新能源开发利用中的CAE仿真技术

一. 先来说说新能源定义

新能源：一般指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能，及海洋表面与深层之间的热循环等；此外，还包括氢能、沼气、酒精、甲醇等，随着常规能源的有限性以及环境问题日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。

近年来，全球新能源产业发展迎来了巨大的机遇和挑战，世界能源署（IEA）数据显示，以能源互联网智能技术、光伏应用终端、大规模风电消纳技术、氢燃料电池汽车、锂—氧电池、电动汽车动态无线充电技术、动力电池的系统管理技术等为代表的新能源研发和利用正受到越来越多的关注。 

二. 我国新能源发展面临的问题

在我国，核能、风能、水能、太阳能等新能源在能源结构中占据着一定比例，核电在建规模居全球第一，在运核电装机规模将居全球第三，同时也是太阳能电池生产第一大国和世界风电装机第一大国。

尽管我国新能源资源丰富，开发利用也取得了长足进展，但也面临着不少问题，其中包括：

1、政策
我国新能源的相关政策体系还不完整，新能源发展的政策缺乏配套性、衔接性，特别是缺乏细则。此外，各地政府缺乏相应的法律政策，不能很好地贯彻中央的政策，形成促进新能源产业发展的良好政策环境。

2、技术
在技术领域与国外先进技术水平仍有较大差距。在新能源几大关键技术和设备领域，我国都严重依赖国外，风机92%依靠进口；光伏发电所需的硅材料和设备90%依靠进口。当前流行的先进兆瓦级风电机组、生物质直燃发电的锅炉、太阳能光电所需要多晶硅原料等，高技术含量、高附价值的设备和材料也几乎全部依赖进口。关键技术的缺乏极大地阻碍了我国新能源产业竞争力的形成。

3、人才
按照新兴产业的发展规律，人才队伍培养和聚集至少需要20~30年的时间。虽然经过近几年的发展，我国在发展新能源方面已经具备了一定的人才队伍基础，但整个产业的高端技术研发、技术管理方面的复合型人才仍大量缺乏。

4、市场开发及标准
虽然我国已经制定了一些新能源产品的相关标准，但从整体上来说，缺乏系统的技术规范，尤其是缺乏产品质量国家标准、认证标准以及相应的法规和质量监督体系，影响了市场的扩大。同时我国新能源市场规模不大，与其成本过高不无关系。

在上述问题中，随着新能源应用逐渐被重视和开发，政策问题国家和地方正逐步制定各项扶植和鼓励政策，如新能源汽车补贴推广政策、光伏发电推广补贴、电动汽车充电基础设施规划等，人才和市场也在逐渐形成和完善，作为新能源应用的相关企业来说，最重要也是最关键的还是自身技术实力和研发创新能力的提高！

在新能源的开发和利用过程中，最重要也是最关键的一步在于新能源利用技术研发，抢得技术先机也就意味着抢占市场先机！

三. 新能源领域的CAE仿真应用

在新能源应用领域中，以近年来最热门的新能源汽车为例，其研发制造需要设计非常复杂可靠的下一代电气传动系统，但使用缓慢和低效的、反复样机试验的研制方法已不能满足快速设计的需求。

为了提高效率，缩短研发周期，工程师在研发环节引入先进的CAE仿真技术，来替代传统的反复使用物理样机验证方法，在汽车物理样机制造之前，就能有效地评估多个供选方案，进行许多假设分析研究，预测车辆在实际驾驶情况下的性能。

诸如比亚迪、力神等公司都已经拥有自己的成熟CAE仿真团队，有限元分析已经成为其产品研发流程中的一个重要环节，CAE在企业产品研发中逐步起到引领技术创新的作用。

1、降低产品成本
可以应用更低价的材料达到同样的设计性能要求。

2、产品认证
国内外企业如国轩、力神、天能、航盛电子、比克电池产品都要求提供CAE仿真报告。在提供的材料参数和工作情况完全准确的情况下，仿真的可靠性能高达90% 。

3、缩短产品开发周期
在产品开模之前，提前发现并解决设计问题。无需调动工程和产线人员反回 回样，改模。应用CAE提前发现问题并优化，能够让新产品1-2次开模便可通过设计标准，大大缩短产品研发周期。

4、提高产品性能及可靠性
CAE软件能模拟产品在未来工作环境的工作状态和运行行为，在设计阶段发现设计中的缺陷、并对其修改，并证实未来工程、产品性能的可行性和可靠性。

本文转自【有限元科技】