Задача
Площадку под ветропарк нельзя выбрать по средней скорости ветра. Нужно одновременно держать в голове направление потоков и их сезонность, рельеф, взаимное влияние генераторов, ограничения участка, доступ к дорогам и расстояние до точки подключения к сети. Каждый фактор по отдельности считается, но их комбинаций слишком много.
На практике варианты сравнивали вручную, и это давало два плохих исхода. Первый — время: сравнение множества вариантов вручную его съедает. Второй — качество: человек быстро останавливается на конфигурации, которая выглядит аккуратно на карте, но энергетически проигрывает — например, из-за того, что ряды ориентированы не относительно преобладающего ветра и часть машин работает в следе передних.
Решение
Географическая модель. Поверх базовой карты Google собраны тематические слои: скорость и направление ветра на разных высотах, рельеф и уклон, границы участков, дороги, линии электропередачи, населённые пункты и зоны, где строительство ограничено. Слои приведены к одной системе координат и включаются по отдельности, когда нужно разобрать конкретный фактор. Пользователь выделяет полигон прямо на карте или загружает готовые границы; система строит внутри рабочую сетку, вычитает запрещённые и технически непригодные зоны и считает ветровой потенциал каждой оставшейся точки.
Каталог оборудования. Для модели турбины хранятся номинальная мощность, диаметр ротора, высота башни, рабочий диапазон скорости ветра, кривая мощности, минимальные расстояния и требования к площадке. Ожидаемая годовая выработка считается по распределению скоростей ветра и кривой мощности конкретной машины, с поправками на плотность воздуха, техническую доступность, электрические потери и сезонность ветрового режима. В одном проекте можно смешивать несколько типов генераторов и сравнивать варианты по мощности, количеству установок и стоимости.
Модель следа. Каждый ветрогенератор оставляет за собой область сниженной скорости и повышенной турбулентности. Для её расчёта применяется модель следа типа Jensen/Park: направление и длина следа зависят от розы ветров, диаметра ротора и расстояния между установками, а пересекающиеся следы нескольких турбин объединяют свои потери. Именно этот блок отделяет валовую мощность от чистой выработки парка: две схемы с одинаковым числом турбин дают разный результат в зависимости от ориентации рядов относительно преобладающего ветра.
Оптимизация выбранного участка. Пользователь задаёт границы, допустимые модели, целевую мощность и ограничения. Оптимизатор подбирает количество, типы и координаты турбин. Жёсткие правила запрещают выход за границы, нарушение минимальных расстояний и установку в исключённых зонах; целевая функция взвешивает годовую выработку, потери следа, длину внутренних кабелей, доступность подъездов и стоимость оборудования. Задача нелинейная, поэтому решается генетическим алгоритмом: вариант размещения кодируется набором координат и моделей, комбинации скрещиваются, мутируют и отбираются по расчётной эффективности, а лучшие решения дополнительно уточняются локальным поиском.
Обратная задача: участок под конфигурацию. Пользователь задаёт желаемое количество и модели турбин, мощность или предел бюджета. Система просматривает доступные территории, отсекает неподходящие по ветру и ограничениям, а затем запускает размещение на наиболее перспективных площадках. Результат — ранжированный список участков по ожидаемой выработке, коэффициенту использования мощности, потерям и удалённости от инфраструктуры.
Ручной режим на той же модели. Турбины можно расставлять и двигать прямо на карте — после каждого изменения пересчитываются следы, выработка и ключевые показатели. Проекты сохраняются версиями, поэтому автоматический вариант и авторскую конфигурацию инженера можно сравнить в одинаковых условиях, а не на глаз.
Результаты расчёта. Для каждого сценария формируются карта размещения, координаты установок, спецификация оборудования, ожидаемая годовая выработка, коэффициент использования мощности и структура потерь — отдельно показаны потери от взаимного затенения, ограничения участка и расстояния до точек подключения. Сравнительный отчёт сопоставляет несколько участков или конфигураций по энергетике и стоимости, а данные и координаты выгружаются для инженерного обследования и финансовой модели.
Результат
Ранний выбор площадки перестал быть ручным перебором и стал воспроизводимым расчётом. За один короткий цикл пользователь проходит путь от карты и исходных ограничений до нескольких просчитанных вариантов ветропарка: где ставить турбины, какие модели брать, какую выработку ожидать и как изменится результат при другой площадке или конфигурации.
Автоматический оптимизатор и ручной редактор работают на одной энергетической модели, поэтому их результаты сравниваются честно: инженер проверяет машину и собственную схему в одних и тех же единицах.
