拒絕“卡脖子”，國產(chǎn)風(fēng)電軟件回?fù)簦?

就像三體人投放到地球用于鎖死地球科技的“智子”一般，發(fā)達(dá)國家對中國的科技封鎖也同樣不遺余力。

據(jù)路透社5月31日(當(dāng)?shù)貢r間)報道，美商務(wù)部正在考慮將更多的中企納入經(jīng)濟(jì)制裁名單，這些被列入“實體清單”的中企將遭到美方的出口管制。

有媒體統(tǒng)計，2018年至今納入美商務(wù)部“實體清單”的中國企業(yè)達(dá)到130多個。被納入名單的多數(shù)是科技企業(yè)、電子公司、通信企業(yè)、大學(xué)的國家實驗室，以及包含風(fēng)電在內(nèi)的少數(shù)中國電力企業(yè)和制造企業(yè)。

2020年知名軟件MATLAB被禁事件仍然歷歷在目，該軟件被禁止在“實體清單”中升級和應(yīng)用掀起軒然大波，在現(xiàn)代制造業(yè)對軟件日益依賴的當(dāng)下，這個操作無異于釜底抽薪，讓整個國內(nèi)工程圈都扼腕嘆息。

實事求是地說，作為我國高端工業(yè)領(lǐng)域的風(fēng)電制造業(yè)，同樣也面臨著專用軟件自主化程度不高的困境。尤其是風(fēng)電專用核心設(shè)計軟件上，當(dāng)前國內(nèi)企業(yè)使用的軟件如風(fēng)機(jī)載荷仿真分析、風(fēng)資源數(shù)據(jù)分析、翼型氣動設(shè)計軟件等基本都來自美、德以及丹麥等幾個國家。為了擺脫被“卡脖子”的被動和隱憂，我國風(fēng)電專用軟件的自主研發(fā)之路已迫在眉睫。

造不如買，買不如租?

我們在工業(yè)領(lǐng)域聽到過一句話：在中國制造業(yè)突飛猛進(jìn)的四十年，也是國產(chǎn)工業(yè)軟件日益凋零的四十年。一方面在于產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期我國對知識產(chǎn)權(quán)、軟件付費等相關(guān)法律的不完善，另一方面也在于早期“造不如買，買不如租”的論調(diào)滯后了國產(chǎn)軟件自主化的進(jìn)程。

風(fēng)電行業(yè)也是如此，早期我國風(fēng)電發(fā)展過程中對于設(shè)計研發(fā)的忽視，是造成了專業(yè)軟件國產(chǎn)化緩慢原因之一;另一方面，風(fēng)電制造業(yè)屬于工業(yè)細(xì)分領(lǐng)域，受制于有限的市場規(guī)模，專業(yè)軟件的商用性不是很廣泛，甚至可以用較小來形容。

也正是因為風(fēng)電的小眾屬性，專業(yè)軟件具有固有的市場局限性。當(dāng)前，挪威DNV GL公司的Bladed幾乎是壟斷全球的風(fēng)機(jī)整機(jī)載荷仿真軟件，也是國內(nèi)整機(jī)商使用最為廣泛的載荷仿真軟件，丹麥HAWC2軟件位居其次，由美國國家能源實驗室開發(fā)的FAST，也是當(dāng)前三種主流風(fēng)機(jī)載荷仿真軟件中唯一個開源的軟件設(shè)計工具。

但其弊端就如上文我們所說的MATLAB一樣，一旦軟件使用和升級受限，輕則無法更新導(dǎo)致國內(nèi)研發(fā)人員無法對理論模型進(jìn)行修正，重則無法使用，對我國整機(jī)企業(yè)將產(chǎn)生極大影響。

而且，由于國內(nèi)外自然環(huán)境差異，風(fēng)資源、地形地勢、運行場景不盡相同，進(jìn)口軟件無法滿足中國的全部地理環(huán)境、設(shè)備制造等需求。而當(dāng)理論模型與實際參數(shù)不一致時，就需要對軟件進(jìn)行邊界條件的定制，以及對理論模型進(jìn)行修訂或優(yōu)化，這些不可忽視的條件，往小了說是本土化需求，往大了說，對項目最終運行水平影響深遠(yuǎn)。

我們再以風(fēng)電場設(shè)計所用到的仿真計算流體力學(xué)軟件(CFD)和數(shù)據(jù)處理軟件為例，CFD是用于流場模擬和風(fēng)資源評估的通用軟件，當(dāng)前達(dá)到專業(yè)水平且?guī)缀鯄艛嗍袌龅氖欠▏鳰eteodyn WT和挪威的WindSim軟件工具。

像來自丹麥國家實驗室的風(fēng)資源評估與風(fēng)場設(shè)計軟件WAsP、美國UL開發(fā)的Windographer風(fēng)資源數(shù)據(jù)分析軟件，均需要付費使用。在我國風(fēng)電進(jìn)入平價甚至低價發(fā)展的階段，不菲的授權(quán)費用將給整機(jī)企業(yè)帶來更高的成本壓力。

可能有人會問，用工業(yè)通用的設(shè)計軟件不能滿足風(fēng)電設(shè)計需求嗎?

