面臨的挑戰(zhan)：

來(lai)自海克斯康(kang)的解決(jue)方案：

基于 CFD 的(de)數字孿(luan)生(sheng)-Archidona 太陽能(neng)電站(zhan)

海(hai)克(ke)斯康的(de) Cradle CFD 是世界(jie)上最現(xian)代的(de)通(tong)用(yong)(yong) CFD 軟件(jian)，它專(zhuan)注于多物理場，并與精度(du)領(ling)先的(de)計(ji)算機輔(fu)助工程軟件(jian)（如(ru) MSC Nastran、Marc、Adams 和 Actran）相耦合，用(yong)(yong)于結構、多體動力(li)學和聲(sheng)學模擬(ni)。我們希望將其(qi)應用(yong)(yong)到太陽能發電(dian)站，以便生產(chan)出可(ke)運(yun)(yun)行的(de)數字孿(luan)生設備，供運(yun)(yun)營商(shang)在現(xian)場使(shi)用(yong)(yong)。

圖2：通(tong)過掃描、地理空間和CFD模型創建一個太陽能發電站運行的數字孿(luan)生

為此，我們(men)使(shi)用 Hexagon 地理空間和地理系統掃描數據(ju)創(chuang)(chuang)建了 Archidona 設(she)施和鄰近山丘(qiu)周圍景觀(guan)的(de)完(wan)整模型(xing)（見圖 2）。這使(shi)我們(men)能夠(gou)獲(huo)取真實世界的(de)安裝(zhuang)數據(ju)（以及(ji)工程圖紙(zhi)）和徠(lai)卡設(she)備從(cong)實際(ji)太陽*掃描的(de)數據(ju)，以創(chuang)(chuang)建非常準確的(de)地形和光伏設(she)備模型(xing)。

根(gen)據氣象數據，我(wo)們知(zhi)道在Archidona地區的(de)(de)主要風(feng)(feng)向(xiang)在一年中(zhong)的(de)(de)大部分時間(jian)都是 從西北-東南(nan)方向(xiang)。然后利用(yong)海克斯康 ODYSSEE CAE AI/ML 軟件進(jin)行一系列精確的(de)(de) 3D CFD 模擬(ni)，使它(ta)適用(yong)于風(feng)(feng)速、風(feng)(feng)向(xiang)、面板垂直方向(xiang)等(deng)條(tiao)件，并創建強大的(de)(de) 0D 降階模型(xing)。

我們(men)能(neng)夠(gou)確定，唯(wei)一值得關注的(de)風向是東風它在(zai)太陽能(neng)發(fa)電站的(de)東南部分附近(jin)顯示出(chu)復雜的(de)再循環模式，并且它可(ke)以預測面(mian)板上的(de)精確流體結構效應(ying)，以便采取相應(ying)的(de)行動。同樣，我們(men)能(neng)夠(gou)使(shi)用 CFD 評估(gu)對傾(qing)斜地面(mian)站點（Archidona 2 傾(qing)斜 3 度）的(de)太陽能(neng)電池(chi)板結構的(de)影響，結果(guo)表明，它具有最小的(de)機械效應(ying)。

如今，隨著太陽(yang)能電池(chi)板變(bian)得越(yue)(yue)來越(yue)(yue)大，越(yue)(yue)來越(yue)(yue)高，太陽(yang)能電池(chi)板就像巨大的(de)(de)帆。因此，強風(feng)會抓住并扭曲(qu)它(ta)們(men)，從而給(gei)面(mian)板造成(cheng)巨大損壞(huai)。今年 8 月，桑迪亞(ya)國家實驗室和美(mei)國能源部報(bao)告稱，在過(guo)去 6 年中，估計有(you) 15% 的(de)(de)面(mian)板損壞(huai)事件是由颶(ju)風(feng)造成(cheng)的(de)(de)，隨著氣候(hou)變(bian)化，颶(ju)風(feng)的(de)(de)強度會逐漸增加。

令人驚(jing)(jing)訝感(gan)(gan)到(dao)驚(jing)(jing)訝的是(shi)，平均只有約(yue) 25% 的射入到(dao)太陽(yang)能(neng)電(dian)(dian)池(chi)板的太陽(yang)輻射被(bei)轉化(hua)為(wei)電(dian)(dian)能(neng)。其余(yu)的只是(shi)加熱(re)面(mian)板，或(huo)者它(ta)會反射到(dao)大氣中。事(shi)實上，太陽(yang)能(neng)電(dian)(dian)池(chi)板會有過(guo)熱(re)問題，隨著溫度(du)升(sheng)高，它(ta)們的發(fa)電(dian)(dian)能(neng)力開始下降。因(yin)此，讓太陽(yang)能(neng)電(dian)(dian)站運營(ying)商感(gan)(gan)興趣的是(shi)，如何使用當(dang)地風冷(leng)效應(ying)來(lai)增加發(fa)電(dian)(dian)量的可能(neng)性(xing)。

