万鹏：通过数字智能技术，助力清洁能源行业加速发展

编者按：2023年9月12-14日，以“绿色 持续 共生 向新”为主题的“第五届未来能源大会”在江苏常州武进召开，本次大会由中国能源研究会与中国能源网联合主办。会上，海克斯康能源行业分院方案技术总监万鹏发表了《通过数字智能技术，助力清洁能源行业加速发展》的主旨演讲。

以下内容根据论坛演讲实录进行整理。

万鹏：尊敬的各位来宾、各位专家大家上午好，我是来自海克斯康能源行业分院的万鹏，今天我介绍的主题是《通过数字智能技术，助力清洁能源行业加速发展》。

首先介绍一下碳中和数字化转型方向，二是介绍海克斯康在设计工程、计量检测解决方案和智慧运维解决方案，通过数字技术如何助力清洁能源的发展，最后简单介绍一下海克斯康集团。

首先是碳中和背景，自18世纪中叶工业革命以来，人类频繁的生产经营活动造成了大气中二氧化碳浓度不断上升，由此造成的生态风险和生态危机日益凸显，针对这种情况下，为了遏制全球变暖的趋势，在2015年，全球大约200个缔约方共同签署《巴黎协定》，中国2016年加入了《巴黎协定》，目标力争将全球气温温升控制在2摄氏度以内，并且努力在1.5摄氏度以内，截至2023年，全球大约已经有145个国家宣布了碳中和承诺，其中大部分国家会宣布在250年实现碳中和。

具体到中国，最早是习主席在第75届联合国大会上宣布中国要在2030年达到碳达峰，努力争取在2060年达到碳中和，多次在国际会议上表态，中国2030年碳达峰，2060年碳中和，当前在国内“3060”战略已经有了具体的行动计划。

碳中和背景下，当前全球的能源结构正在由化石燃料箱可再生能源转型，通过权威机构的统计数据可以看到在未来可再生能源的占比将会持续提升，以风电、光伏、氢能、储能为代表的可再生能源行业，正在加速发展。

实现碳中和是一个广泛而深刻的社会性系统变革，整个工业革命与能源革命也是相生相伴，我们当前正在经历的第四次工业革命也是从自动化向数据驱动的自主化决策时代发展，现在可以看到清洁能源行业也是向着清洁化、电力化、去中心化、数字智能化发展，整个清洁能源行业也是经历一个挖掘数据潜力的数字化转动阶段。

我们总结了一下，在当前清洁能源行业在数字化转型阶段主要面临以下挑战：

首先是效率与品质提升的挑战。光伏行业光伏发电的效率持续提升，几乎每个月都可以看到最新的世界纪录诞生。风电行业可以看到当前最大的海上风电机组达到20MW，未来会有更大兆瓦级的风电机组持续地研发出来。在动力电池的行业，单线的电池产能有2-4GW/h向5-6GW/h方向迈进，整个清洁能源行业都在持续地进行技术提升、效率性能优化。

二是成本的降低。

三是管理能力的提升。各大能源公司不断地扩展规模，面临多工厂、多业务板块、大供应链、大制造等应用场景，提出了更多的考验。

四是清洁能源行业要实现零碳转型，在清洁能源制造环节也要进行零碳转型，实现零碳转型。

针对这些挑战，海克斯康从自身的角度提出了解决方案。

首先，在产品的设计端可以提供各类设计仿真解决方案，在清洁能源行业发展不同的阶段，“提质、降本、增效”是永恒的主题，通过创新产品设计、优化制造工艺，都是必由之路，这种情况下如果引入CAD/CAE/CAM工艺软件，都可以提升产品品质，降低产品缺陷率，这也是清洁能源行业发展的迫切需求。

二是智能化检测阶段，针对不同行业，不同的零部件加工场景，可以提供不同的智能化检测方案，为各类产品的最终质量保驾护航。

三是数字化运营管理系统，通过数字化系统技术，提升制造良品率，效率帮助企业大规模降低制造成本和提升交付能力。

海克斯康致力于通过智能制造技术，推动可再生能源行业的数字化转型，产品方案主要涵盖设计工程、生产制造、计量测试的全生命周期的解决方案，设计阶段通过各类的仿真软件以及CAD软件，可以优化产品设计，保证产品的可制造性，减少样机试制阶段的原型数量，加速产品创新。

