能源界的TED：遠(yuǎn)景能源技術(shù)創(chuàng)新日 技術(shù)極客講述顛覆式創(chuàng)新

今年歐盟“地平線2020”計(jì)劃決定，為遠(yuǎn)景能源科技有限公司(以下簡稱“遠(yuǎn)景能源”)主導(dǎo)的超導(dǎo)風(fēng)電研發(fā)項(xiàng)目贊助1億元人民幣。這是中國企業(yè)迄今為止在歐盟獲得的最大研發(fā)資金支持。為什么是遠(yuǎn)景能源?

復(fù)雜地形低風(fēng)速地區(qū)的風(fēng)資源開發(fā)曾經(jīng)令人望而卻步，遠(yuǎn)景能源率先進(jìn)軍，并成功研發(fā)系列低風(fēng)速風(fēng)機(jī)，引領(lǐng)了中國的低風(fēng)速開發(fā)風(fēng)潮。在此之前，風(fēng)電行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)卻不敢涉足。為什么是遠(yuǎn)景能源?

能源，曾被認(rèn)為是實(shí)打?qū)嵉闹圃煨袠I(yè)，但遠(yuǎn)景能源推出的數(shù)字平臺(tái)“格林云”，貫通了風(fēng)電物理世界和數(shù)字世界，開辟了能源互聯(lián)網(wǎng)的新世界，人們第一次認(rèn)識(shí)到，能源+互聯(lián)網(wǎng)，絕非概念。但為什么是遠(yuǎn)景能源?

去年，福布斯首次發(fā)布了“2014中美創(chuàng)新人物”獎(jiǎng)，遠(yuǎn)景能源董事長張雷與張小龍、賈躍亭等人成為首屆中國十大創(chuàng)新人物。同樣的問題：為什么是遠(yuǎn)景能源?

創(chuàng)立之初便定位為科技公司的遠(yuǎn)景能源，一直在攀登能源科技的高峰。從低風(fēng)速風(fēng)機(jī)、4MW海上智能風(fēng)機(jī)，再到3.6MW新概念海上風(fēng)機(jī);從智慧風(fēng)場(chǎng)WindOSTM平臺(tái)，到GreenwichTM風(fēng)場(chǎng)設(shè)計(jì)平臺(tái)，再到阿波羅光伏™云平臺(tái)，作為全球能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)軍企業(yè)，遠(yuǎn)景能源一手抓“硬件”，一手抓“軟件”，每隔一段時(shí)間，遠(yuǎn)景能源就會(huì)祭出秘密武器顛覆行業(yè)規(guī)則。

10月13日，遠(yuǎn)景能源CEO張雷率領(lǐng)來自風(fēng)電解決方案及軟件產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)、丹麥全球創(chuàng)新中心、休斯敦全球創(chuàng)新中心的4位頂尖風(fēng)電技術(shù)專家，講述他們是如何將航天、軍事、汽車、IT等領(lǐng)域的頂尖技術(shù)，引入到風(fēng)電領(lǐng)域，用顛覆性技術(shù)推動(dòng)能源變革。超過200名技術(shù)極客到場(chǎng)聆聽顛覆性創(chuàng)新技術(shù)。

這是中國能源企業(yè)首次以TED演講形式，帶領(lǐng)公眾打開風(fēng)電物理世界和數(shù)字世界相通的大門，領(lǐng)略能源科技的魅力所在。

超導(dǎo)風(fēng)機(jī)：非線性的未來

2015年，歐盟決定資助遠(yuǎn)景能源1億元人民幣，以推動(dòng)由其主導(dǎo)研發(fā)的EcoSwing超導(dǎo)風(fēng)機(jī)項(xiàng)目。這是中國企業(yè)迄今為止在歐盟獲得的最大研發(fā)資金支持。

