当我们打开房灯、开启电脑、按下电梯按钮……每一次点亮和启动的背后，都离不开能源与电力的支撑。
随着全球气候变暖、环境污染问题日趋严峻，绿色、低碳、环保成为能源与电力的新时代要求；全球能源向绿色低碳转型大势所趋、不可逆转，以风电为代表的新能源已然成为新一轮产业革命的主战场。
粗略估算，一台单机容量10MW的海上风力机组，每满负荷运转一圈约能产生16度电，满足一个普通家庭2天的用电量需求。日常生活与社会经济发展中，风电正逐渐扮演起越来越重要的角色。
追风缩影
快速发展的风力发电行业
2020年9月22日，国家主席习近平在第七十五届联合国大会上宣布，中国力争 2030 年前二氧化碳排放达到峰值，努力争取 2060年前实现碳中和目标。在国家“双碳”目标牵引和政策推动下，风电等清洁能源替代传统火电在全国范围提速。
自1994年，在新疆达坂城建成了第一座装机容量达万千瓦级的风电场起，我国公用事业规模风电场经历快速开发与建设，风电事业逐年迅猛发展。2022年，中国风电装机容量约3.7亿千瓦，同比增长11.2%，处于世界第一。
追风难题
如何走好关键第一步
我们在全国乃至全球范围内追寻风能踪迹，开发风能资源，设计风电站、维护运行风场…这一切并不简单。“无法评估，就无法管理”，风电场全生命周期管理，从风资源精准评估开始。这是充满挑战的风能开发关键第一步。广义风资源评估，涉及风电项目宏观选址、树立测风塔测风、风机选型、微观选址、排布优化、运维后评价等，各个环节都存在地理、气象、时令、环境、设备以及模型等诸多不确定性。风资源评估正是要“管理”风电系统工程各环节的不确定性。特别地，中国地域辽阔、海疆绵延，陆上与海上风电接力发展，各有特点；拥有丰富的地形地貌，高山、峡谷等复杂地形；多样的气候分布，局地气候突出；三北大基地与中东南分散式风电并存；大量项目上马与任务快速响应的诉求…使得风资源精准评估面临诸多挑战，行业亟待一款适应于陆上与海上、复杂地形与简单地形、基地大规模与分散经济型风电项目快速计算、精准评估的国产风资源评估软件。
助力追风
从6个问题入手
如何实现风资源精细化评估，走好风能开发关键第一步？过去，我国数值仿真经验积累少、商业化程度低，选择主动拥抱开放，国外风资源评估软件填补空白，帮助中国风电迈出了关键第一步。然而时至当下，中国风电行业存量规模巨大并仍将继续高速发展，很难想象，仍没有一款拥有完全自主知识产权的国产风资源评估软件，去应对我国风电项目复杂多样，区域低风速、单机大容量与基地大规模等开发特点突出的现状。基于此，金沙8888js官方经过长期不懈努力，推出自己风电行业的首款软件——TF-SimFARM风资源仿真云平台，针对中国风电发展特点，从6个方面着眼，让“追风”第一步迈得更稳、更远。金沙8888js官方推出TF-SimFARM风资源仿真云平台
01 | 核心求解器是否可以更自主可控
风资源评估的核心是空气流体力学仿真问题，其关键在于CFD求解器建模求解精准与计算效率。过去由于自主CFD技术的缺位，国内风电场评估过程中，风资源评估软件多数采用国外成熟商业化软件或核心求解器，技术服务、定制化需求等响应相对较慢；极少数进取的整机厂家基于OpenFOAM开源代码进行二次开发或嫁接国外CFD核心求解器，软件的自主性与商业化受限；以风资源评估软件等为例，我国风电行业委实面临极高的“卡脖子”风险，核心求解器自主可控，正逐渐成为中国风电行业的共性需求。TF-SimFARM开发集成了金沙8888js官方经长期不懈自主研发的核心求解软件TF-QFLUX，该软件支持多面体非结构网格，基于有限体积法求解，具备先进的物理建模能力和行业领先的精度，可精细化模拟复杂风场的风资源分布和各类与风场相关的流体动力学问题，如风机尾流干涉、涡脱落等现象。TF-SimFARM团队在开发出满足行业风资源精细化评估需求的商业化软件的同时，针对客户个性化的需求，提供定制化功能服务。此外，结合对风流、尾流仿真难点的认识，还提供相关技术咨询服务。
TF-QFLUX模拟NACA0012绕流：URANS vs. IDDES vs. LES复杂地形如何做到风资源精准模拟？TF-SimFARM在该技术难题上更迈进一步。
湍流模型通常由描述湍动能输运、耗散等物理特性的方程（组）构成，用于封闭Navier-Stokes方程组求解。针对特定复杂地形风场，选择合适的湍流模型，有利于提高仿真计算准确性。TF-SimFARM拥有RNG k-epsilon、SST k-omega和K-equation等多种湍流模型，可针对平坦地形、山地、峡谷等不同地理环境特征选择适用，有效提升复杂地理环境下风资源评估准确性。
TF-SimFARM基于丰富湍流模型进行定向计算，可实现分扇区精细化模拟此外，值得提及的是，TF-SimFARM自带地形数据库，支持用户外部测绘地形数据与系统自带地形数据自动拼接与扩展，极大地减轻用户地形图处理的工作量；并且根据需要，支持局部兴趣区域网格加密，实现粗细两套网格嵌套划分，实现全场计算域范围广度与局部计算域精度的双重目标。风场排布优化本质上需要满足三个要求，即