生产制造阶段，通过软件进行加工工艺仿真、机床代码验证，可以贯彻设计意图，提高加工的效率，减少加工过程中原材料的浪费和返工，确保产品最后的可靠交付。

计量检测方面，对加工出来的产品进行产品数据的采集，验证工艺能力，管理产品最终质量，面向未来产品的开发以及新品迭代的时候，可以提供有效的数据反馈。

接下来以风电机组产品开发的数字主线介绍一下解决方案。首先在设计阶段可以使用各类结构设计、动力学设计进行风电机组传统链原型机设计，在主要结构设计完成之后，联合流体力学、声学进行联合仿真，确保最终产品的设计符合设计要求，从而保证设计阶段的质量。生产制造阶段，可以对材料性能、焊接等加工工艺进行仿真，保证生产制造过程中的加工质量，产品设计完全之后，使用测量设备，对产品最终的外形尺寸进行检测，确保加工过程质量以及加工完成之后的数据分析。最后拥有风电机组运维的检测解决方案，可以对风电机组运维过程中的数据进行检测，通过数字化的流程，我们就可以完成从概念到最终产品的全生命周期的数字化平台，整个过程也不只是单向的，比如说计量测试环节，将计量检测数据实时向加工阶段反馈，实现加工过程监控以及加工数据的矫正，在风电运维相关的数据也可以将它进行收集向前反馈，可以优化风电机组整体的结构设计和后续的产品迭代升级提供相关的依据。

海克斯康整体解决方案可以应用在各行各业，能源行业重点关注风电、光伏、氢能、储能、可再生能源，关注可再生能源发展，助力碳中和目标的实现。

接下来介绍一下详细的相关的案例，首先看一下设计仿真相关的解决方案和相关的应用。

这是我们设计仿真方案的概要，整体的设计仿真方案包括多物理耦合、多体动力学、流体与热分析、声学与噪声、强度与振动等等多学科的仿真，通过我们完善的CAE仿真解决方案，可以部分代替物理样机，实现精准的仿真模拟，同时仿真模拟的数据，可以有效指导产品的设计和更新迭代，从而加快产品的研发过程，降低产品开发成本。

这是我们在风电行业的重要的风机组传动链系统仿真方案，风机传动链也是整个风电机组中最大的零部件，也是最核心的部分。所以针对风机传动链的开发，海克斯康可以提供世界上最完善用于开发创新的仿真平台，同时基于风机传动链的经验，为行业客户提供风机传动链的设计咨询与工程服务，目前市面上最大的20MW的风机传动链仿真平台，海克斯康也有参与。

Romax也拥有行业领先的轴承知识和仿真能力，我们可以为工程师提供不同的设计方案，降低风险，帮助客户协助他们进行全球风机设计的认证，我们非常清楚在风机传动链当中提供哪些内容，这是我们风电行业的部分用户，可以看到在全球的主要风电主机厂、风电轴承制造商、齿轮箱厂以及相关的认证和咨询机构都在使用海克斯康Romax软件，我们会持续地迭代优化，全面地赋能风电行业的发展。

再来看一下结构仿真的案件，这是光伏行业的案例，我们的客户FTC太阳能是做光伏跟踪支架相关的业务，通过引入海克斯康MSC软件套件，对光伏组件的负载进行了分析，对结构进行了拓扑优化，最终对光伏跟踪支架组件的质量进行优化，减少了零部件的数量，可以为公司的运营提供大量的成本，同时供应链上数量的减少有利于进一步压缩零件周转周期，带来更好的成本效益。

在加工制造环节提供加工工艺仿真的解决方案，这是在锂电新能源行业的案例，客户通过使用我们工艺仿真软件，对电池托盘的焊接工艺进行仿真，可以对焊接的残余应力进行预测，也可以优化焊接顺序，对电池托盘的焊接工艺参数进行优化，同时也可以对工装的设置和布局进行优化。通过使用工艺软件就可以加速设计过程加工工艺的选择，减少物理实验的次数，同时缩小开发周期，降低开发成本。

在电站的建设和布局方面，也可以应用流体力学以及多体动力学的仿真就是方案，这个案例是我们通过使用软件，对光伏跟踪支架受风载的影响进行仿真，通过对负载的仿真可以选择在电量布置的时候选择更佳的摆角和光伏跟踪支架的选型，以及相互之间间距的设置。这个应用不只是应用在光伏电站，也可以在风力发电相关的场景下进行应用，模拟风轮和风电机组受风载情况下受到哪些影响，从而优化电站的设计和布局。

接下来看一下计量检测可以提供的解决方案，基于200多年计量检验产品的经历，海克斯康可以提供多领域、多场景的综合计量检测方案。

首先是固定式测量系统，就是各类三坐标测量机，包括桥式机、龙门机等等，可以满足各行各业的精密测量。

其次可以提供复合式影像测量系统，各类二次元的影像测量设备，尤其是针对电子行业、光伏行业，是最佳的测量手段。

三是便携式测量系统，轻松便携，而且可以兼顾大尺寸零部件的车间测量和现场测量。还可以提供在机测量系统、机床校准系统，以及针对客户各种不同应用场景提供各类自动化测量解决方案，为客户提供智能、自动化的在线测量。

