文 | 中國(guó)能源報(bào)記者 李麗旻
　　
　　Bladed,OpenFAST,ENFAST,HAWC2是目前全球主流風(fēng)電設(shè)計(jì)軟件，它們是風(fēng)電產(chǎn)品研發(fā)的關(guān)鍵工具，但非專業(yè)人士往往很難搞清區(qū)別。
　　 　　我們又找到了幾個(gè)更“懂行”的使用者，聽(tīng)他們?cè)敿?xì)講述用戶體驗(yàn)。
　　
　　01　楊陽(yáng)博士 寧波大學(xué)教師
　　
　　
　　“英國(guó)開(kāi)發(fā)的Bladed被挪威DNV收購(gòu)后，與SESAM等軟件結(jié)合，商業(yè)化和用戶友好性做得最成功。上世紀(jì)八十年代，丹麥技術(shù)大學(xué)DTU博士生最早編寫(xiě)了HAWC2的程序雛形，因軟件沒(méi)有操作界面且內(nèi)部文件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用戶較少，但可以開(kāi)放免費(fèi)賬號(hào)給高校使用。美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室NREL開(kāi)發(fā)的OpenFAST是開(kāi)源軟件，可以滿足用戶二次開(kāi)發(fā)的需求，更受全球?qū)W術(shù)界青睞。
　　
　　模型適用性上，OpenFAST和Bladed比起HAWC2局限更少，例如漂浮式基礎(chǔ)和特殊地理工況的計(jì)算。但一般歐洲軟件不能覆蓋中國(guó)臺(tái)風(fēng)、美國(guó)颶風(fēng)這種環(huán)境仿真。中國(guó)風(fēng)電起步晚，所以在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)上只能按照歐洲本地風(fēng)況設(shè)定的來(lái)，且目前歐美軟件內(nèi)置的動(dòng)態(tài)入流模型和葉素動(dòng)量理論也不太具備模擬中國(guó)臺(tái)風(fēng)的功能。中國(guó)需要一個(gè)具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、滿足中國(guó)風(fēng)電特性的軟件，來(lái)滿足中國(guó)風(fēng)電市場(chǎng)日益增長(zhǎng)的需求。軟件開(kāi)發(fā)是很漫長(zhǎng)的過(guò)程，仿真速度的提升可以賦能行業(yè)更快檢驗(yàn)新的計(jì)算模型和研究對(duì)象。”
　　
　　02 陶濤博士  華北電力大學(xué)博士 南網(wǎng)科技公司博士后
　　
　　“OpenFAST開(kāi)源免費(fèi)，不涉及版權(quán)問(wèn)題，工程師還可以出于自己的研究需要自行開(kāi)發(fā)，我就參與了OpenFAST的Python工具箱開(kāi)發(fā)，以此提升軟件使用的便捷性。美、英很多大學(xué)的論文基于OpenFAST，國(guó)內(nèi)近幾年也有更多學(xué)者使用。更重要的是，其配套模型眾多。未來(lái)海上風(fēng)電、漂浮式風(fēng)電是主流，OpenFAST在這方面模型積累相比Bladed更充分一些。未來(lái)軟件功能應(yīng)該往風(fēng)電場(chǎng)級(jí)的載荷計(jì)算拓展，現(xiàn)有歐美軟件主要還是單機(jī)的載荷計(jì)算，對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)尾流對(duì)機(jī)組載荷的影響考慮得不太多，OpenFAST已有FAST.Farm軟件，但仍需深入開(kāi)發(fā)。
　　
　　仿真精度和效率是目前主流國(guó)際載荷仿真軟件的痛點(diǎn)。風(fēng)電機(jī)組載荷受各種風(fēng)況因素影響，如風(fēng)速、空氣密度、湍流、風(fēng)切變等，這幾種參數(shù)的組合方式有很多，為盡可能精準(zhǔn)的計(jì)算，涉及的載荷工況可能是成千上萬(wàn)個(gè)，全部計(jì)算下來(lái)需要幾天，工程設(shè)計(jì)的計(jì)算量應(yīng)該比學(xué)術(shù)研究還要多好幾倍。”
　　
　　03　仇永興博士　遠(yuǎn)景能源數(shù)字化產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人

　　“很多中國(guó)整機(jī)企業(yè)都使用Bladed，而高校常用的OpenFAST不適于商用。長(zhǎng)葉片、高塔筒、漂浮式已經(jīng)突破了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)邊界，國(guó)際主流的設(shè)計(jì)軟件在豐富性、計(jì)算效率、建模靈活度等方面跟不上中國(guó)市場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的步伐。且當(dāng)商用軟件的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏差時(shí)，無(wú)法溯源并修訂模型，只能被動(dòng)等待海外機(jī)構(gòu)的響應(yīng)。遠(yuǎn)景能源自研了中國(guó)首個(gè)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)核心工程軟件ENFAST，解決了以上問(wèn)題。
　　
　　環(huán)境工況直接影響風(fēng)機(jī)軟件的重要輸入。遠(yuǎn)景ENFAST 支持全I(xiàn)EC工況模擬，得益于格林威治平臺(tái)和上萬(wàn)臺(tái)伽利略風(fēng)機(jī)的實(shí)測(cè)多物理運(yùn)行數(shù)據(jù)，在復(fù)雜地形風(fēng)機(jī)、風(fēng)場(chǎng)設(shè)計(jì)方面有很好積累。基于自由渦尾跡、海浪拉伸Stretching方法等理論，ENFAST優(yōu)化了空氣動(dòng)力和水動(dòng)力代碼的計(jì)算方式和參數(shù)，可對(duì)湍流、波浪，超長(zhǎng)大變形葉片和漂浮式基礎(chǔ)做出高精度的仿真。
　　
　　結(jié)構(gòu)方面，ENFAST結(jié)合有限單元理論與隨動(dòng)梁理論，在多體動(dòng)力學(xué)計(jì)算中考慮相對(duì)于慣性參考系的剛體運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)部件的彈性變形，使得軟件能夠準(zhǔn)確仿真彎扭、剪扭耦合等現(xiàn)代柔、長(zhǎng)葉片常見(jiàn)力學(xué)行為，并且在柔性多體理論中，覆蓋幾何剛度、離心鋼化、科式力等多類非線性效應(yīng)，從而在超長(zhǎng)大變形柔性葉片和高柔塔建模中，以較少的自由度與計(jì)算量，獲得較高的計(jì)算精度。”