本報記者 符曉波

　　經過持續(xù)10余年的基礎研究，由中國企業(yè)自主研發(fā)的世界風電領域第一個實時數字孿生技術誕生了。日前，研發(fā)這套數字孿生技術的新疆金風科技股份有限公司（以下簡稱金風科技）首席科學家霍江明接受了科技日報記者的采訪。他表示，這項重大突破實現了快速驗證任何新型理論技術算法是否靠譜的創(chuàng)新路徑，將風電設備研發(fā)完全建立在中國自己的理論基礎上，為世界清潔能源利用貢獻出中國智慧。

　　從“交學費”到做大做強

　　通俗地說，利用霍江明團隊開發(fā)的數字孿生風機模型和控制器及軟件，在一臺普通電腦就能同步仿真1000臺以上風機，可為風電并網提供智能調度、調頻調峰服務。這一理論投入應用后，可為整個風電制造實現數字化升級提供優(yōu)解，是推進風力發(fā)電機組數字化技術應用的首要創(chuàng)新技術之一。

　　從提出理論設想到驗證成果誕生歷時15年。力挺這一項目的金風科技董事長武鋼認為：“如果我們不注重基礎理論的自主研究，就扭轉不了照搬照抄的老路，缺乏理論支持的中國創(chuàng)新之路是走不遠做不大的。”

　　作為中國風電行業(yè)最早的制造企業(yè)，金風科技此前的研發(fā)團隊都是從國外引進先進風機，效仿西方技術，再進行量產。“金風定期都會收到一份來自國外公司的賬單?！被艚髡f，無論是風機硬件還是控制軟件，核心專利都掌握在德國、丹麥、荷蘭的大牌公司手中，企業(yè)每使用一項技術，都需要支付費用。

　　為從根本上扭轉這種局面，企業(yè)長期持續(xù)投入基礎研究。一開始霍江明計劃用3年時間，從自己熟悉的傳動理論入手，為大型風力發(fā)電機組設計出維護成本低、性能更好的齒輪傳動系統(tǒng)?？烧嬲善饋聿虐l(fā)現，這和空氣動力學、流體力學、電磁場學、結構動力學、自動控制等都有關聯(lián)，而將數字化科技應用于風機，在國內更是一片空白，沒有任何可參考借鑒的資料。

　　這對于理論成果曾在國際學術界都獲得認可的霍江明來說是個不小的打擊，也是這時候他開始認識到，“中國要想在世界風電領域有所貢獻，沒有捷徑可走”。

　　自立自強沒有捷徑，基礎研究是必經之路

　　“我們只有在前瞻性基礎研究、引領性原創(chuàng)成果上掌握主動權、話語權，才能從根本上扭轉處處跟跑的局面。”霍江明決定從零開始，從基礎研究著手，把風電設備的研發(fā)建立在自己創(chuàng)新的理論基礎上。

　　2008年，他選擇將風機控制策略作為突破口。風機精準控制一直是我國風電設備發(fā)展的瓶頸，由于這個短板，同樣功率的國產設備要比國外設備笨重、易損、效率低。作用在風機上的風時刻在變，是否有一種理論能精準描述這些變化，從而提高風機設計和控制的精確度？

　　帶著這樣的理論設想，霍江明學習了西方經典大型風機空氣動力學、風機結構動力學以及各種流派的核心控制技術和理論，“要想有所創(chuàng)新突破，先要把工業(yè)發(fā)達國家用將近100年才建立起來的理論掌握了才行”。

　　受錢學森、郭永懷等科學家在航空航天領域空氣動力學理論啟發(fā)，霍江明列舉了一系列創(chuàng)新指標，創(chuàng)造性提出“僅用幾個參數就能精確描述風機特性的控制策略”。這與由國外大企業(yè)壟斷的風機控制策略在理論和技術上都大相徑庭，許多身邊人都認為是“天方夜譚”。

　　在一片質疑聲中，金風科技高層決策堅持了自主創(chuàng)新的戰(zhàn)略方向，保證了霍江明科研團隊能專心做正確有價值的事情。理論創(chuàng)新“欲速則不達”，有了集團的鼎力支持，這次他暗下決心絕不妥協(xié)和放棄。

　　十年磨一劍，風電領域終于有了中國自主創(chuàng)新的理論基礎

　　從著手基礎研究開始，團隊加班到凌晨成為常態(tài)，研究復雜程度、艱巨程度遠超預期。

　　霍江明帶領團隊埋頭鉆研，一干就是十幾年，可創(chuàng)新理論和技術產品遲遲沒能上市，“算法抽象，驗證過程非常復雜，團隊長期不出成果，外人很難體會，企業(yè)越是無條件支持，我的內心壓力就越大”。

　　可喜的是，在霍江明想要放棄的前夕，團隊終于迎來令人振奮的革命性的突破。

　　2015年，霍江明團隊成功開發(fā)了國內第一臺完全自主的風機硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)；2019年，團隊在此基礎上進行了大規(guī)模升級，研發(fā)出具有自主知識產權的空氣動力學和結構動力學模型；2021年，全球風電行業(yè)第一個數字孿生風機誕生……

　　截至目前，霍江明此前定下的創(chuàng)新指標大部分得到實現和驗證。這些成果把風電設備的研發(fā)建立在中國自主創(chuàng)新的理論基礎上，將全面提升大機組設計、運行維護的水平，改變風電行業(yè)長期跟隨國外的被動局面。

　　武鋼表示：“霍江明多年來持之以恒、默默無聞堅持基礎科學研究的行為令人敬佩，他的成果使我們在國際風電技術研發(fā)裝備市場上越走越寬廣，也證明了只有基礎科學領先，才能促進技術的創(chuàng)新和領先?！?/p>

　　“真正屬于科學的東西不應該限定只能用在風電領域，應該是普遍適用的才對，對此我完全有信心?！被艚髡f。