CAE在新能源開發(fā)與利用中的仿真技術(shù)

 1、先來說說新能源定義

 新能源：一般指在新技術(shù)基礎(chǔ)上加以開發(fā)利用的可再生能源，包括太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、波浪能、洋流能和潮汐能，以及海洋表面與深層之間的熱循環(huán)等；此外，還包括氫能、沼氣、酒精、甲醇等，隨著常規(guī)能源的有限性以及環(huán)境問題的日益突出，以環(huán)保和可再生為特質(zhì)的新能源越來越得到各國的重視。

 近年來，全球新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迎來了巨大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，世界能源署（IEA）數(shù)據(jù)顯示，以能源互聯(lián)網(wǎng)智能技術(shù)、光伏應(yīng)用終端、大規(guī)模風(fēng)電消納技術(shù)、氫燃料電池汽車、鋰—氧電池、電動(dòng)汽車動(dòng)態(tài)無線充電技術(shù)、動(dòng)力電池的系統(tǒng)管理技術(shù)等為代表的新能源研發(fā)和利用正受到越來越多的關(guān)注。

 2、我國新能源發(fā)展面臨的問題

 在我國，核能、風(fēng)能、水能、太陽能等新能源在能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)著一定比例，核電在建規(guī)模居全球第一，在運(yùn)核電裝機(jī)規(guī)模將居全球第三，同時(shí)也是太陽能電池生產(chǎn)第一大國和世界風(fēng)電裝機(jī)第一大國。

 盡管我國新能源資源豐富，開發(fā)利用也取得了長足進(jìn)展，但也面臨著不少問題，其中包括：

 （1）政策

 我國新能源的相關(guān)政策體系還不完整，新能源發(fā)展的政策缺乏配套性、銜接性，特別是缺乏細(xì)則。此外，各地政府缺乏相應(yīng)的法律政策，不能很好地貫徹中央的政策，形成促進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的良好政策環(huán)境。

 （2）技術(shù)

 在技術(shù)領(lǐng)域與國外先進(jìn)技術(shù)水平仍有較大差距。在新能源幾大關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備領(lǐng)域，我國都嚴(yán)重依賴國外，風(fēng)機(jī)92%依靠進(jìn)口；光伏發(fā)電所需的硅材料和設(shè)備90%依靠進(jìn)口。當(dāng)前流行的先進(jìn)兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組、生物質(zhì)直燃發(fā)電的鍋爐、太陽能光電所需要多晶硅原料等，高技術(shù)含量、高附價(jià)值的設(shè)備和材料也幾乎全部依賴進(jìn)口。關(guān)鍵技術(shù)的缺乏極大地阻礙了我國新能源產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的形成。

 （3）人才

 按照新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)律，人才隊(duì)伍培養(yǎng)和聚集至少需要20~30年的時(shí)間。雖然經(jīng)過近幾年的發(fā)展，我國在發(fā)展新能源方面已經(jīng)具備了一定的人才隊(duì)伍基礎(chǔ)，但整個(gè)產(chǎn)業(yè)的高端技術(shù)研發(fā)、技術(shù)管理方面的復(fù)合型人才仍大量缺乏。

 （4）市場(chǎng)開發(fā)及標(biāo)準(zhǔn)

 雖然我國已經(jīng)制定了一些新能源產(chǎn)品的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但從整體上來說，缺乏系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范，尤其是缺乏產(chǎn)品質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)、認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)以及相應(yīng)的法規(guī)和質(zhì)量監(jiān)督體系，影響了市場(chǎng)的擴(kuò)大。同時(shí)我國新能源市場(chǎng)規(guī)模不大，與其成本過高不無關(guān)系。

 在上述問題中，隨著新能源應(yīng)用逐漸被重視和開發(fā)，政策問題國家和地方正逐步制定各項(xiàng)扶植和鼓勵(lì)政策，如新能源汽車補(bǔ)貼推廣政策、光伏發(fā)電推廣補(bǔ)貼、電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃等，人才和市場(chǎng)也在逐漸形成和完善，作為新能源應(yīng)用的相關(guān)企業(yè)來說，最重要也是最關(guān)鍵的還是自身技術(shù)實(shí)力和研發(fā)創(chuàng)新能力的提高！

 在新能源的開發(fā)和利用過程中，最重要也是最關(guān)鍵的一步在于新能源利用技術(shù)研發(fā)，搶得技術(shù)先機(jī)也就意味著搶占市場(chǎng)先機(jī)！

 3、新能源領(lǐng)域的CAE仿真應(yīng)用

 在新能源應(yīng)用領(lǐng)域中，以近年來最熱門的新能源汽車為例，其研發(fā)制造需要設(shè)計(jì)非常復(fù)雜可靠的下一代電氣傳動(dòng)系統(tǒng)，但使用緩慢和低效的、反復(fù)樣機(jī)試驗(yàn)的研制方法已不能滿足快速設(shè)計(jì)的需求。

 為了提高效率，縮短研發(fā)周期，工程師在研發(fā)環(huán)節(jié)引入先進(jìn)的CAE仿真技術(shù)，來替代傳統(tǒng)的反復(fù)使用物理樣機(jī)驗(yàn)證方法，在汽車物理樣機(jī)制造之前，就能有效地評(píng)估多個(gè)供選方案，進(jìn)行許多假設(shè)分析研究，預(yù)測(cè)車輛在實(shí)際駕駛情況下的性能。

諸如比亞迪、力神等公司都已經(jīng)擁有自己的成熟CAE仿真團(tuán)隊(duì)，有限元分析已經(jīng)成為其產(chǎn)品研發(fā)流程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，CAE在企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)中逐步起到引領(lǐng)技術(shù)創(chuàng)新的作用。

 （1）降低產(chǎn)品成本

 可以應(yīng)用更低價(jià)的材料達(dá)到同樣的設(shè)計(jì)性能要求。

 （2）產(chǎn)品認(rèn)證

 國內(nèi)外企業(yè)如國軒、力神、天能、航盛電子、比克電池產(chǎn)品都要求提供CAE仿真報(bào)告。在提供的材料參數(shù)和工作情況完全準(zhǔn)確的情況下，仿真的可靠性能高達(dá)90%。

 （3）縮短產(chǎn)品開發(fā)周期

 在產(chǎn)品開模之前，提前發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)計(jì)問題。無需調(diào)動(dòng)工程和產(chǎn)線人員反復(fù)制樣，改模。應(yīng)用CAE提前發(fā)現(xiàn)問題并優(yōu)化，能夠讓新產(chǎn)品1-2次開模便可通過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，大大縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。

 （4）提高產(chǎn)品性能及可靠性

 CAE軟件能模擬產(chǎn)品在未來工作環(huán)境的工作狀態(tài)和運(yùn)行行為，在設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的缺陷、并對(duì)其修改，并證實(shí)未來工程、產(chǎn)品性能的可行性和可靠性。

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