我國是風(fēng)電大國，但專業(yè)軟件等目前仍依賴國外。華北電力大學(xué)新能源學(xué)院教授劉永前表示，可借鑒歐美經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)基礎(chǔ)研究與自主開發(fā)，長期積累，不斷完善，逐步增強(qiáng)行業(yè)“軟實(shí)力”。
受訪人：華北電力大學(xué)新能源學(xué)院、新能源發(fā)電國家工程研究中心教授 劉永前
Q ：在風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，智能化會(huì)起到哪些作用? 能夠產(chǎn)生哪些效益？
A ：智能化已經(jīng)成為風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要趨勢之一。在風(fēng)功率預(yù)測方面，應(yīng)用各種智能算法，可以顯著提高天氣預(yù)報(bào)和風(fēng)功率預(yù)測精度。在海上風(fēng)電場，智能算法應(yīng)用于設(shè)備狀態(tài)診斷、運(yùn)維決策，顯著減少了運(yùn)維工作量與運(yùn)維成本，成為降低海上風(fēng)電度電成本，提高海上風(fēng)電場經(jīng)濟(jì)效益的必由之路。
近幾年，中國風(fēng)電企業(yè)對(duì)風(fēng)電裝備智能化方面的投入很大，技術(shù)進(jìn)步很快，多數(shù)發(fā)電集團(tuán)都有風(fēng)電場智能化技術(shù)應(yīng)用案例，并產(chǎn)生了效益：應(yīng)用智能運(yùn)維技術(shù)，風(fēng)電場運(yùn)維正在朝著少人值守，甚至是無人值守的方向發(fā)展，大幅減少了現(xiàn)場巡檢工作量和勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了運(yùn)維成本。目前，正在研發(fā)的風(fēng)電場智能控制算法減少了尾流損失，工程應(yīng)用后有望提高風(fēng)電場發(fā)電量。
Q ：在智能化的發(fā)展道路上，風(fēng)電企業(yè)有哪些迫切需求？存在哪些技術(shù)難題？
A ：智能化是一個(gè)過程，永遠(yuǎn)在路上。我認(rèn)為，由于各種智能化技術(shù)總是在不斷迭代中，沒有終點(diǎn)，需要長時(shí)間不懈努力。我看到的風(fēng)電場智能化有兩大難題：一是如何構(gòu)建一個(gè)穩(wěn)定的智能風(fēng)電場架構(gòu)體系。智能風(fēng)電的基礎(chǔ)是信息與通信技術(shù)（ICT），而這些技術(shù)的發(fā)展非常快，因此，很難保證這個(gè)架構(gòu)體系能夠滿足風(fēng)電場20~25 年壽命的性能要求。穩(wěn)定的系統(tǒng)架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)體系，是提高數(shù)據(jù)和軟硬件的兼容性和生命周期的關(guān)鍵。二是如何構(gòu)建有效的算法模型，基于各種數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)及其部件的運(yùn)行和健康狀態(tài)給出精確診斷，是智能風(fēng)電場系統(tǒng)的核心技術(shù)。
Q ：我國是風(fēng)電制造大國，但專業(yè)軟件等面臨著自主化程度不高的困境，其背后有哪些原因？國外軟件公司有哪些可以借鑒之處？
A ：風(fēng)電專業(yè)軟件主要指風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場的設(shè)計(jì)、運(yùn)行維護(hù)相關(guān)的軟件系統(tǒng)，是風(fēng)電的核心技術(shù)，也就是風(fēng)電科技“所以然”的集合。過去十幾年，中國風(fēng)電科技進(jìn)步非常快，支撐了中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)國際競爭力的提升。國內(nèi)許多單位研發(fā)了風(fēng)電專業(yè)軟件，但應(yīng)用推廣的很少。原因之一是這些軟件的開發(fā)單位不夠獨(dú)立，難以得到全行業(yè)的推廣應(yīng)用，及時(shí)獲得應(yīng)用效果并不斷迭代改進(jìn)。為了推動(dòng)我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步提高發(fā)展質(zhì)量，亟需發(fā)展自主高水平風(fēng)電專業(yè)軟件。
目前，市場主流風(fēng)電軟件幾乎都來自歐美企業(yè)。這些企業(yè)有三個(gè)值得我們借鑒的成功之處：一是基于大量工程或?qū)嶒?yàn)測試數(shù)據(jù)建立的工程模型，保證了模型的可靠性；二是專業(yè)軟件公司相對(duì)獨(dú)立，服務(wù)全行業(yè)，也得到了行業(yè)的支持；三是專業(yè)軟件公司持續(xù)改進(jìn)，長期積累，不斷完善。
Q ：風(fēng)電技術(shù)進(jìn)步涉及哪些基礎(chǔ)性、前瞻性研究？
