十年筑梦 创新引领——国电科环集团联合动力公司实施创新驱动发展战略纪实

在西藏世界最高海拔4700米的风电场，在江苏、湖北、湖南、广西等典型低风速省份的原野上，在广东珠海的浅海区，在许许多多的平地和山巅，甚至远在万里之外的非洲大陆广袤无际的原野上，印有“联合动力”字样的高大风车一排排笔直站立在天地之间，像魁梧的守卫者，转动着洁白的叶片，将风能转化为电能，默默守护着蓝天。

作为我国风电装备制造行业的引领者，科环集团联合动力公司十年如一日，坚持创新驱动发展战略，重点研究、开发行业发展中的“难点”、“痛点”和“热点”问题，有效支撑风电产业发展。

解“痛点”——自主创新破解“上网”难

发展风电是世界各国推动能源转型的重要举措。我国风电存量和增量装机均居世界首位，但是风电特有的随机性和波动性对电网安全稳定运行带来巨大挑战，一直是制约行业发展的一大“痛点”。

为此，联合动力发明“一种风电场功率协同控制方法及其系统”（专利号：ZL 201510590051.9），增强风电对电网出力支撑, 解决频率越限问题，有效提升风电消纳能力。

该专利针对集群风电机组，发明一种基于风能-风电机组-风电场-电网信息的功率协同控制方法和系统，提出融合尾流预测和智能分群的多约束多目标功率优化策略，实现风电场有功功率最大化，并利用自学习方法提高了控制方法的适应能力。

据联合动力研发中心相关负责人介绍，该专利从电源侧解决了风电场系统建模、尾流协同控制等难题，是风电场整场功率协同控制和安全并网的共性关键技术。依托获奖专利技术形成的风电整体解决方案，已全面应用于1.5兆瓦、2兆瓦、3兆瓦、6兆瓦系列风电机组。

“未来，本专利方法可延伸应用于随机波动的新能源控制领域，市场前景广阔。”上述负责人表示。

2018年，该专利获得中国专利金奖，创造了我国风电企业获得国家级奖励的记录。

破“难点”——十年筑梦剑指低风速

众所周知，我国中东南部地区属典型低风速地区，位于电力负荷中心，电网接入条件好，加快开发该地区风资源也是我国《能源生产与消费革命战略》明确的主攻方向。

但与之相对应的是，低风速风资源多在丘陵、山地，平均风速低，风速风向变化快，具有能量密度低、湍流强度高的特征。要求风电机组必须提高能量捕获能力，特别是要能承受随机性的交变气动冲击，常规机组已不再适用。

因此，针对性研发低风速风电机组成为摆在所有风电企业面前的难题，这在国际上尚无先例，自主创新所面临的难度极大。

联合动力迎难而上，依托国家“973”和科技支撑计划等科技项目，针对“高效低风速风电机组关键技术研究与应用”进行产学研协同攻关，坚持自主创新，开始了历经10年的艰苦求索，在低风速风电机组的设计方法、轴承研制、运行控制以及评估诊断等四个方面取得重大突破。

创建了低风速机组叶片-整机一体化设计技术，实现了设计方法从分裂孤立向全局寻优的根本性转变，使年平均风速低至4.5ms的风资源具备开发价值；研发了低速重载风电轴承设计及制造关键技术，开发了预装置换“负游隙”控制技术，滚道摩擦力矩差值控制在10%以下，比国外产品的15%更精准，实现了偏航轴承和变桨轴承制造核心技术的突破；研发了低风速机组降低机械载荷和提升风能捕获的控制技术，实现了低风速机组在不同风况环境下最大风能利用；研发了低风速机组关键部件载荷评估和健康状态预测技术，提升了机组运行安全可靠性。

《高效低风速风电机组关键技术研发和大规模工程应用》项目形成了一批具有自主知识产权的技术成果，获得授权发明专利61项，编写国家标准6项，发表SCI和EI论文53篇，以第一完成单位及第一完成人获得2018年国家科技进步二等奖，成为近十年来国内首个以风电装备制造商身份作为第一完成单位及第一完成人获此奖励的企业。

聚“热点”——自主创新驱动高质量发展

十年辛苦不寻常。联合动力坚持自主创新之路，一路攻坚克难，取得了不俗的成绩，在低风速领域应用推广与效益情况也印证了他们的成功：项目研发的机组性能优异，实现大规模工程应用，已广泛应用在14家电力集团的115座风电场，遍布23个省区，累计并网5051台、容量8202兆瓦；项目研发成果实践了“中国制造”走出去，163台共245兆瓦机组出口南非,已全部并网发电，是我国出口海外最大风电项目；项目研发成果取得了显著的经济效益和社会效益，近三年项目新增销售收入216 亿元，机组年发电量143亿千瓦时，年等效减排二氧化碳1247万吨。

成功背后是企业创新体制作支撑。联合动力坚持以全球视野谋划和推动科技创新，加强“产学研用”合作，聚合科技资源，使得系统性创新优势显现。

在搭建高层次创新平台方面，联合动力拥有两个国家级重点实验室和七个省部级科研平台，承担三项国家973课题、两项国家863课题、两项国家科技支撑项目，形成与中国科学院、清华大学、浙江大学、华北电力大学、中国电科院、德国Fraunhofer等院所产学研合作机制，累计申请专利1282项，拥有授权专利879项。

在打造规范化管理体系，研发成果引领行业发展。联合动力首创多学科协同的风电机组一体化设计平台，累计研发4个平台60款机型，适应90%风资源需求，使4.5m/s的风资源具备开发价值。2018年推出的2MW-140m柔塔重量轻35%-40%，发电量提升8%。2.2MW-132具备超大的扫风面积、高效的能量转换效率。3.2MW-141机型采用双模控制策略，在低风速段发电效率提升8%。谋划智能风电技术研发，完成WindEYE智慧服务系统开发，风电场数据传输速度提高50倍。研发风电场能量智能管理矩阵E-Matrix系统，调频响应时间小于0.6秒，获得我国首张风电场快速频率响应性能测试证书。

在形成协同研发合力方面，联合动力采用集成产品开发（IPD）模式，矩阵式项目组织结构、平台化产品开发策略，与产业链协同创新，推进部件标准化及模块化设计，一批设计冗余得到优化，关键部件机械载荷降低5%-25%。新产品可靠性大幅提高，2015年新出厂机组故障率低于0.008次/台天，处于行业领先水平。新产品开发效率提升，周期缩短50%，具备最高一年内推出16款新机型的能力，能够快速响应市场需求，支撑风电产业发展。

“创新是企业发展的灵魂。实施创新驱动发展战略，是把握高端装备制造业发展大逻辑的关键抉择。”联合动力董事长、总经理褚景春总结道，联合动力坚持自处创新走出了一条创新驱动企业高质量发展的兴企之路。