01
风场数字孪生概述
什么是数字孪生 · 风场价值 · 核心技术栈 (IoT/大数据/AI/仿真) · 典型应用场景
运维优化功率预测寿命评估
02
风场物理建模基础
空气动力学基础 · 风资源评估 · 风力机结构动力学
贝茨极限威布尔分布叶片/塔筒
03
传感器与数据采集
SCADA系统 · 激光雷达测风 · 振动/温度/扭矩传感器 · 采集频率与精度
SCADA激光雷达选型
04
数据预处理与清洗
缺失值处理 · 异常值检测 · 时间戳对齐 · 标准化与归一化
3σIQRDBSCAN
05
三维几何建模
风力机参数化建模 · 地形DEM · 机舱与基础 · LOD优化
叶片翼型塔筒锥度细节层次
06
网格划分与CFD仿真
结构化/非结构化网格 · 湍流模型 · 边界条件 · 求解器与收敛
k-εSST入口风速
07
结构有限元分析
叶片复合材料 · 塔筒屈曲 · 传动链扭振 · 疲劳寿命预测
S-N曲线雨流计数铺层
08
多物理场耦合
流固耦合FSI · 热-结构耦合 · 电磁-结构耦合 · 耦合求解策略
齿轮箱热膨胀气隙偏心
09
降阶模型 (ROM)
本征正交分解POD · 径向基函数RBF · 神经网络代理 · 实时仿真
PODRBF代理模型
10
数字孪生数据中台
时序数据库 · 数据湖 · 流处理引擎 · 数据血缘管理
InfluxDBKafkaDelta Lake
11
三维可视化引擎
WebGL/Three.js · 点云渲染 · LOD动态加载 · 交互漫游
渲染管线点云标注
12
实时数据同步
OPC UA · MQTT · WebSocket · 断线重连与缓存
通信协议消息队列双向推送
13
风功率预测模型
物理模型NWP+CFD · 统计模型ARIMA/LSTM · 混合PINN · 误差评估
LSTMPINNNWP
14
机组健康管理
振动特征提取 · 齿轮箱故障诊断 · 轴承剩余寿命 · 预警阈值
FFT小波包Wiener过程
15
尾流效应建模
Jensen模型 · Park模型 · 大涡模拟LES · 尾流叠加与偏航优化
尾流LES偏航
16
风场级协同控制
有功功率分配 · 无功电压AVC · 桨距角协同 · 疲劳载荷均衡
比例分配AVC优化
17
数字孪生模型校准
参数辨识 · 贝叶斯更新 · 卡尔曼滤波 · 误差补偿
SCADA数据状态估计
18
边缘计算与云端协同
边缘节点部署 · 模型压缩 · 端-云通信 · 联邦学习
Jetson量化联邦学习
19
安全与隐私保护
数据加密AES/RSA · 访问控制RBAC · 模型水印 · 对抗防御
AESRBAC水印
20
标准与互操作性
ISO 23247 · IEC 61400 · OPC UA Companion · Asset Shell
标准互操作AAS
21
海上风场特殊挑战
盐雾腐蚀 · 基础冲刷 · 海冰载荷 · 船舶可达性
腐蚀建模冲刷海冰
22
全生命周期管理
设计虚拟样机 · 数字预组装 · 运维镜像 · 拆除仿真
虚拟样机预组装退役
23
强化学习在风场中的应用
DQN偏航控制 · PPO桨距角 · 多智能体协同 · 奖励函数
DQNPPO多智能体
24
生成式AI与数字孪生
GAN生成极端风况 · 扩散模型超分 · 大语言模型故障诊断 · 自动代码生成
GAN扩散模型LLM
25
数字孪生经济性分析
ROI计算 · 运维成本节约 · 发电量提升 · 碳减排核算
投资回报碳减排量化
26
案例研究
欧洲海上风场 · 国内陆上智能运维 · 整机厂设计验证
海上陆上整机厂
27
数字孪生开发工具链
Unity/Unreal · ANSYS Twin Builder · Azure Digital Twins · Eclipse Ditto
实时渲染系统仿真开源
28
数字孪生测试与验证
硬件在环HIL · 软件在环SIL · 一致性评估 · 验收标准
HILSIL验收
29
数字孪生运维实战
远程巡检 · 故障工单自动派发 · 备件库存优化 · 虚拟调试
巡检工单远程升级
30
未来趋势与挑战
气象大模型FourCastNet · 量子计算 · 伦理法规 · 人机协同
气象大模型量子伦理