科技日報記者 符曉波

20世紀80年代，“一年一場風，從春刮到冬”的新疆達坂城作為全國規(guī)模開發(fā)風能最早的實驗場，豎起了第一臺從丹麥引進的風力發(fā)電機。時隔三十多年后，數千臺國產自主研發(fā)風機擎天而立，與藍天白云相襯，和博格達峰交相輝映，形成一幅壯美畫面。

從學習引進世界先進技術到自主研發(fā)風電機組，再到逐步領跑行業(yè)，這里走出了中國風電行業(yè)最早的制造企業(yè)金風科技。多年來，金風科技首席科學家霍江明帶領團隊從基礎理論著手，把風電設備研發(fā)建立在中國自主創(chuàng)新的理論基礎上，從根本上扭轉了中國在世界風電領域處處跟跑的局面，實現中國風機設備制造高水平科技自立自強，為世界清潔能源利用貢獻出中國智慧。

每賣出一臺風機，就要給外國公司交一筆“學費”

“定期金風會收到一份來自國外公司的賬單，我很受觸動。”霍江明至今還記得2005年剛加入金風時的情景，當時企業(yè)要實現風電機國產化制造，但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。

加入金風前，霍江明并沒有風電行業(yè)經驗，一直在數字建模和齒輪傳動方面從事研究，力邀他加入金風的是新疆金風科技股份有限公司董事長武鋼。

回憶企業(yè)風機制造起步階段，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，武鋼希望霍江明能將自己的理論成果應用于風電制造，“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?！?/p>

加入金風后，自認為數學建模還可以的霍江明計劃用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)。可真正干起來才發(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，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。

與此同時，世界風電行業(yè)發(fā)展日新月異。當時德國研發(fā)的無齒輪箱風機已陸續(xù)占領市場，以此為代表的直驅風力發(fā)電技術被業(yè)界認可為風電領域最具成長前景的技術路線。

為緊跟行業(yè)趨勢步伐，2007年，金風科技向市場宣布要走直驅技術路線，并從德國引進樣機開始了中德聯合開發(fā)與國產化試制。

霍江明沒能等到自己的齒輪傳動系統(tǒng)問世，項目就被暫停了。這對于理論成果曾在國際學術界都獲得認可的霍江明是個巨大打擊，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?！?/p>

霍江明工作照（金風科技提供）

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，才不會被別人牽著鼻子走?！边@次打擊讓原本信心滿滿的霍江明冷靜下來，他決定從零開始，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)展的瓶頸制約，由于這個短板，同樣功率的國產設備要比國外笨重、易損、效率低。作用在風機上的風時刻在變，是否能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?！?/p>

基礎理論研究是關鍵技術的基礎，而所謂的創(chuàng)新則要用前人沒用過的方法做前人沒做過事。受錢學森、郭永懷等科學家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，霍江明團隊艱難前行。2011年，由于缺乏核心技術支持，國內風電企業(yè)從最多時的80多家剩不到20家，還有許多企業(yè)提出裁員?；艚饕步拥搅思瘓F的電話，要求提供團隊“裁員優(yōu)先級名單”。

“搞研究搞創(chuàng)新太難了，要裁就把我們都裁了吧?！泵鎸σ挂岳^日從事研究的同事，霍江明拿不出具體的名單，電話里是好長時間的沉默。后來，霍江明才知道這個電話是會議電話，集團高管全部在線。沒想到的是接下來金風科技沒有裁一個人，反而是大規(guī)模招聘了一批風電科技工作者。

霍江明后來才知道，其實那一年金風也是非常困難，當年財報盈利只有2億元，但最終金風堅持了自主創(chuàng)新的戰(zhàn)略方向，保證了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。

初期，霍江明想通過搭建大型實驗室，用實物驗證理論設想，但成本高、周期長，現實條件并不允許。無奈之下，霍江明另辟蹊徑，利用自己數學建模方面的優(yōu)勢，將數字孿生技術運用在風機上。這意味著，在驗證自己的理論設想之前，還要先解決“數字孿生技術”這另一大世界級難題。

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?！?/p>

可喜的是，在霍江明都想要放棄的前夕，團隊終于迎來為之振奮的革命性的突破。通過數字孿生技術，團隊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。

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，還能進行電價交易。這一理論投入應用后，或可為整個風電制造實現數字化升級提供優(yōu)解。

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13年前定下的創(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。

關鍵詞： 自己的 的人 風機