（1）一张精细化的风资源图谱
（2）一套准确评估的尾流模型
TF-SimFARM基于自主可控的先进的CFD求解器仿真求解，为排布优化提供了一张精细化的风资源图谱；软件尾流模型也更加丰富，集成多款解析尾流模型，拥有PARK、改进型PARK、Frandsen、Bastankhah和EVM等解析尾流模型，以及致动盘和致动线等基于CFD仿真的等效尾流模型；这些尾流模型均经过运行风场的数据调校，实现参数优化。此外，TF-SimFARM经过方案比选，集成了一款计算高效的智能优化算法。举凡上述三点，支撑TF-SimFARM高效精准实现风场排布优化。
TF-SimFARM采用多种尾流模型模拟复杂地形风场风机阵列效应风资源仿真结果二维或三维可视化，可以方便风资源工程师进行计算结果分析，为此，风资源评估软件多数有开发可视化功能模块。但普通风资源软件的可视化功能多为静态二维图谱，且不支持辅助分析功能，可视化效果与作用无法真正帮助风资源工程师建构风场虚拟现实场景，给风资源工程师提供分析工具进一步研究与分析。TF-SimFARM拥有丰富的二维和三维可视化功能，不仅给风资源工程师提供上帝视角，支持计算结果三维可视化，平移、旋转、放大等调整操作等；还支持风资源工程师通过添加切平面、等高面和矢量线等辅助功能进一步研究风场特性，如通过切平面研究风流流过山脊的绕流特性，等高面研究风场轮毂高度风参数分布，以及矢量线动画模拟风流吹拂风场下垫面培养用户的现场感和物理直觉。
TF-SimFARM支持多互动三维可视化
从以“五大四小”为代表的业主开发商到各大整机厂家，从“电建”、“能建”集团下各大设计研究院到第三方服务机构，考虑我国行业用户项目评估任务重的特点，针对公用事业规模风电场的风资源评估，计算量通常在几百万~几千万网格量级，仿真计算效率成为一大挑战。数值求解算法与并行计算效率是影响软件计算算法效率的两大主要因素；布署平台硬件计算资源是影响软件计算速度的另一大因素。
TF-SimFARM基于Simple算法求解RANS+湍流模型偏微分方程组，与某些商业软件计算算法效率相当。软件计算算法效率本身相差不大的情况下，布署平台硬件计算资源成为影响计算效率的决定性因素。传统风资源评估软件往往基于C/S架构与客户端布署，计算在本地执行，算力受到所布署计算机性能约束。
对此，基于B/S云平台架构实现业务“上云”，是TF-SimFARM给出的另一种解决方案。TF-SimFARM计算任务提交给云端，由远程高性能服务器执行计算，算力更强、可协调计算资源更多，最大化提升计算效率，能够满足各方用户高效计算的需求。此外，TF-SimFARM还可以灵活布署于用户高性能服务器上，同样可以满足自身高效计算需求。
TF-SimFARM云端HPC计算管理与跟踪
B/S与C/S是软件架构与布署的两种方式。C/S架构的具有“胖客户端”特点。基于C/S架构，软件需要针对不同的操作系统系统开发不同版本的软件，已经很难适应百台电脑以上局域网用户同时使用。伴随着Internet技术的兴起，针对C/S架构缺点进行改进，B/S架构主要特点是分布性强、维护方便、开发简单且共享性强、总体拥有成本低。
TF-SimFARM就采用B/S云平台架构，风资源工程师们通过Web浏览器即可随时随地访问；相对于C/S分散孤立式布署，TF-SimFARM基于B/S服务器布署-客户端访问的总分结构，非常适合安装布署、访问与运行维护。此外，TF-SimFARM还支持用户数据云同步，云共享等服务。
TF-SimFARM基于B/S架构实现极简运维
当前，拥有6项技术创新的TF-SimFARM风资源仿真云平台，正式上线，敬请风电行业“追风人”关注。
TF-SimFARM风资源仿真云平台，以自主先进CFD为核心，深层挖掘我国风场特点与风电创新需求，实现多项技术创新，希望能以技术自主自强助力我国风电行业高速发展。——金沙8888js官方新能源事业部负责人 李华祥博士
TF-SimFARM风资源仿真云平台丰富的湍流与尾流模型，有效提升了风场项目风资源评估精准度，其基于B /S架构云平台的HPC高速计算、极简运维也令我们印象深刻。
当风车不再仅仅是孩子手中的玩具和来自异域的景观，还作为日益重要的能源提供者，在散落于高山、草地、荒漠、海洋的座座风场伫立成阵，一点点为远方的我们照亮洁净、绿色、可持续的新未来，我们可以预见中国风力发电还将继续迅猛发展。
在未来依然漫长的能源转变之路上，TF-SimFARM期待与风电行业“追风人”一起迭代、打磨、共建出真正契合中国风电发展与创新需求的风资源仿真评估软件，助力“追风人”迈出更稳、更远关键第一步。
TF-SimFARM风资源仿真平台
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