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叶片越来越长,国外软件越来越不顶用

原标题:中国风机需要中国软件

“中国要实现从‘风电大国’向‘风电强国’的转变,就必须要重视基础软件的研发。在产业发展初期,应用国外软件的确起到了一定作用。但如今,国内风电整机设计基本还在使用国外软件,这就不能适应中国风电的实际情况和发展需求了。”在中国科学院院士徐建中看来,现阶段,飞速发展的中国风电业急需把相关软件的核心技术掌握在自己手中。

软件代码不开源,国内企业只能被动等待

“目前,我国风电机组设计和风电场开发中使用的软件几乎都来自欧美国家,而且大多数软件程序代码不开源。”中国农机协会风力机械分会常务副理事长祁和生表示,由于代码闭源,我国风电企业在使用软件的过程中就无法对软件进行深度开发,机组设计研发人员不能对理论模型进行实时修正,只能被动等待软件版本更新升级。“而软件每一次的更新升级过程,实质上都包含着中国企业用户的试错验证。我们为软件的版本提升作出了很多基础性贡献。”

祁和生同时指出,对于风电整机设计中所必须的载荷仿真软件,我国企业每年都需要向国外的软件公司支付高昂的版本更新费和技术服务费。

更为重要的是,中国可再生能源学会副理事长、南京航空航天大学教授王同光指出,技术上“卡脖子”将给整个行业带来巨大的不确定性。“受制于人就很难有自主性,哪一天国外企业突然切断合作,软件不给我们用了,没有自己的软件我们就束手无策。”

据记者了解,以美国OpenFAST软件为代表,虽然在风机设计软件中,也有不涉及版权问题的开源软件,但是此类软件的应用场景主要以学术研究为主,用户多是高校和研究机构,企业风机的实证数据较少,在商用领域的适用性并不强。

资源特点不同,国外软件难以全面仿真

此外,随着中国风电行业的发展,国外软件与国内风电行业的匹配度也在下降。

在风力资源特点方面,宁波大学教师杨阳表示,一般欧洲的风机软件并不能覆盖中国台风的环境仿真。“中国风电起步晚,所以在设计标准上只能参照欧洲的风况设定,而且目前欧美软件内置的动态入流模型和叶素动量理论也不具备模拟中国台风的功能。”

祁和生指出,经过20多年的技术引进、消化、吸收和自主研发,我国大型风电机组已形成了适应低风速、低温、盐雾、台风、高原、海上等多种特殊环境的成熟产品体系。风机设计软件自然也需要适配不同风况。“比如适应低风速地区,或者丘陵、山地以及其他复杂地形的风机产品,这些工况环境在国外并不普遍,但在中国的应用却非常广。”

在风电机组的研发需求上,王同光坦言,自国家层面全面取消风电行业的财政补贴后,我国风电产业面临严峻挑战,“降本增效的压力比国外同行要大得多”。为此,国内风电行业一方面要加大风电开发力度,另一方面还要在风电机组的低成本和高可靠性上持续发力。“在这样的发展环境下,国内风机制造企业的产品结构越来越多元。叶片越来越长、越来越轻、越来越具备柔性,塔架也越来越高。我国的风机制造已经走在国际前列。实践表明,国外软件越来越无法适应我国超大型风电机组的设计要求。”

龙头企业已有自主研发,还需各方形成合力

国家能源局的统计数据显示,截至2021年底,我国风电装机已突破3亿千瓦。祁和生指出,在国内风电的庞大装机中,90%以上采用的是国产机组。不仅如此,中国风电设备已经出口到42个国家和地区,累计装机容量达到了964万千瓦。未来,我国风电技术发展的重点方向是推动风电机组的大型化、轻量化、智能化、数字化,不断提高大功率风电机组与高塔架、大叶片技术组合迭代速度,打造自主可控、安全高效的风电产业链。“对于正致力于全面提升智能制造创新能力的中国风电行业来说,急需尽快掌握软件核心技术和关键技术,加速软件技术的产业化。”

去年7月,工业和信息化部、科技部、财政部、商务部、国务院国有资产监督管理委员会、中国证券监督管理委员会联合印发《关于加快培育发展制造业优质企业的指导意见》,其中特别强调,要提高优质企业自主创新能力。推动产业数字化发展,大力推动自主可控工业软件推广应用,提高企业软件化水平。依托优质企业组建创新联合体或技术创新战略联盟,开展协同创新,加大基础软件、网络安全等领域关键核心技术、产品、装备攻关和示范应用。

王同光坦言,在风电整机设计软件方面,近年来,我国风电行业已经在努力解决国产化问题,无论是企业还是高校、科研院所,都在进行软件的开发攻关,但还需各方进一步形成合力。

事实上,记者了解到,今年以来,国内风电龙头企业已经在整机设计软件方面取得了突破性进展,软件研发、应用的国产化进程正在显著提速。“企业自主研发的软件当然要首先服务于自身的商业用途,但龙头企业同时肩负着推动整个风电行业发展的重任,希望在龙头企业的带动下,能够有更多的中国企业持续加大在风机设计、风电场设计等方面的软件研发投入。”祁和生说。

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