一家英國公司使用 NVIDIA GPU 對風(fēng)電場進(jìn)行詳細(xì)的模擬，為自己、為客戶以及未來的凈零排放開辟了更廣闊的前景。

北海的 140 臺渦輪發(fā)動機(jī)以及一些位于云端的 GPU 為 David Standingford 和 Jamil Appa 的夢想插上了翅膀。

作為同在一家英國航空公司工作的同事，他們有著共同的夢想：創(chuàng)辦公司，并將其在高性能計算方面的專業(yè)知識應(yīng)用到多個行業(yè)。

他們創(chuàng)立了 Zenotech，并將所學(xué)到的計算流體動力學(xué)知識編入 zCFD 軟件 。他們還構(gòu)建了名為 EPIC 的工具，用于簡化 zCFD 和其他高性能計算工作在公有云最新硬件上的運行。

但由于缺乏大型、公開的數(shù)據(jù)集來展示其工具用途，因此 Zenotech 很難在英國布里斯托爾以外的地方引起關(guān)注。

風(fēng)電場數(shù)據(jù)采集

他們面臨的問題與風(fēng)能行業(yè)的問題不謀而合。

由于政府對風(fēng)電場的補貼減少，投資者要求對項目的潛在投資回報進(jìn)行更深入的分析，這是傳統(tǒng)工具無法做到的。英國政府的一個項目為 Zenotech 與可再生能源領(lǐng)域的咨詢公司和南蘇格蘭電力公司(SSE)牽線搭橋。SSE 是英國大型公用事業(yè)公司，該公司愿意分享全球最大的風(fēng)電場之一，北海風(fēng)電場的數(shù)據(jù)。

Zenotech 模擬了 SSE 的 Greater Gabbard 風(fēng)電場，這座風(fēng)電場是北海眾多風(fēng)電場中最大的一座。

Zenotech 使用 zCFD 模擬了該風(fēng)電場 140 臺渦輪發(fā)動機(jī)的能源產(chǎn)量。它考慮了幾十種風(fēng)速和風(fēng)向，包括此前未被追蹤過的關(guān)鍵現(xiàn)象，例如渦輪發(fā)動機(jī)相互之間的綜合影響。

Zenotech 董事兼聯(lián)合創(chuàng)始人 Standingford 表示：“風(fēng)電場周圍的這些‘尾流’和‘堵塞’效應(yīng)甚至可以影響大氣氣流。”

zCFD 還可以追蹤像是附近森林中的樹木落葉，這種地形對風(fēng)所產(chǎn)生的細(xì)微但重要的影響。

根據(jù) SSE 的驗證，最終模擬結(jié)果與該公司的測量數(shù)據(jù)相差不到 2%，這為 zCFD 提供了非常寶貴的參考。

云端加速

此外，Zenotech 還展示了云端 GPU 如何快速、經(jīng)濟(jì)地交付結(jié)果。

例如該公司在最近的 GTC 大會上表示，zCFD 在 NVIDIA A100 Tensor Core GPU 上的運行速度是在 CPU 上的 43 倍，而成本卻只有四分之一。NVIDIA NCCL 庫可加速 GPU 系統(tǒng)之間的通信，使獲得結(jié)果的速度再提升 15%。

Zenotech 在 NVIDIA GPU(左圖中的綠色)與 CPU(藍(lán)色)以及帶有和不帶有 NCCL 庫的 GPU 集群(右圖)上進(jìn)行了 zCFD 基準(zhǔn)測試。

Standingford 表示，根據(jù)測試結(jié)果，在 CPU 上耗時 5 小時以上的工作在 GPU 上只需不到 50 分鐘。細(xì)致分析風(fēng)的微妙影響并在一天內(nèi)完成報告，“引起了人們的關(guān)注”。

他在該項目的報告中總結(jié)：“現(xiàn)在整個行業(yè)都能用得起和用得上高保真模擬風(fēng)能項目所需的工具和算力?！?/p>

減少碳排放，緩解氣候變化

Farah Hariri 負(fù)責(zé)幫助 NVIDIA 客戶實現(xiàn)凈零排放轉(zhuǎn)型。作為該團(tuán)隊的技術(shù)負(fù)責(zé)人，她指出風(fēng)能發(fā)電是減少碳排放最大且最具成本效益的途徑。

“ zCFD 通過對尾流相互作用和堵塞效應(yīng)進(jìn)行建模，幫助風(fēng)電場以最小的安裝成本獲取最大的能量。”

Everose 是該項目中與 Zenotech 合作的咨詢公司。該公司的合伙人 Richard Whiting 表示，這種快速而詳細(xì)的分析降低了投資者的風(fēng)險，使風(fēng)電場在經(jīng)濟(jì)效益上比傳統(tǒng)能源更具有吸引力。

展望未來，Whiting 預(yù)計，到 2030 年全球風(fēng)電場的規(guī)模可能超過 2100 吉瓦，相比 2020 年增長 3 倍。這將給許多領(lǐng)域帶來更多的機(jī)會。

他還補充道：“我們預(yù)計未來的項目將使用更大的渦輪發(fā)動機(jī)陣列，所以建模的難度也會越來越大?！?/p>

緩解氣候變化領(lǐng)域迎來更多商業(yè)機(jī)會

Zenotech 幫助許多可再生能源項目落地，這也讓公司業(yè)務(wù)一帆風(fēng)順。

在得到 SSE 的分析結(jié)果后，該公司已參與了至少 10 個項目的風(fēng)電場或渦輪發(fā)動機(jī)設(shè)計工作，這些項目均位于歐洲和亞洲?，F(xiàn)在，Zenotech 有一半的業(yè)務(wù)拓展到英國之外。

隨著公司擴(kuò)張，Zenotech 也在重新審視其在航空領(lǐng)域的根基，推動無人機(jī)和空中出租車等新型業(yè)務(wù)的發(fā)展。

多管齊下

卡迪夫機(jī)場正在支持新興公司開展現(xiàn)場試驗，這些公司在云端 GPU 上使用 zCFD 來預(yù)測城市環(huán)境中的風(fēng)向變化，從而制定安全、高效的路線。

Standingford 表示：“這種方法使用當(dāng)前的空域管理來規(guī)劃空中出租車、機(jī)場自動安檢等未來的服務(wù)，十分具有前瞻性。”

“小型飛機(jī)平臺出現(xiàn)了大量創(chuàng)新，我們正在與領(lǐng)先的平臺制造商和英國的主要站點開展合作。”

這也是 Zenotech 把握風(fēng)向、順勢發(fā)展的途徑。

原文標(biāo)題：好風(fēng)憑借力：高性能計算代碼推動可再生能源行業(yè)的發(fā)展

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審核編輯：湯梓紅