四月的福建福清興化灣，陣陣海風(fēng)勁掠而過。一排排風(fēng)機立于海天之間，徐徐轉(zhuǎn)動的風(fēng)葉成為一道亮麗的風(fēng)景線。

岸上的福建三峽海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)園內(nèi)，16兆瓦海上風(fēng)電機組正在靜待指令，準(zhǔn)備奔赴海域，展翼“捕風(fēng)”。

全球單機容量最大、葉輪直徑最大、單位兆瓦重量最輕……這個“海上巨人”，是中國長江三峽集團有限公司與新疆金風(fēng)科技股份有限公司(以下簡稱金風(fēng)科技)聯(lián)合打造的超級大風(fēng)機。它的葉輪直徑為252米，相當(dāng)于4架波音747的翼展長度，環(huán)繞一周的掃風(fēng)面積相當(dāng)于7個標(biāo)準(zhǔn)化足球場的面積總和，機組滿發(fā)1天即可滿足3.6萬個家庭一天的用電量。

惟海上之清風(fēng)，取之無禁。依靠強大的自主創(chuàng)新能力，中國“捕風(fēng)人”勇闖研發(fā)、制造、安全三關(guān)，將海上風(fēng)機不斷推向“大”時代。

研發(fā)關(guān)：精準(zhǔn)把住風(fēng)機“脈門”

要把動輒百米高的風(fēng)機造出來，第一步就是模擬、仿真。

通過仿真，科研人員能夠直觀地看到風(fēng)機大概的模樣，并逐步找到可能存在的設(shè)計缺陷。尤其是3D立體模型，既能未建先知，又可一目了然，成為風(fēng)機設(shè)計研發(fā)的關(guān)鍵一環(huán)。

不過，鮮為人知的是，能讓風(fēng)機精準(zhǔn)預(yù)演的工程軟件，并不是國內(nèi)風(fēng)電廠商所擁有的“利器”。時至今日，風(fēng)機的大型通用商業(yè)軟件仍被國外壟斷。

說是通用，卻并非傳統(tǒng)意義上的開源。“它就像一個黑匣子，只告知計算結(jié)果，不提供分析過程。”金風(fēng)科技研發(fā)代表高亞州告訴科技日報記者，基于安全、權(quán)威的考量，第三方認證機構(gòu)只認可為數(shù)不多的幾個“知名”軟件的計算結(jié)果。

沒有強大的仿真能力就沒有穩(wěn)定可靠的機組可言。面對并不友好的行業(yè)發(fā)展環(huán)境，金風(fēng)科技下決心、開先河，研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的風(fēng)電整機仿真軟件。

從底層設(shè)計軟件開始，金風(fēng)科技投入大型實驗平臺，做相互之間的校驗，讓數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性更高，仿真能力更強。

2022年1月，16兆瓦海上風(fēng)機正式開始研發(fā)，自主仿真軟件也已迭代成熟。長達123米的葉片在自主研發(fā)軟件和國外通用軟件上同時校核，仿真結(jié)果讓科研團隊倍感振奮——“總體指標(biāo)一致，部分指標(biāo)更優(yōu)”。

“這一步至關(guān)重要!”高亞州說，要知道，中國海域的風(fēng)速、浪流、地基與風(fēng)電發(fā)達的北歐差異巨大，國際通用軟件只能給出寬泛合理的范圍，而要精準(zhǔn)把住中國風(fēng)機的“脈門”，還得靠國產(chǎn)仿真軟件的突破。

制造關(guān)：涉入葉片“無人區(qū)”

120米級葉片，有40余層樓的高度，也是單支16兆瓦海上風(fēng)機葉片的長度。它的誕生，一舉刷新了全球風(fēng)機葉片的紀(jì)錄，預(yù)示著中國風(fēng)機葉片的制造真正進入“無人區(qū)”。

葉片看起來簡單，實際上設(shè)計和制造非常復(fù)雜。從外形上看，葉片就像一個懸臂梁，一端固定、一端自由，貌似剛性十足，但風(fēng)吹來以后，會向背面彎曲，而且葉片越長彎曲越大。

