2017年11月22日~24日，中國農機工業(yè)協(xié)會風能設備分會主辦的“2017全國大型風能設備行業(yè)年會暨產業(yè)發(fā)展論壇”在浙江杭州召開，中車株洲電力機車研究所有限公司（下稱“中車風電”）專家蔣紅武發(fā)表了“數字化驅動風電創(chuàng)新”的主題演講，中車風電推出“基于用戶體驗優(yōu)化的企業(yè)數字化生態(tài)模型”的概念，獲得行業(yè)廣泛關注。

在主題演講中指出，低風速風電機組代表著更大的風輪直徑，以獲得更多的能量捕獲，在高風剪切的地方豎立更高的塔架，以獲得輪轂中心高度更大能量的捕獲。但是，對于風電整機商來說，增大風輪直徑和采用更高的塔筒高度都會帶來載荷和成本的劇增。這與日益下降的投標價格之間的矛盾將愈加顯現，蔣紅武認為，要想保持風電產業(yè)的良性發(fā)展，實現各方面的平衡，必須依靠產業(yè)突破和技術創(chuàng)新。

智能風電：數字化驅動產業(yè)鏈創(chuàng)新

幾年前，德國啟動工業(yè)4.0，中國也推出中國制造2025加快工業(yè)化進程，到最近提出從智能制造到智能創(chuàng)造。中車株洲所秉持在“一帶一路”的發(fā)展引領下，堅持同心多元化的發(fā)展，在風電產業(yè)集聚了優(yōu)質成熟的產業(yè)鏈，整合多方資源打造以智能設計、智能制造、智能試驗和智能運營為四核心的數字化風機，推動產業(yè)鏈的創(chuàng)新升級。

在整機廠投標時，須提供不同的塔筒高度、不同的風輪直徑以及不同的風場等級等定制化設計需求。然而這些組合極大地增加了風電機組的設計難度，而且不能采用標準化機組來應對市場競爭。以前都是兩三年出一個新產品，現在一年、半年就要推出新品。蔣紅武指出，針對市場定制化的需求，只有以數字化風機為核心的智能設計進行不斷創(chuàng)新，才能滿足市場定制化的需求。

現在之所以風電整機的質量問題頻出，因為風電是一個重工產業(yè)，在裝配等方面都是靠人力進行組裝施工控制，這也是在制造過程中存在的潛在生產制造風險。人的操作很難保證裝配的一致性，而通過智能化的制造手段，如同汽車產業(yè)全自動生產線一樣，通過機器人進行關鍵工序的精準操作，才能使施工水平和質量控制達到新的階段，從而提高風電機組的可靠性。

另外，以風電機組柔性的系統(tǒng)配置為基礎，搭建智能試驗數據體系，集成傳感、采集和分析、機器自學習等數據，建立試驗分析與產品反饋的有機共同體，徹底轉變部件、樣機測試和風電機組的數據管理的零散化現象，確保風電機組運行的狀態(tài)是否在預設的范圍內，方能形成風電機組的設計閉環(huán)。

智能設計、智能制造和智能試驗三者結合，形成了統(tǒng)一的智能化生產體系，還需要搭配智能化的管理體系，才能滿足成本、質量以及交付等各個運行環(huán)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的正常運行，有效地保證風電全生命周期運行的高效化。

集成系統(tǒng)：全生命周期無縫循環(huán)

傳統(tǒng)的設計過程和數據分析在每個階段都是碎片化的管理。為此，蔣紅武認為首要任務是打造系統(tǒng)設計平臺，從風資源評估到系統(tǒng)方案設計，到載荷分析、部件設計、結構優(yōu)化，使得各個環(huán)節(jié)模塊化，將有效的數據流動起來，并整合試驗體系，快速響應樣機以及現場運行的風電機組出現相應的問題，第一時間解決并指導優(yōu)化產品設計，完成設計前端與產品終端形成完整的閉環(huán)。只有利用各階段產生的數據，通過集成的系統(tǒng)設計平臺，將各開發(fā)階段的資源或者數據有效地進行整合和鏈接起來，才能真正使風電機組達到智能化的高度。

