海洋能源網(wǎng)獲悉，在風電行業(yè)，數(shù)字孿生技術可以成為優(yōu)化風力渦輪機設計、主動運行和維護 (O&M) 并潛在延長風力渦輪機使用壽命的強大工具。Vattenfall最先進的數(shù)字孿生基于安裝在物理風力渦輪機上的傳感器的數(shù)據(jù)。傳感器提供單個風力渦輪機的結構行為數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)與Vattenfall的所有其他可用數(shù)據(jù)(如運行和環(huán)境數(shù)據(jù))合并到一個通用的數(shù)字孿生解決方案中。

數(shù)字孿生技術解決方案提供了有關Vattenfall整個風電場機群的信息，同時還提供了風電場級別和每個風力渦輪機的詳細見解。

“風力渦輪機的設計模型通常基于行業(yè)規(guī)范和標準以及假設。我們最先進的數(shù)字孿生提供的是風力渦輪機的真實行為，您在設計中的期望與風力渦輪機在現(xiàn)實生活中的行為之間通常存在差異，”Vattenfall 內(nèi)部工具開發(fā)負責人 Johan Toftekær 解釋道。“我們的數(shù)字孿生的獨特之處在于，它既可以查看結構行為，也可以查看操作和環(huán)境條件，并使用數(shù)據(jù)來校準原始設計模型，以匹配現(xiàn)實生活中的行為。”

為了提供安全的結構，設計規(guī)范和標準通常被開發(fā)為保守的，但我們在不影響安全性的情況下，在估計和假設中變得更加精確，這一點越來越重要。“風力渦輪機在其生命周期內(nèi)會經(jīng)歷疲勞，它決定了渦輪機的預期使用壽命”，Vattenfall 技術權威支持結構完整性的 Michael Sandholm Jepsen 解釋說。“我們已經(jīng)通過數(shù)字孿生證明，風力渦輪機的磨損低于原始設計中預測的。我們需要積極主動地利用這些信息，因為它將使我們能夠以安全和成本最佳的方式延長現(xiàn)有風電場的壽命，就像這些經(jīng)驗教訓將使我們未來新風電場的設計成為可能一樣。”

數(shù)字孿生技術在風力渦輪機生命周期的每個階段(設計、運行和維護)以及可能延長的使用壽命中創(chuàng)造價值。在風力渦輪機的整個生命周期中收集到的經(jīng)驗也可用于通過所謂的數(shù)據(jù)驅(qū)動設計來優(yōu)化新風力渦輪機的設計。例如，當數(shù)字孿生在現(xiàn)實生活中連續(xù)測量結構時，可以避免大量的物理檢查，并且可以在風力渦輪機性能不佳的情況下盡早實施緩解措施。

“我們希望運營我們的風電場，直到商業(yè)案例不再有意義，”Michael Sandholm Jepsen解釋道。“這可能比最初的設計壽命長20年、30年、40年或更長時間。為了實現(xiàn)這一目標，我們制定了一項計劃，將原始設計業(yè)務案例中納入的新風電場的潛在前期壽命延長 10 年。通過積極主動地使用我們的數(shù)字孿生解決方案，從安裝到風力渦輪機的整個生命周期，我們始終可以實時控制其性能。前期壽命延長計劃已通過認證公司DNV的驗證，并已在我們最新的兩個風電場實施。

Johan Toftekær補充說，根據(jù)初始數(shù)字孿生的趨勢，大幅減少新風力渦輪機設計中使用的鋼材數(shù)量，從而大幅降低成本似乎是現(xiàn)實的。

雖然工程師目前使用的許多規(guī)范和標準都是基于實驗室測試等，但數(shù)字孿生的使用是現(xiàn)實生活中實際的全面實驗室測試。數(shù)字孿生在石油和天然氣行業(yè)中已經(jīng)使用多年，以證明結構具有比預期更高的安全水平，從而可以安全且經(jīng)濟高效地延長使用壽命。在項目對項目的基礎上，對這種結構進行了特別認證。

Vattenfall認為，風電行業(yè)的跨公司和跨國界的合作可以推動行業(yè)的發(fā)展。與其他專家一起，由17名專家組成的專業(yè)團隊在操作層面貢獻了他們在操作層面的豐富經(jīng)驗，他們現(xiàn)在已經(jīng)參與了大量規(guī)范和標準的工作。他們正計劃參與一個聯(lián)合行業(yè)項目，該項目將審查海上風電的幾項規(guī)范和標準，以便為未來的修改提出建議，例如基于我們的數(shù)字孿生的發(fā)現(xiàn)。