打造一款能抗彎的海上風(fēng)機葉片，在大型化的同時，還要足夠輕質(zhì)、高強度、可靠性好，這對葉片的材料、設(shè)計和加工工藝等提出了更高的要求，也注定不是一片坦途。

葉片攻堅恰是新冠疫情形勢嚴(yán)峻之時。時間緊、任務(wù)重，為了改進葉片工藝，封閉起來搞研發(fā)的成員之間恨不得見面就要“打架”，因為每個環(huán)節(jié)都想實現(xiàn)最優(yōu)化，有爭論、有分歧。

歷經(jīng)3個月攻關(guān)，首支16兆瓦海上風(fēng)機葉片終于成形。當(dāng)葉片被架上檢測平臺時，所有研發(fā)人員精神緊繃，期待著它的表現(xiàn)——

只見固定在葉片上的鋼絲繩持續(xù)下拉，葉片開始彎曲變形，10萬牛的力落在葉片上，變形幅度最大達到30米。在現(xiàn)場，研發(fā)人員都能聽到葉片加載時鋼絲繩卷曲發(fā)出的“吱吱”聲音。

一個小時的加載和卸載，葉片檢測一次過關(guān)。但追求極致的研發(fā)人員仍不滿意，他們想讓葉片更加完美。

不斷迭代，反復(fù)修正，又是一個月的艱苦磨煉，16兆瓦海上風(fēng)機葉片順利通過極限測試。至此，我國自主研發(fā)和制造的全球最長的風(fēng)機葉片經(jīng)受住了極端工況的考驗，開啟了挑戰(zhàn)更長紀(jì)錄的新征程。

安全關(guān)：自主控制風(fēng)機“大腦”

隨著海上風(fēng)電逐漸向深遠海域進軍，智能化超大容量機組的發(fā)電優(yōu)勢和經(jīng)濟優(yōu)勢越發(fā)明顯，但安全風(fēng)險也進一步突出。

看著辦公桌上的風(fēng)機模型，金風(fēng)科技控制軟件研發(fā)代表丁國棟用力一撥，葉片飛速轉(zhuǎn)動起來，忽然“撲通”一聲，機頭帶著葉片掉到了桌面上。

“如果這是在風(fēng)電場，就是一次嚴(yán)重的‘飛車’事故。”丁國棟對記者說，“我們努力實現(xiàn)自主研發(fā)國產(chǎn)PLC(可編程控制系統(tǒng))，就是要讓這樣的‘撥動’不會在大型海上風(fēng)機上發(fā)生。”

為了實現(xiàn)這個目標(biāo)，2016年起，金風(fēng)科技即向國產(chǎn)化PLC發(fā)起科研攻關(guān)，一方面在軟件上自主研發(fā)工業(yè)級遠程采集與控制模塊，另一方面著手硬件設(shè)備的替代性研究。

短短3年時光，金風(fēng)科技的部分軟件模塊開始試水國產(chǎn)化應(yīng)用。此后，國產(chǎn)風(fēng)電PLC產(chǎn)品成功在新疆達坂城風(fēng)電場樣機上掛機運行，國產(chǎn)自主可控風(fēng)電PLC產(chǎn)品在關(guān)鍵軟硬件上均實現(xiàn)突破，進一步夯實了安全屏障。

黨的二十大報告明確指出，“我們要推進美麗中國建設(shè)”“協(xié)同推進降碳、減污、擴綠、增長，推進生態(tài)優(yōu)先、節(jié)約集約、綠色低碳發(fā)展”。

如今，16兆瓦海上風(fēng)機正在測試配置國產(chǎn)PLC。遍布在風(fēng)機上的數(shù)百個傳感器、激光雷達如同“神經(jīng)末梢”，將與國產(chǎn)“智慧大腦”協(xié)力配合，共同驅(qū)動著“海上巨人”，和風(fēng)而立，化風(fēng)為寶!