟件工程支持廖佩詩學士，結構分析工程師提供軟件應用和項目咨