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          《風能》對話 | 劉永前:注重基礎研究與自主開發,增強風電“軟實力”

          2022-12-03 來源:《風能》雜志 瀏覽數:1109

          華北電力大學新能源學院教授劉永前表示,可借鑒歐美經驗,加強基礎研究與自主開發,長期積累,不斷完善,逐步增強行業“軟實力”。

            我國是風電大國,但專業軟件等目前仍依賴國外。華北電力大學新能源學院教授劉永前表示,可借鑒歐美經驗,加強基礎研究與自主開發,長期積累,不斷完善,逐步增強行業“軟實力”。
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          受訪人:華北電力大學新能源學院、新能源發電國家工程研究中心教授 劉永前
            
            Q :在風電產業發展過程中,智能化會起到哪些作用? 能夠產生哪些效益?
            
            A :智能化已經成為風電產業發展的主要趨勢之一。在風功率預測方面,應用各種智能算法,可以顯著提高天氣預報和風功率預測精度。在海上風電場,智能算法應用于設備狀態診斷、運維決策,顯著減少了運維工作量與運維成本,成為降低海上風電度電成本,提高海上風電場經濟效益的必由之路。
            
            近幾年,中國風電企業對風電裝備智能化方面的投入很大,技術進步很快,多數發電集團都有風電場智能化技術應用案例,并產生了效益:應用智能運維技術,風電場運維正在朝著少人值守,甚至是無人值守的方向發展,大幅減少了現場巡檢工作量和勞動強度,降低了運維成本。目前,正在研發的風電場智能控制算法減少了尾流損失,工程應用后有望提高風電場發電量。
            
            Q :在智能化的發展道路上,風電企業有哪些迫切需求?存在哪些技術難題?
            
            A :智能化是一個過程,永遠在路上。我認為,由于各種智能化技術總是在不斷迭代中,沒有終點,需要長時間不懈努力。我看到的風電場智能化有兩大難題:一是如何構建一個穩定的智能風電場架構體系。智能風電的基礎是信息與通信技術(ICT),而這些技術的發展非???,因此,很難保證這個架構體系能夠滿足風電場20~25 年壽命的性能要求。穩定的系統架構和標準體系,是提高數據和軟硬件的兼容性和生命周期的關鍵。二是如何構建有效的算法模型,基于各種數據對系統及其部件的運行和健康狀態給出精確診斷,是智能風電場系統的核心技術。
            
            Q :我國是風電制造大國,但專業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 :風電專業軟件主要指風電機組和風電場的設計、運行維護相關的軟件系統,是風電的核心技術,也就是風電科技“所以然”的集合。過去十幾年,中國風電科技進步非???,支撐了中國風電產業國際競爭力的提升。國內許多單位研發了風電專業軟件,但應用推廣的很少。原因之一是這些軟件的開發單位不夠獨立,難以得到全行業的推廣應用,及時獲得應用效果并不斷迭代改進。為了推動我國風電產業進一步提高發展質量,亟需發展自主高水平風電專業軟件。
            
            目前,市場主流風電軟件幾乎都來自歐美企業。這些企業有三個值得我們借鑒的成功之處:一是基于大量工程或實驗測試數據建立的工程模型,保證了模型的可靠性;二是專業軟件公司相對獨立,服務全行業,也得到了行業的支持;三是專業軟件公司持續改進,長期積累,不斷完善。
            
            Q :風電技術進步涉及哪些基礎性、前瞻性研究?
            
            A :應用基礎研究是工程技術創新的源頭,需要長期持續的努力。與傳統發電技術相比,風電技術還遠沒有達到完善的程度,有許多沒有探明的基礎性問題。比如,超大型風電機組設計理論,關鍵部件失效機理與健康狀態診斷模型,大型風電場(群)流場的高效高精度模擬方法,風電場智能運行控制方法,風電設備智能傳感技術,風電檢修機器人技術等。世界主要風電技術強國不斷加大對風電研究的投入,預計未來10 年風電科技進步的步伐會更快。如果我國也繼續注重風電基礎研究的投入,不斷提高技術創新水平,相信中國會為世界貢獻更多的風電科學和創新技術。
            
            Q :未來,人工智能在風電領域將出現哪些應用場景?
            
            A :未來的事很難準確預測,不過我們可以確定的趨勢是,人工智能必將給風電產業全鏈條帶來巨大的技術進步。設計軟件的智能化,將顯著提高風能資源評估、風電場選址、機組選型、技術經濟分析等設計環節的自動化水平,提高設計質量和效率;施工和安裝裝備的智能化將保證風電場工程質量,在提高工程建設進度的同時減輕人員勞動強度;風電場智能運行控制系統將提高發電量;風電設備效能與健康智能診斷、智能運維機器人等智能運維技術進步,將降低風電全生命周期成本。
            
            Q :請您介紹一下我國在風電專業人才培養方面取得的成績,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的共同努力,我國建成了國際上規模最大的風電專業人才培養體系,涵蓋高職、本科、碩士、博士等學歷層次,為我國風電產業快速與高質量發展提供了重要支撐。2006 年,經國家能源局和中國可再生能源學會風能專業委員會(CWEA)推薦,教育部批準華北電力大學創辦了“風能與動力工程”專業,這是國際上首個風電本科專業。2010 年,教育部將風電、太陽能、生物能源等專業方向合并設立了首批“新能源科學與工程”專業,目前全國145 所高校設有該專業的本科。在碩士研究生、博士研究生培養方面,許多高校在電氣、動力、機械、控制、力學等學科中開設了風電研究方向。多所高職院校也建立了風電專業,培養風電專業技術型人才。中國高等學校每年都培育出成千上萬的各類風電專業畢業生,成為風電行業的生力軍。
            
            關于風電專業人才培養方面需要的支持,我認為,首要的是解決研究生教育學科專業目錄問題。在中國研究生教育學科專業目錄中,目前還沒有新能源學科。新能源是實現雙碳目標與國家能源轉型戰略的關鍵領域,沒有專門的學科已經成為風電、太陽能、生物質能等可再生能源科學技術創新、研究生培養的瓶頸。期待“新能源科學與工程”早日被列入中國研究生教育學科專業目錄,推動我國可再生能源技術進步和高層次人才培養,為國家能源轉型戰略提供科技和人才支撐。
           

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          風電
          閱讀上文 >> 秦海巖:面對萬億級投資需求,亟需構建支持新能源發展的金融體系
          閱讀下文 >> 中國工程院院士江億:電氣化是建設零碳能源系統的關鍵

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