蔣紅武特別強調，在產品的開發(fā)過程中，特別是數字化系統(tǒng)設計平臺研制前期，非常需要一個完整的數字化試驗體系對集成設計和線下產品進行全面和可靠的測試和驗證，保障設計平臺的準確性以及風電機組產品的安全?，F在中車有軌道交通的核心CNAS實驗室，包括樣機測試，以及材料實驗室、EMC實驗室、齒輪箱疲勞實驗室、全功率實驗室等等。將運行的狀態(tài)數據、機組的設計數據、機組的試驗數據等有效資源整合起來，建立數據中心，反饋到整機運行過程中，進行機組的智能化運行自適應調整，提高機組的發(fā)電量。

數字化風機技術基于試驗平臺和虛擬仿真平臺構建風電機組的智能運行體系，通過云計算中心和大數據處理，將最佳參數和機組可靠的運行狀態(tài)反饋到機組，再根據機組的狀態(tài)進行自適應參數優(yōu)化系統(tǒng)設計平臺，將每個關鍵設計位置的資源進行整合集成，獨立存在于設計鏈且支撐跨部門跨領域協(xié)同工作，形成“設計-產品-試驗-設計”全生命周期無縫循環(huán)的集成模塊化開發(fā)流程為產品的可靠性保駕護航。

產業(yè)升級：描繪數字化生態(tài)地圖

作為供需關系的未得利益方，業(yè)主最關心的始終是能否獲取一臺具備經濟效益的風電機組，即穩(wěn)定的運行品質和優(yōu)秀的發(fā)電性能。蔣紅武針對這一需求，詳細描述了中車風電數字化風機研發(fā)思路。首先，我們通過智能算法，將國內風電資源進行了數字化整合，對風速、空氣密度、海拔高度和風功率密度進行宏觀分析，獲得數字化的風資源分布地圖。其次根據這些風資源選址數據，我們通過集成的系統(tǒng)設計平臺，聯(lián)合協(xié)同制造平臺，包括風機管理和PLM、SPM、SCM等系統(tǒng)，將上千種物料和不同的供應商進行資源整合，對適應不同風場的風機進行相應的管控。最后結合現在商業(yè)化的CFD、CAD和CAE方面的仿真，進行部件結構設計和系統(tǒng)性能設計的循環(huán)優(yōu)化，實現面向對象CAX集成設計，完成參數化建模、虛擬裝配、結構仿真計算和拓撲優(yōu)化，最終打通虛擬設計到虛擬制造，到現實的集成。只有打通了虛擬設計優(yōu)化和現實制造集成，才能反映機組系統(tǒng)的真實狀態(tài)，才能做到風機動態(tài)選址和參數實時優(yōu)化，才能使機組在每個階段發(fā)揮不同的長處，在每個階段都處于最佳的運行狀態(tài)。

最后，蔣紅武認為，數字化生態(tài)地圖是中車風電產業(yè)鏈數字化徹底轉型后的最終藍圖，包括智能的研發(fā)、智能的生產、智能的運維體系，這些體系結合起來，才能使風電機組智能化水平達到新的境界。

在制造業(yè)中，相互關聯(lián)的、智能的機器可以通過數字技術相互溝通，并自主確定最佳的生產和修復路徑，讓虛擬模型與現實風電機組有機融合，使整個設計流程成為一個按照既定節(jié)奏行走的時鐘，嚴謹又自由。這意味著會導致傳統(tǒng)制造方式的根本性變化，將促進風電企業(yè)數字化轉型，給行業(yè)帶來跨越式發(fā)展。隨著“中國制造2025”的推進和“智能制造十三五規(guī)劃”的發(fā)布，數字化工廠是邁向智能制造的必由之路，而基于虛擬現實仿真技術與產業(yè)集成自動化技術的風電數字化技術，將促進風電產業(yè)鏈快速轉型。