金风科技副总工杨炯明：机组大型化的基“实”——金风科技实验技术研究与应用
2018年10月17日-19日，2018北京国际风能大会暨展览会（CWP 2018）在北京新国展隆重召开。本次大会由中国可再生能源学会风能专业委员会、中国循环经济协会可再生能源专业委员会、全球风能理事会、中国农业机械工业协会风力机械分会、国家可再生能源中心和中国电子信息产业发展研究院（赛迪集团）六大权威机构联合主办。
新疆金风科技股份有限公司副总工程师杨炯明在“风电机组大型化技术论坛”中发表主旨演讲。
他在演讲中表示，大型化对风电实验技术需求更加迫切。而未来大型机组到底是什么样的，第一是高效，第二是高可靠的，第三是智慧的，第四是定制化的。
金风科技试验机型的核心是可以做以下5个验证，第一，风工况的模拟，核心是叶轮惯量的补偿研究。下一步就是网侧模拟、环境模拟。最后是硬件在环仿真，通过台子结合未来现场研究能够真正做到数字双胞胎这样一个验证能力。
以下为发言实录：
杨炯明：尊敬的主持人，尊敬的各位风电同仁和各位来宾，今天非常荣幸能够参加风电机组大型化技术论坛专题演讲，刚才高总又有理论又有深度，给我带来很大的压力。刚才高总也谈到在国内技术研究方面，对于实验还是比较缺乏的，所以这就是我今天选题为什么叫风电机组大型化基实的研究与应用，我从事的风电行业领域里面，我参观过国外的这些研究所和供应商，他们都有很强大的实验验证能力。我记得我在2005年博士毕业的时候，找工作的时候很偶然的机会就找到了金风科技，他们要找测试相关的技术人员，我想一个企业能那么重视实验检测，我当时想那就说去吧，所以一路下来，就走到了今天。实验测试确实是我们国内很多企业的短板，金风科技从进入这个行业里面，我们实际上和供应商一块从叶片，当时是惠腾，还有南高齿等，我们一块进行实验。更有意思的是，当时我们的结构件厂，金风科技又投人又投钱，投设备，建起来转给它，帮助供应商一起成长进步，中国风电实验发展史还是很有意思的。大型化我相信对风电实验技术就更加迫切了。
金风科技从600kW750kW到后来的直驱，国内实验能力就更缺乏了，因此的话围绕实验，金风科技经过过去十几年的努力，也建成了实验体系，今天有幸跟大家分享。未来大型机组到底是什么样的，第一是高效，第二是高可靠的，第三是智慧的，第四是定制化的。要想实现这么多的客户的需求，怎么才能做到？首先就需要我们充分理解客户需求，将客户需求转换成产品设计规格，要做完善详尽的设计研究最后交给客户，符合设计要求，同时还要确认产品生产出来的产品满足客户的需求。金风科技围绕这个目标，零部件到子系统到整机，再到风电场，进行了系统的规划，由于时间关系这个地方不展开去讲。
金风科技实验定位是什么？立足风能解决方案，快速迭代和优化，构建全方位综合实验验证与确认能力，来支撑核心业务的深化和创新业务的拓展，打造成为全球技术创新基地和科教文化互动体验中心。我们到目前为止已经有规模了，我们去年接待了250多次，来自国内外的参观。这是我们金风科技的实验体系建设的全景图，从零部件到子系统以及到整机到风电场的布局。这是我们正在建设的实验中心的情况，最上面这张图是我们的规划图，是我们规划的全貌图，这个是我们目前建成的情况航拍图，我们现在实验中心综合主体大楼已经建成了，里面零部件和一些子系统实验能力已经基本全部建成。左下角这张图里面像一个圆盘，是我们的变桨偏航和叶片试验台，最顶头的地方这个试验台正在研究，左下角这张图是我们建成的实验中心的照片。
零部件子系统实验室不展开讲了，常规的一些实验，材料、结构等等这些东西，包括我们独有的做直驱的。我们零部件子系统的实验室，通过这个实验室对螺栓的研究，大家都很熟悉螺栓，通过分析螺栓的失效特性，我们进行了创新性设计，开发了新型螺栓紧固件，到底它的性能怎么样，我们在一百吨的试验机上面做了疲劳实验，可以说在以前可能只有想法，有了这一百吨的试验机，我们将我们的想法付诸于实验，这个螺栓新产品我们也是申请了国际专利，现在有批量的应用。它的承载能力会有大幅度的提升。
