面臨的挑戰(zhàn)：

來(lái)自?？怂箍档慕鉀Q方案：

基于 CFD 的數(shù)字孿生-Archidona 太陽(yáng)能電站

?？怂箍档?Cradle CFD 是世界上最現(xiàn)代的通用 CFD 軟件，它專注于多物理場(chǎng)，并與精度領(lǐng)先的計(jì)算機(jī)輔助工程軟件（如 MSC Nastran、Marc、Adams 和 Actran）相耦合，用于結(jié)構(gòu)、多體動(dòng)力學(xué)和聲學(xué)模擬。我們希望將其應(yīng)用到太陽(yáng)能發(fā)電站，以便生產(chǎn)出可運(yùn)行的數(shù)字孿生設(shè)備，供運(yùn)營(yíng)商在現(xiàn)場(chǎng)使用。

圖2：通過(guò)掃描、地理空間和CFD模型創(chuàng)建一個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電站運(yùn)行的數(shù)字孿生

為此，我們使用 Hexagon 地理空間和地理系統(tǒng)掃描數(shù)據(jù)創(chuàng)建了 Archidona 設(shè)施和鄰近山丘周圍景觀的完整模型（見(jiàn)圖 2）。這使我們能夠獲取真實(shí)世界的安裝數(shù)據(jù)（以及工程圖紙）和徠卡設(shè)備從實(shí)際太陽(yáng)*掃描的數(shù)據(jù)，以創(chuàng)建非常準(zhǔn)確的地形和光伏設(shè)備模型。

根據(jù)氣象數(shù)據(jù)，我們知道在Archidona地區(qū)的主要風(fēng)向在一年中的大部分時(shí)間都是 從西北-東南方向。然后利用?？怂箍?ODYSSEE CAE AI/ML 軟件進(jìn)行一系列精確的 3D CFD 模擬，使它適用于風(fēng)速、風(fēng)向、面板垂直方向等條件，并創(chuàng)建強(qiáng)大的 0D 降階模型。

我們能夠確定，唯一值得關(guān)注的風(fēng)向是東風(fēng)它在太陽(yáng)能發(fā)電站的東南部分附近顯示出復(fù)雜的再循環(huán)模式，并且它可以預(yù)測(cè)面板上的精確流體結(jié)構(gòu)效應(yīng)，以便采取相應(yīng)的行動(dòng)。同樣，我們能夠使用 CFD 評(píng)估對(duì)傾斜地面站點(diǎn)（Archidona 2 傾斜 3 度）的太陽(yáng)能電池板結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果表明，它具有最小的機(jī)械效應(yīng)。

如今，隨著太陽(yáng)能電池板變得越來(lái)越大，越來(lái)越高，太陽(yáng)能電池板就像巨大的帆。因此，強(qiáng)風(fēng)會(huì)抓住并扭曲它們，從而給面板造成巨大損壞。今年 8 月，桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和美國(guó)能源部報(bào)告稱，在過(guò)去 6 年中，估計(jì)有 15% 的面板損壞事件是由颶風(fēng)造成的，隨著氣候變化，颶風(fēng)的強(qiáng)度會(huì)逐漸增加。

令人驚訝感到驚訝的是，平均只有約 25% 的射入到太陽(yáng)能電池板的太陽(yáng)輻射被轉(zhuǎn)化為電能。其余的只是加熱面板，或者它會(huì)反射到大氣中。事實(shí)上，太陽(yáng)能電池板會(huì)有過(guò)熱問(wèn)題，隨著溫度升高，它們的發(fā)電能力開(kāi)始下降。因此，讓太陽(yáng)能電站運(yùn)營(yíng)商感興趣的是，如何使用當(dāng)?shù)仫L(fēng)冷效應(yīng)來(lái)增加發(fā)電量的可能性。

圖 4：海克斯康太陽(yáng)能農(nóng)場(chǎng)智能數(shù)字現(xiàn)實(shí)的運(yùn)營(yíng)數(shù)字孿生示意圖

同樣，Cradle CFD 支持網(wǎng)友在網(wǎng)站上進(jìn)行大量此類“假設(shè)”分析，CFD 甚至可以幫助評(píng)估太陽(yáng)能電池板在雨天傾斜的最佳角度，以便預(yù)算出，在每年下雨的西班牙西南部這個(gè)地區(qū)，平均 6 天就需要清洗一次電池板！圖 4 顯示了在西班牙創(chuàng)建的“?？怂箍颠\(yùn)營(yíng)數(shù)字孿生”示意圖，描述了與當(dāng)?shù)靥鞖忸A(yù)報(bào)事件相關(guān)的電站操作員的工作流程：傳感 - 模擬 - 行動(dòng)。能夠通過(guò) Cradle CFD 和 Adams 進(jìn)行多物理場(chǎng)流體-結(jié)構(gòu)-多體模擬，以表明超過(guò) 40° 傾斜的太陽(yáng)能電池板，風(fēng)壓水平可能會(huì)影響其結(jié)構(gòu)安全。

事實(shí)證明，在太陽(yáng)能電站的項(xiàng)目中，Cradle CFD 與Hexagon Xalt 技術(shù)相結(jié)合，操作員可以通過(guò)他們的 iPad 或 iPhone查看流體流動(dòng)效應(yīng)和溫度場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)可視化。除了作為操作洞察力的強(qiáng)大工具外，它還可以用于培訓(xùn)場(chǎng)景。每個(gè) 3D Cradle CFD 模型場(chǎng)景通常需要大約 1 小時(shí)才能在多核 PC 上進(jìn)行計(jì)算，但基于ODYSSEE中，只要有足夠的仿真樣本庫(kù)，即在不同天氣和操作條件的各種排列組合下，仿真模擬，生成樣本庫(kù)，就可以讓操作員在幾秒鐘內(nèi)運(yùn)行各種不同的場(chǎng)景，而這些場(chǎng)景可能適用于特定日期的主要天氣情況（圖5）。 這是Hexagon Archidona 太陽(yáng)能電站項(xiàng)目在提高設(shè)備性能和在特定日期采取必要措施方面最主要的成果之一。

圖5：Cradle CFD 模擬為0d AI/ML ROM 提供實(shí)時(shí)天氣預(yù)報(bào)

客戶簡(jiǎn)介：

2021年初，?？怂箍敌汲闪⒁患倚碌淖庸?，R-evolution，旨在通過(guò)使用海克斯康豐富的軟件和硬件技術(shù)組合來(lái)加速世界向可持續(xù)全球經(jīng)濟(jì)的過(guò)渡，從而加快履行?？怂箍祵?duì)可持續(xù)發(fā)展的承諾。

R-evolution的任務(wù)是利用?？怂箍祻?qiáng)大的技術(shù)資源和人才，專注于投資組合來(lái)助力可持續(xù)發(fā)展。在第一輪可持續(xù)投資浪潮中，R-evolution把大量的資金和技術(shù)投入到太陽(yáng)能和風(fēng)能，以及生態(tài)監(jiān)測(cè)中。因此，我們有三個(gè)目標(biāo)：

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