圖 4：海克(ke)斯康(kang)太陽能農場智能數字現(xian)實的運營數字孿生示意(yi)圖

同樣，Cradle CFD 支持(chi)網(wang)友(you)在(zai)(zai)網(wang)站(zhan)上(shang)進行大量此類“假設”分析，CFD 甚至可以幫(bang)助評估太陽能(neng)電(dian)(dian)池(chi)板在(zai)(zai)雨天(tian)(tian)傾斜(xie)的(de)最佳角(jiao)度，以便預(yu)算出，在(zai)(zai)每年(nian)下雨的(de)西班牙(ya)(ya)西南部這個(ge)地區，平均 6 天(tian)(tian)就需要(yao)清(qing)洗(xi)一次電(dian)(dian)池(chi)板！圖 4 顯示(shi)了(le)在(zai)(zai)西班牙(ya)(ya)創建的(de)“海(hai)克(ke)斯康運營數字孿生”示(shi)意(yi)圖，描(miao)述了(le)與當地天(tian)(tian)氣預(yu)報事(shi)件(jian)相關的(de)電(dian)(dian)站(zhan)操(cao)作員的(de)工作流程：傳感 - 模(mo)擬 - 行動。能(neng)夠通過(guo) Cradle CFD 和 Adams 進行多物理場流體-結構-多體模(mo)擬，以表明超過(guo) 40° 傾斜(xie)的(de)太陽能(neng)電(dian)(dian)池(chi)板，風(feng)壓水(shui)平可能(neng)會(hui)影響其結構安(an)全。

事實(shi)證明，在太陽能(neng)(neng)(neng)電(dian)站的(de)(de)(de)(de)項目中，Cradle CFD 與Hexagon Xalt 技術相(xiang)結合，操(cao)作員(yuan)可(ke)(ke)以(yi)(yi)通過他們(men)的(de)(de)(de)(de) iPad 或 iPhone查看流體(ti)流動效應和(he)溫(wen)度(du)場(chang)，實(shi)現(xian)了現(xian)場(chang)設備(bei)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)強現(xian)實(shi)可(ke)(ke)視化。除(chu)了作為操(cao)作洞察力的(de)(de)(de)(de)強大(da)工具外，它(ta)還可(ke)(ke)以(yi)(yi)用(yong)于培訓場(chang)景(jing)(jing)。每(mei)個 3D Cradle CFD 模型場(chang)景(jing)(jing)通常需要(yao)(yao)大(da)約 1 小時才能(neng)(neng)(neng)在多核(he) PC 上進(jin)行計算，但基(ji)于ODYSSEE中，只要(yao)(yao)有(you)足(zu)夠的(de)(de)(de)(de)仿真樣本庫(ku)，即(ji)在不(bu)同天氣和(he)操(cao)作條件的(de)(de)(de)(de)各(ge)種排(pai)列組合下，仿真模擬，生成樣本庫(ku)，就(jiu)可(ke)(ke)以(yi)(yi)讓(rang)操(cao)作員(yuan)在幾秒鐘內運行各(ge)種不(bu)同的(de)(de)(de)(de)場(chang)景(jing)(jing)，而這(zhe)些(xie)場(chang)景(jing)(jing)可(ke)(ke)能(neng)(neng)(neng)適用(yong)于特定(ding)日期的(de)(de)(de)(de)主要(yao)(yao)天氣情(qing)況（圖5）。 這(zhe)是Hexagon Archidona 太陽能(neng)(neng)(neng)電(dian)站項目在提(ti)高(gao)設備(bei)性能(neng)(neng)(neng)和(he)在特定(ding)日期采(cai)取必要(yao)(yao)措施(shi)方面最主要(yao)(yao)的(de)(de)(de)(de)成果之一。

圖5：Cradle CFD 模(mo)擬為(wei)0d AI/ML ROM 提供(gong)實時天氣預報(bao)

客(ke)戶(hu)簡介：

2021年初，海(hai)克斯康宣布成立一家新的子公司，R-evolution，旨在通過使用海(hai)克斯康豐富(fu)的軟件和硬件技術組合(he)來加速世界(jie)向可(ke)持(chi)續全(quan)球經濟的過渡，從(cong)而(er)加快履行海(hai)克斯康對可(ke)持(chi)續發展的承諾。

R-evolution的(de)(de)任務是利用海克斯康強大的(de)(de)技(ji)術資(zi)源和人才(cai)，專注于投資(zi)組(zu)合來助力可持續發(fa)展。在第一(yi)輪可持續投資(zi)浪潮中(zhong)(zhong)，R-evolution把大量的(de)(de)資(zi)金(jin)和技(ji)術投入到(dao)太陽能(neng)(neng)和風能(neng)(neng)，以(yi)及生態監測中(zhong)(zhong)。因此，我們有三個目標：

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