这个试验机上面还做了很多的实验，这是其中的一个例子。我们其中就和国内外的研究所和一些企业还开发了很多的，比如说基于DIC的应变测量和结构的失效测试我们做一些样品进行验证研究，做了很多研究性的实验，真正具有了这个条件。这个是我们的变桨偏航系统实验台，目前为止是国内设计实验承载能力应该算是最大的，我估计应该是。它可以进行大兆瓦变桨偏航系统的验证实验，功能性实验和破坏性实验，这个台子左上角的图，它的左侧可以换成叶片，可以做叶片的实验。这个目前是调试完了，马上就要做正式的实验。这个是我们变桨偏航利用国内资源进行测试研究结构，刚刚我们和洛轴王总也谈到，目前国内变桨实验能力除了像天马、上海殴际等，他们也做了很多研究，希望大家深入把这个实现能力互补，能够在中国设计和验证能力上面做一个大的提升。
这是我们传动链全市寸地面试验平台，2009年的时候基于国家863项目，完成了6兆瓦级别的传动试验台，这个台子承担了公司新研发机型的试验验证，以及机组迭代优化的试验验证，从2013年到现在已经一共了48台次的试验，是6兆瓦级别，我们当时在那个年代是在10年前，基础按照15兆瓦来设计的，额定电压等级是690伏，我们当时就预留了3300伏的能力。我说一下，大家都知道传动试验很多，国内也有很多家，难点在哪呢？刚才我谈到金风科技是做直驱，最大的特点是扭矩，一旦到了低速轴那就是老大难的问题，所以说这个项目为什么国家863要立项，重点是这两个参数，一个电气高精度和低速大扭矩的测试，这两个指标。
这个指标给出来以后，通过我们的努力，我们采用的是比例测量，二次标定方法来解决多兆瓦大载荷扭矩测试的难题，按照大比例通过传感器和连接法兰，通过这个传感器，二次标定是什么意思呢？采用精确标定小载荷的传感器通过外界杠杆进行比例系数放大进行标定。大家可能会说，这个扭矩测试我们就在这个轴上实际上也是可以测的，那么我们为什么要那么复杂地搞这个事情呢？就是刚才谈到的，因为我们低速大扭矩它的轴刚度很大，它的抗扭很高，因此你加上扭矩以后应变很小，很难测出来，我们采用这种方法，从测量装置到标定装置也是申请了专利。刚才说了，做了几十台次的实验，这是部分的成果，我们通过效率测试最后通过精确测量之后提出这个指标来考核，让我们的效率最后从96.5%提升到97.8%。另外我们在这个台子上，当时也是通过试验，通过数据的分析也发现很多的问题，正是因为有了这样验证能力，当然这是其中展示的一点，真正是有了这个试验验证能力以后，有了很多的想法和试验都可以去验证。
最大的难点是扭矩测量，这里面的核心是什么呢？一个是扭矩的分辨率或者是灵敏度，第二个是不确定度的分析。到底你测的准不准，所有人都怀疑，这是我们通过全链条上面所有的影响因素最后推出我们的扩展不确定度和它测试过程中的值，最后推出我们的值，这个地方不展开解释，我们分析手册至少一百多页，从传感器得到的扭矩、转速、功率等等分析各个参数的不确定度，形成最后综合的不确定度。
我们通过十多年试验能力建设，我们深知要想让我们的金风技术产品能够在市场上立脚，有很好的性能表现，我们还要加大试验投入，这个是我们正在规划的，我们是按照16兆瓦设计的，这个设计是在2015年就开始设计了，由于台子投入太大，到目前为止通过两到三年的努力，目前全球几乎所有的，除了竞争对手没有参观以外，所有的研究机构的试验平台我们都参观过，以及跟这些厂家做台子的这些供应机构都给我们做过深入的方案交流，包括NREL等都做过深入交流。就是因为跟他们有了深入交流以后，使得我们对这个台子有了更高的期望，我们希望将来我们这个台子无论是在驱动能力是全球最大的，还是在测试项目上面是全球最多的，还是在测试能力上面精度最高的。这样子的话，我们才能够为我们未来新产品开发奠定更坚实的基础，这个里面我们的实验机型是像直驱、半直驱等一系列，核心是可以做以下5个验证，一个风工况的模拟，核心是什么呢，这个台子要想成功的话，将来这个叶轮惯量的补偿研究，包括亚琛也在研究。下一步就是网侧模拟、环境模拟，我们也做了环境实验舱，最后是硬件在环仿真，通过台子结合未来现场研究能够真正做到数字双胞胎这样一个验证能力。
最后就是实验风电场，金风科技也是在国内整机厂商最先开始做实验风电场，我们早在2012年的时候我们就已经建成国内为整机做试验的天翼试验风电场，其次我们也充分利用张北国家风电研究检测中心的试验能力，也建成了在大丰的实验风电场，大丰的实验风电场会配套整个金风在国内试验能力的配置，能够从智能风机、风电场、动力学特性等等全方位的，从场网来进行研究。
总的来讲，风电要做好，我们要真正做好我们的基“实”（实验），才能赢得未来，我希望金风科技能够从实验的投入，真正实现从中国制造向中国创造的转变，谢谢大家。
