風電市場一直暗流涌動。
　　最新消息是，科技巨頭谷歌公司的產(chǎn)品研究部門GoogleX負責人對外表示，他們研發(fā)的“發(fā)電風箏”有望在4月正式飛天。事實上，谷歌在2013年時收購了一家風力發(fā)電創(chuàng)業(yè)公司，宣布涉足風電。近10年，世界風電裝機年均增長31.8%，成為全球最具吸引力的新能源技術(shù)。
　　任何行業(yè)的競爭都已經(jīng)是全球性的。在國際科技巨頭搶灘風電市場的同時，國內(nèi)風電企業(yè)近幾年也在苦練內(nèi)功。其中，成立于2007年的國電聯(lián)合動力技術(shù)有限公司已經(jīng)成為全球第六大風電設備制造及整體解決方案提供商。“聯(lián)合動力的發(fā)展與風電設備及控制國家重點實驗室提供的技術(shù)支撐密不可分。”聯(lián)合動力總經(jīng)理、實驗室主任褚景春告訴科技日報記者。
　　風電設備及控制國家重點實驗室于2010年5月由科技部批準建設。該實驗室以風電設備及控制技術(shù)研發(fā)為中心，以研究解決我國風電產(chǎn)業(yè)重大共性、關鍵技術(shù)難題為主攻方向，以提高風電產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新能力及核心技術(shù)競爭力為責任，為我國風電產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)從“技術(shù)引進”到“技術(shù)引領”的跨越奠定堅實基礎。
　　瞄準行業(yè)共性問題 攻克風電核心技術(shù)難題
　　我國的風力發(fā)電始于20世紀50年代后期，初期主要是為了解決海島和偏遠農(nóng)村牧區(qū)的用電問題，重點在于離網(wǎng)小型風電機組的建設。上世紀70年代末，我國開始進行并網(wǎng)風電的示范研究，并引進國外風電機組建設示范風電場，1986年，我國第一座風電場——馬蘭風力發(fā)電場在山東榮成并網(wǎng)發(fā)電，成為了我國風電史上的里程碑。
　　“大概在2002年左右，我國開始大規(guī)模發(fā)展風電，但當時的功率比較小，大部分是定速、定槳的設備，設備以進口為主，更重要的是，國內(nèi)風電設備制造企業(yè)并不掌握核心技術(shù)。”聯(lián)合動力副總經(jīng)理、實驗室常務副主任馮健告訴科技日報記者。
　　進口設備價格昂貴、核心技術(shù)缺失制約企業(yè)發(fā)展及后續(xù)服務……這些因素使得國電聯(lián)合動力成立之初就瞄準風電設備核心技術(shù)的消化吸收進而自主研發(fā)。這也是此后依托聯(lián)合動力成立風電設備及控制國家重點實驗室的初衷。
　　“風電機組制造技術(shù)涉及力學、機械制造、電力電子、電力系統(tǒng)、自動控制、材料等多個專業(yè)學科，依托聯(lián)合動力，重點實驗室在風電機組整體設計、風輪葉片氣動性能和新材料應用研究、風電機組控制系統(tǒng)及并網(wǎng)技術(shù)、機組降載優(yōu)化等方面做了大量基礎研究，使我國風電機組制造技術(shù)由過去主要靠引進發(fā)展到引領，并掌握了關鍵核心技術(shù)。” 褚景春說。
　　基礎研究支撐風機設備全產(chǎn)業(yè)鏈
　　“風電機組控制的一大挑戰(zhàn)在于風作為一次能源的存在形式具有不穩(wěn)定特性，風向、風速都處于多變狀態(tài)，風電機組控制系統(tǒng)設計時要考慮對這種不穩(wěn)定性的適應能力，比如在山地風場就會經(jīng)常出現(xiàn)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(fā)電量。另一方面，風電機組作為一個巨大的旋轉(zhuǎn)設備受到動態(tài)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(xiàn)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。”馮健說，在這方面，重點實驗室應用仿真和測試技術(shù)，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(fā)的降載技術(shù)，使得風機的支撐結(jié)構(gòu)塔筒的重量比初步設計減少了30噸。這意味著業(yè)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(zhuǎn)化為機械能的效率;同時在葉片結(jié)構(gòu)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(lián)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(shù)風力機專用翼型氣動數(shù)據(jù)庫，并對原有氣動力數(shù)據(jù)進行修正，完成大尺度葉片氣動外形設計與優(yōu)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(chuàng)新方案，所設計的葉輪最大氣動功率系數(shù)達到0.506，整機最大風能利用系數(shù)達到0.48以上，均達到國際領先水平。首次在國內(nèi)第一臺自主研發(fā)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。