接下来看几个典型的应用场景，这个是我们标准的三坐标测量机在风电行业的应用解决方案，风电行业是典型的大尺寸、高精度的测量要求，尤其是针对风机传动链内部的各类齿轮、内齿圈、扭力壁、轴承座等等，精度要求比较高，海克斯康可以提供全系列的解决方案，通过小型的三坐标测量机到超高精度的三坐标测量机以及龙门式测量机，满足风电行业各类零部件的检测要求，尤其是在华东、无锡、常州片区有众多的用户群体，通过海克斯康各类的检测设备，保证最终产品的加工质量。

这个是在水电行业为东方电气提供的水电机组自动化检测解决方案，水电机组也是大尺度高精度的应用场景，检测效率和检测精度都是严峻的挑战，我们为客户提供的是莱卡激光跟踪仪设备，通过机器人搭载扫描测头，实现超高精度点云的提取，可以用于后续尺寸处理和分析，底盘的直径可以达到6米，点测精度可以达到0.03毫米，通过智能化检测方法，帮助东方电气完成了智能检测的升级改造，检测效率从数小时提升到几分钟，同时我们案例也登上了央视的专题报道，在行业里引起比较高的关注。

针对客户的不同应用场景推出定制化的检测方案这个是我们为锂电行业客户定制开发的锂电极片和隔膜在线质量检测系统，尺寸和瑕疵在线都是属于严格质量控制的方面，之前比较早的检测手段主要是依靠人工目测以及抽检，后来都是CCD相机进行检测，但是安装空间和校准问题比较明显。针对这种场景，我们推出来海克斯康基于微距式传感器的检测方案，可以有效地减少占用空间，方便安装，同时在线检测，配合瑕疵检测软件，基于深度学习，对于锂电的极片和隔膜质量进行在线检测，保证极片和隔膜的加工质量。

最后，在现场的安装和应用环节，介绍一下在光热太阳能现场安装的应用解决方案，光热太阳能也是未来发展前景比较广阔的太阳能发电的应用场景，在光照太阳能定日镜现场，我们需要对定日镜的角度和平面度进行调平，就可以使用便携式的测量设备，对它进行检测，我们可以对一个尺寸长达13米*11.5米的大型的定日镜进行校准，同时设备的防护等级到IP5级，可以满足在沙漠、戈壁、室外恶劣的条件下应用的场景，同时设备是便携式的设备，可以轻松便携在现场应用。

再介绍一下智慧运维解决方案，看一下我们数字化平台，为了更好地服务行业客户，了解可再生能源工厂的运营经验，我们在西班牙收购了一个光伏电站，这样就获取了可再生能源建设和运营的第一手经验，这是一个16.4兆瓦的光伏电站，在2021和2022年分两期建成，我们广泛使用了海克斯康的产品和技术，我准备了一个小视频，给大家播放一下。

(播放VCR)

在电站从规划设计到建造、运营当中，广泛使用海克斯康的产品和技术，规划阶段使用地形地貌的测绘手段，提供精确的地理数据，在建设和布局阶段使用BRICS CAD软件进行现场布置，使用各类仿真软件对光伏跟踪支架和图片布局进行布置，保证最佳的发电效率，这是我们在各光伏厂应用的在线的检测设备。这是在光伏组件现场安装中使用的检测设备，在电站建造以及后续运营过程当中可以提供各类的监控设备，包括运维管理的平台以及软件，可以实现电站设计的追溯和后期运维数据的统计和管理，这时神经扫描仪可以对整个电站实施的数据进行采集，建模完成数字孪生。

最后就可以在模拟场景里面看到风向以及风载的实际数据，整个电站的建设大约用了四个月的时间，比同类电站大约提高了30%的运营效率。

通过刚才的介绍，在电站运维环节可以现场运营数据的捕捉，然后进行建模，最后就可以实现产品的仿真，实现可视化的运营。

最后再简单介绍一下海克斯康集团，海克斯康是全球领先的数字信息技术解决方案供应商，重点布局在智能制造以及智慧城市相关的领域，目标是要打造全球领先的数字化解决方案组合，在中国的总部主要是在青岛，在全国主要城市都有当地的方案中心，是全面地贴近行业客户，第一时间为客户提供售后和技术支持。同时我们自己的智能工厂也是在安装运营，在2022年获得了碳中和认证证书，同时也进入了可持续发展中国的年度行动案例，我们的解决方案重点关注在可再生能源行业。

我们在场外有一个展台，大家如果对我们的方案感兴趣，可以到展台做更深一步的交流，也可以关注我们的公众号和我个人的微信，可以线下交流。

谢谢大家!