還真不能。

在風(fēng)電設(shè)計領(lǐng)域，“動力仿真”是基礎(chǔ)。而大工業(yè)領(lǐng)域通用的、達(dá)到風(fēng)機(jī)載荷分析應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的動力學(xué)仿真軟件，如德國INTEC Gmbh公司開發(fā)的針對機(jī)械/機(jī)電系統(tǒng)運動學(xué)/動力學(xué)仿真分析的多體動力學(xué)分析軟件SIMPACK，以及美國機(jī)械動力公司研發(fā)的機(jī)械系統(tǒng)動力學(xué)自動分析軟件Adams，授權(quán)形式多為軟件包形式。

曾有業(yè)內(nèi)專家向筆者表示：風(fēng)機(jī)從設(shè)計到安裝的工況多達(dá)幾萬種，倘若每一種假設(shè)都依賴通用軟件去仿真的話，授權(quán)費用將達(dá)到天文數(shù)字。所以說，對于風(fēng)電企業(yè)來說，購買通用工業(yè)軟件成本會是難以想象之高。

通用軟件這條路走不通，我們就只剩授權(quán)和自研這兩條路可以走。然而隨著我國風(fēng)電進(jìn)入高質(zhì)量、精益化發(fā)展階段，無論從成本還是適用性方面來看，進(jìn)口軟件的缺陷和弊端逐漸凸顯，使得國內(nèi)整機(jī)商對于軟件自主研發(fā)的必要性形成了共識。

有時候，沒有選擇，反而是更好的選擇。

我們應(yīng)該怎么做?

其實，伴隨著中國風(fēng)電三十余年的發(fā)展，國產(chǎn)風(fēng)電專業(yè)軟件并非原地踏步。在低成本精益化設(shè)計、數(shù)字化智能化發(fā)展等一系列市場需求推動下，一些風(fēng)電整機(jī)企業(yè)已經(jīng)走上了專用軟件自主研發(fā)之路。

5月25日，金風(fēng)科技具有自主知識產(chǎn)權(quán)的整機(jī)仿真軟件GTSim獲得國際認(rèn)證機(jī)構(gòu)TüV NROD權(quán)威認(rèn)證。這個從2016年開始著手項目，終于其堅持下聽到了回響。

而在此之前的2021年10月，遠(yuǎn)景自研ENfast整機(jī)載荷仿真設(shè)計軟件也獲得中國首個風(fēng)機(jī)設(shè)計軟件認(rèn)證，打開了風(fēng)機(jī)自研求解器模型和算法的黑匣子。

在展開敘述之前，我們先了解什么是“求解器”。

舉個例子：幾百個物流機(jī)器人的行進(jìn)路線該如何實時設(shè)計，才能效率最高又不發(fā)生碰撞?在打車系統(tǒng)中當(dāng)乘客發(fā)出要車請求，應(yīng)該以什么方式把乘客分配給司機(jī)才能做到最優(yōu)匹配?

這里所需要的“最優(yōu)設(shè)計”就是依靠求解器就是這樣的一個計算系統(tǒng)來實現(xiàn)的，且數(shù)據(jù)越大、要求越專業(yè)，核心算法就越依賴求解器。

通用求解器一直都是我國的短板?？上驳氖?，遠(yuǎn)景自研國內(nèi)首個風(fēng)電求解器Enfast橫空出世，依托海量運行數(shù)據(jù)建立了從設(shè)計到測試，最終反哺設(shè)計的路徑，實現(xiàn)了對風(fēng)機(jī)應(yīng)用場景的快速迭代。

兩款自研風(fēng)機(jī)設(shè)計軟件的落地，使我國風(fēng)電整機(jī)制造打開了風(fēng)機(jī)設(shè)計“黑匣子”，真正做到了“知其然更知其所以然”。

如今，我國風(fēng)電累計裝機(jī)已達(dá)3.4億千瓦，全球風(fēng)電每年增量的一半來自中國，正是如此大的體量帶來了我國風(fēng)電技術(shù)的新一輪突破。而且，如今最明顯的一個趨勢是，開發(fā)商對于風(fēng)電全生命周期的建設(shè)及數(shù)字化運營已經(jīng)越來越依賴整機(jī)制造企業(yè)。

這也是近年來真正敦促我國主流風(fēng)電企業(yè)如金風(fēng)科技、遠(yuǎn)景能源、明陽智能以及中國中車、中國海裝開始走向自主研發(fā)、打造自身核心競爭力的強(qiáng)勁驅(qū)動。

十多年前，IGBT對中國禁售，尤其是購買高端IGBT用來造新能源汽車被明令禁止。

十多年后，IGBT仍然是風(fēng)光發(fā)電裝備的核心功率器件，即便近年來風(fēng)光產(chǎn)業(yè)鏈幾乎全部國產(chǎn)化，但I(xiàn)GBT對外依存度達(dá)90%。

數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)IGBT下游市場新能源汽車占比12%，緊隨其后的就是風(fēng)光可再生能源發(fā)電，占比8%。而據(jù)BloombergNEF預(yù)測，到2025年，全球風(fēng)電光伏發(fā)電市場對應(yīng)的IGBT全球需求量級在12-15億美元。

核心技術(shù)的缺失，倒逼國內(nèi)企業(yè)走上自主研發(fā)的道路。2022年1月一則消息顯示，中國中車IGBT模塊產(chǎn)品已為部分新能源車企批量供貨，車用IGBT模塊采用自主芯片。

如今，市場格局正在改變。在疫情下全球產(chǎn)業(yè)鏈的斷裂、重建過程中，不斷升級實體名單僅是美對中科技圍剿日益收緊的一個縮影，其折射出的真相是：在科技領(lǐng)先成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展最大助力的今天，攀爬自己的科技樹已成為產(chǎn)業(yè)高端發(fā)展的唯一路徑。

可以說，未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展是由科技和數(shù)據(jù)驅(qū)動，風(fēng)電作為先進(jìn)生產(chǎn)力，整體提升設(shè)計軟件、關(guān)鍵大部件生產(chǎn)以及數(shù)據(jù)分析等方面的自主化水平，擺脫進(jìn)口依賴，才不會被“卡脖子”，才不會囿于技術(shù)的缺失而限制了自身的高端發(fā)展道路。

讓我們?nèi)袠I(yè)共勉。