基礎研究支撐風機設備全產業鏈
“風電機組控制的一大挑戰在于風作為一次能源的存在形式具有不穩定特性，風向、風速都處于多變狀態，風電機組控制系統設計時要考慮對這種不穩定性的適應能力，比如在山地風場就會經常出現因風速和風向的急劇變化導致風電機組超速故障或頻繁對風偏航，既影響機組安全運行又影響發電量。另一方面，風電機組作為一個巨大的旋轉設備受到動態載荷的影響非常復雜，為了克服沖擊和疲勞載荷，風電機組本體各部件、塔筒和基礎要有足夠的強度，如何實現載荷的精準把握，在成本和安全之間尋求最佳平衡點，也是一個重要課題?！瘪T健說，在這方面，重點實驗室應用仿真和測試技術，不斷探索，最終尋求出解決方案。

以2兆瓦115機型為例，他們通過自主研發的降載技術，使得風機的支撐結構塔筒的重量比初步設計減少了30噸。這意味著業主對每臺機組的投資成本降低約30萬元，以一個5萬千瓦的風場為例，其建設成本則可減少800多萬元。

隨著風電機組單機容量的不斷增加和低風速市場的開拓，風電機組的葉片越來越長、越重，相應的是，運輸及安裝都面臨更高難度。因而，一方面要研究高效翼型，提高風能轉化為機械能的效率;同時在葉片結構和材料方面要有突破，比如分段葉片的設計、碳纖維材料的應用等就成為一個重點。在這方面，該實驗室聯合中科院相關科研單位，共同承擔了科技部863項目，開展了高效翼型的研究，通過建立高雷諾數風力機專用翼型氣動數據庫，并對原有氣動力數據進行修正，完成大尺度葉片氣動外形設計與優化，提高葉片的強度與剛度，降低葉片的重量，并且提出了葉片分段分離面的連接創新方案，所設計的葉輪最大氣動功率系數達到0.506，整機最大風能利用系數達到0.48以上，均達到國際領先水平。首次在國內第一臺自主研發的6MW機型上使用碳纖維來制造超大型葉片，此前的葉片材料主要是玻璃纖維。

實驗室還針對高海拔、寒冷地區等特殊氣候條件的風電機組設計進行了專門研究?！拔覀冄邪l的葉片防冰凍技術已經在貴州、山東等地應用，一個冬天的測試證明效果很好?！瘪T健說。

尤其值得一提的是，該實驗室承擔了科技部863項目——“超大型超導式海上風電機組設計技術研究”，是國內首次涉及10MW級以上風電機組設計的項目，屬于科技部“十二五”期間重點科技項目?？紤]目標機組12MW超大容量的特點，項目采用了超導式直驅發電機的技術路線，發電機的設計效率達到96%，重量比同容量永磁同步發電機減重30%以上。同時，考慮該機組兼具“超大容量”及“海上風電”的特點，課題還完成了海上風電機組高可靠性設計，目標為實現年度計劃維護一次，最大程度減少機組的非計劃停機。在主控系統設計中采用了基于支持向量機技術的陣風判斷和先進監測系統設計等一系列創新性的新技術。這些成果將顯著提升我國風電機組設計水平，使我國風電機組設計的創新能力和國際競爭力躍上一個新臺階。

打造數字化風電場助設備制造商轉型
在風機產能總體過剩，行業洗牌接近尾聲的情況下，風電服務市場已經成為各方逐鹿風電產業的“第二戰場”。而決定輸贏的關鍵也從能否提供更便宜的價格變為能否擁有性能、質量和服務的綜合實力。

在國電聯合動力北京本部的運行技術中心，偌大的“云平臺”顯示屏上，分布在世界各地的國電聯合動力機組運行情況一覽無余。技術人員介紹說，一旦有設備出現問題，通過“專家在線會診—現場服務人員介入”模式，國電聯合動力后臺技術專家與現場服務人員實現無縫對接，提升了現場問題分析判斷和處理的快速響應能力。

“以前風場出故障了，工作人員需要去現場才能發現問題，而在數字化風電場，我們遠程就能看到。隨著實時狀態診斷模塊的不斷開發完善，我們可以對風電機組各部件的亞健康狀態及時發現，在風小的時候集中處理，最大程度上減少發電損失?！瘪T健說。

有數據顯示，目前全國每年需要風機1800萬千瓦，產能過剩約在40%左右，在這種情況下，未來風電整機制造業在競爭中利潤不斷降低，風電制造企業一方面要靠科技創新突破來根本上提高利潤空間，而服務市場的拓展將成為企業持續盈利的關鍵。