A ：應(yīng)用基礎(chǔ)研究是工程技術(shù)創(chuàng)新的源頭，需要長期持續(xù)的努力。與傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)相比，風(fēng)電技術(shù)還遠(yuǎn)沒有達(dá)到完善的程度，有許多沒有探明的基礎(chǔ)性問題。比如，超大型風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)理論，關(guān)鍵部件失效機(jī)理與健康狀態(tài)診斷模型，大型風(fēng)電場（群）流場的高效高精度模擬方法，風(fēng)電場智能運(yùn)行控制方法，風(fēng)電設(shè)備智能傳感技術(shù)，風(fēng)電檢修機(jī)器人技術(shù)等。世界主要風(fēng)電技術(shù)強(qiáng)國不斷加大對(duì)風(fēng)電研究的投入，預(yù)計(jì)未來10 年風(fēng)電科技進(jìn)步的步伐會(huì)更快。如果我國也繼續(xù)注重風(fēng)電基礎(chǔ)研究的投入，不斷提高技術(shù)創(chuàng)新水平，相信中國會(huì)為世界貢獻(xiàn)更多的風(fēng)電科學(xué)和創(chuàng)新技術(shù)。
Q ：未來，人工智能在風(fēng)電領(lǐng)域?qū)⒊霈F(xiàn)哪些應(yīng)用場景？
A ：未來的事很難準(zhǔn)確預(yù)測，不過我們可以確定的趨勢是，人工智能必將給風(fēng)電產(chǎn)業(yè)全鏈條帶來巨大的技術(shù)進(jìn)步。設(shè)計(jì)軟件的智能化，將顯著提高風(fēng)能資源評(píng)估、風(fēng)電場選址、機(jī)組選型、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化水平，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率；施工和安裝裝備的智能化將保證風(fēng)電場工程質(zhì)量，在提高工程建設(shè)進(jìn)度的同時(shí)減輕人員勞動(dòng)強(qiáng)度；風(fēng)電場智能運(yùn)行控制系統(tǒng)將提高發(fā)電量；風(fēng)電設(shè)備效能與健康智能診斷、智能運(yùn)維機(jī)器人等智能運(yùn)維技術(shù)進(jìn)步，將降低風(fēng)電全生命周期成本。
Q ：請您介紹一下我國在風(fēng)電專業(yè)人才培養(yǎng)方面取得的成績，還需要得到哪些支持？
A ：自2006 年可再生能源法施行以來，得益于政府的重視和全行業(yè)的共同努力，我國建成了國際上規(guī)模最大的風(fēng)電專業(yè)人才培養(yǎng)體系，涵蓋高職、本科、碩士、博士等學(xué)歷層次，為我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)快速與高質(zhì)量發(fā)展提供了重要支撐。2006 年，經(jīng)國家能源局和中國可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)（CWEA）推薦，教育部批準(zhǔn)華北電力大學(xué)創(chuàng)辦了“風(fēng)能與動(dòng)力工程”專業(yè)，這是國際上首個(gè)風(fēng)電本科專業(yè)。2010 年，教育部將風(fēng)電、太陽能、生物能源等專業(yè)方向合并設(shè)立了首批“新能源科學(xué)與工程”專業(yè)，目前全國145 所高校設(shè)有該專業(yè)的本科。在碩士研究生、博士研究生培養(yǎng)方面，許多高校在電氣、動(dòng)力、機(jī)械、控制、力學(xué)等學(xué)科中開設(shè)了風(fēng)電研究方向。多所高職院校也建立了風(fēng)電專業(yè)，培養(yǎng)風(fēng)電專業(yè)技術(shù)型人才。中國高等學(xué)校每年都培育出成千上萬的各類風(fēng)電專業(yè)畢業(yè)生，成為風(fēng)電行業(yè)的生力軍。
關(guān)于風(fēng)電專業(yè)人才培養(yǎng)方面需要的支持，我認(rèn)為，首要的是解決研究生教育學(xué)科專業(yè)目錄問題。在中國研究生教育學(xué)科專業(yè)目錄中，目前還沒有新能源學(xué)科。新能源是實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)與國家能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的關(guān)鍵領(lǐng)域，沒有專門的學(xué)科已經(jīng)成為風(fēng)電、太陽能、生物質(zhì)能等可再生能源科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新、研究生培養(yǎng)的瓶頸。期待“新能源科學(xué)與工程”早日被列入中國研究生教育學(xué)科專業(yè)目錄，推動(dòng)我國可再生能源技術(shù)進(jìn)步和高層次人才培養(yǎng)，為國家能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略提供科技和人才支撐。
