海洋能源網(wǎng)獲悉，在風(fēng)電行業(yè)，數(shù)字孿生技術(shù)可以成為優(yōu)化風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)計(jì)、主動(dòng)運(yùn)行和維護(hù) (O&M) 并潛在延長(zhǎng)風(fēng)力渦輪機(jī)使用壽命的強(qiáng)大工具。Vattenfall最先進(jìn)的數(shù)字孿生基于安裝在物理風(fēng)力渦輪機(jī)上的傳感器的數(shù)據(jù)。傳感器提供單個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的結(jié)構(gòu)行為數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)與Vattenfall的所有其他可用數(shù)據(jù)(如運(yùn)行和環(huán)境數(shù)據(jù))合并到一個(gè)通用的數(shù)字孿生解決方案中。
數(shù)字孿生技術(shù)解決方案提供了有關(guān)Vattenfall整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)機(jī)群的信息，同時(shí)還提供了風(fēng)電場(chǎng)級(jí)別和每個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的詳細(xì)見(jiàn)解。
“風(fēng)力渦輪機(jī)的設(shè)計(jì)模型通?；谛袠I(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)以及假設(shè)。我們最先進(jìn)的數(shù)字孿生提供的是風(fēng)力渦輪機(jī)的真實(shí)行為，您在設(shè)計(jì)中的期望與風(fēng)力渦輪機(jī)在現(xiàn)實(shí)生活中的行為之間通常存在差異，”Vattenfall 內(nèi)部工具開(kāi)發(fā)負(fù)責(zé)人 Johan Toftekær 解釋道。“我們的數(shù)字孿生的獨(dú)特之處在于，它既可以查看結(jié)構(gòu)行為，也可以查看操作和環(huán)境條件，并使用數(shù)據(jù)來(lái)校準(zhǔn)原始設(shè)計(jì)模型，以匹配現(xiàn)實(shí)生活中的行為。”
為了提供安全的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)通常被開(kāi)發(fā)為保守的，但我們?cè)诓挥绊懓踩缘那闆r下，在估計(jì)和假設(shè)中變得更加精確，這一點(diǎn)越來(lái)越重要。“風(fēng)力渦輪機(jī)在其生命周期內(nèi)會(huì)經(jīng)歷疲勞，它決定了渦輪機(jī)的預(yù)期使用壽命”，Vattenfall 技術(shù)權(quán)威支持結(jié)構(gòu)完整性的 Michael Sandholm Jepsen 解釋說(shuō)。“我們已經(jīng)通過(guò)數(shù)字孿生證明，風(fēng)力渦輪機(jī)的磨損低于原始設(shè)計(jì)中預(yù)測(cè)的。我們需要積極主動(dòng)地利用這些信息，因?yàn)樗鼘⑹刮覀兡軌蛞园踩统杀咀罴训姆绞窖娱L(zhǎng)現(xiàn)有風(fēng)電場(chǎng)的壽命，就像這些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)將使我們未來(lái)新風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)成為可能一樣。”
數(shù)字孿生技術(shù)在風(fēng)力渦輪機(jī)生命周期的每個(gè)階段(設(shè)計(jì)、運(yùn)行和維護(hù))以及可能延長(zhǎng)的使用壽命中創(chuàng)造價(jià)值。在風(fēng)力渦輪機(jī)的整個(gè)生命周期中收集到的經(jīng)驗(yàn)也可用于通過(guò)所謂的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)來(lái)優(yōu)化新風(fēng)力渦輪機(jī)的設(shè)計(jì)。例如，當(dāng)數(shù)字孿生在現(xiàn)實(shí)生活中連續(xù)測(cè)量結(jié)構(gòu)時(shí)，可以避免大量的物理檢查，并且可以在風(fēng)力渦輪機(jī)性能不佳的情況下盡早實(shí)施緩解措施。
“我們希望運(yùn)營(yíng)我們的風(fēng)電場(chǎng)，直到商業(yè)案例不再有意義，”Michael Sandholm Jepsen解釋道。“這可能比最初的設(shè)計(jì)壽命長(zhǎng)20年、30年、40年或更長(zhǎng)時(shí)間。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我們制定了一項(xiàng)計(jì)劃，將原始設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)案例中納入的新風(fēng)電場(chǎng)的潛在前期壽命延長(zhǎng) 10 年。通過(guò)積極主動(dòng)地使用我們的數(shù)字孿生解決方案，從安裝到風(fēng)力渦輪機(jī)的整個(gè)生命周期，我們始終可以實(shí)時(shí)控制其性能。前期壽命延長(zhǎng)計(jì)劃已通過(guò)認(rèn)證公司DNV的驗(yàn)證，并已在我們最新的兩個(gè)風(fēng)電場(chǎng)實(shí)施。
Johan Toftekær補(bǔ)充說(shuō)，根據(jù)初始數(shù)字孿生的趨勢(shì)，大幅減少新風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)計(jì)中使用的鋼材數(shù)量，從而大幅降低成本似乎是現(xiàn)實(shí)的。
雖然工程師目前使用的許多規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)都是基于實(shí)驗(yàn)室測(cè)試等，但數(shù)字孿生的使用是現(xiàn)實(shí)生活中實(shí)際的全面實(shí)驗(yàn)室測(cè)試。數(shù)字孿生在石油和天然氣行業(yè)中已經(jīng)使用多年，以證明結(jié)構(gòu)具有比預(yù)期更高的安全水平，從而可以安全且經(jīng)濟(jì)高效地延長(zhǎng)使用壽命。在項(xiàng)目對(duì)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，對(duì)這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了特別認(rèn)證。
Vattenfall認(rèn)為，風(fēng)電行業(yè)的跨公司和跨國(guó)界的合作可以推動(dòng)行業(yè)的發(fā)展。與其他專(zhuān)家一起，由17名專(zhuān)家組成的專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)在操作層面貢獻(xiàn)了他們?cè)诓僮鲗用娴呢S富經(jīng)驗(yàn)，他們現(xiàn)在已經(jīng)參與了大量規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的工作。他們正計(jì)劃參與一個(gè)聯(lián)合行業(yè)項(xiàng)目，該項(xiàng)目將審查海上風(fēng)電的幾項(xiàng)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，以便為未來(lái)的修改提出建議，例如基于我們的數(shù)字孿生的發(fā)現(xiàn)。