超導(dǎo)風(fēng)機(jī)是風(fēng)電技術(shù)的珠穆朗瑪峰，被認(rèn)為是通往10MW級(jí)別及以上的風(fēng)電機(jī)組的唯一路徑。由于超導(dǎo)體的零電阻特性解決了散熱問題，提升了功率密度，有志于研發(fā)更高能量利用率、更大單機(jī)容量風(fēng)機(jī)的風(fēng)電公司，都選擇押注超導(dǎo)技術(shù)。

遠(yuǎn)景能源的EcoSwing超導(dǎo)發(fā)電機(jī)定子線圈采用傳統(tǒng)方式，而轉(zhuǎn)子線圈采用獨(dú)特的高溫超導(dǎo)材料制成。這些轉(zhuǎn)子線圈安裝在真空環(huán)境中，使用壓縮氦氣控制在77K臨界轉(zhuǎn)化溫度以下，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子超導(dǎo)狀態(tài)。

張雷透露，超導(dǎo)技術(shù)成功應(yīng)用于風(fēng)機(jī)行業(yè)后，對(duì)風(fēng)電領(lǐng)域來說，將是一種非線性的顛覆式改變，這一應(yīng)用將大幅度提高發(fā)電機(jī)功率密度和轉(zhuǎn)矩密度，預(yù)計(jì)比傳統(tǒng)永磁發(fā)電機(jī)提高至少50%，風(fēng)電度電成本有望下降30%。

與永磁直驅(qū)相比，超導(dǎo)直驅(qū)方案預(yù)計(jì)將減輕塔頂重量至少30%，對(duì)海上風(fēng)電可謂一箭雙雕——在風(fēng)機(jī)本體減重的同時(shí)，又極大程度上降低了平臺(tái)成本。

“超導(dǎo)風(fēng)機(jī)將是未來徹底壓垮火電的最后一根稻草。到時(shí)候風(fēng)電的度電價(jià)格將會(huì)降到2毛多。”張雷表示。

遠(yuǎn)景智能風(fēng)機(jī)葉片：靈感來自V22魚鷹機(jī)翼

遠(yuǎn)景能源吸納了全球各個(gè)領(lǐng)域的精英，尤其是航空航天領(lǐng)域的技術(shù)人才，如遠(yuǎn)景能源休斯敦全球創(chuàng)新中心葉片翼型專家孫毓平曾是波音公司資深工程師，遠(yuǎn)景能源數(shù)字模擬與驗(yàn)證部助理負(fù)責(zé)人Loic曾服務(wù)于歐洲航天局(ESA)。

相比航空航天領(lǐng)域，風(fēng)機(jī)葉片翼型設(shè)計(jì)還處于剛剛起步階段，譬如在防風(fēng)沙、防腐蝕、防霜凍方面，風(fēng)機(jī)葉片與飛機(jī)機(jī)翼相比，差距較大，因此帶來的葉片侵蝕、變形，不僅縮短了風(fēng)機(jī)壽命，而且損害發(fā)電效率。

遠(yuǎn)景能源引用航空技術(shù)，設(shè)計(jì)防風(fēng)、耐腐蝕、耐臟的翼型，可以保持升力，減少發(fā)電量下降。遠(yuǎn)景是國內(nèi)唯一一家采用此類技術(shù)的公司。

這一技術(shù)創(chuàng)新來自于遠(yuǎn)景能源休斯敦全球創(chuàng)新中心葉片翼型專家孫毓平。他此前服務(wù)于波音公司。開創(chuàng)性地采用三維設(shè)計(jì)應(yīng)用于風(fēng)機(jī)葉片，也是受波音公司啟發(fā)。

孫毓平介紹，在V22魚鷹飛機(jī)和波音787之前，飛機(jī)研發(fā)并沒有動(dòng)用3D設(shè)計(jì)，三維視圖可以更清楚地分析作用于機(jī)翼上的升力和阻力，目前全球范圍內(nèi)葉片的設(shè)計(jì)仍舊停留在二維水平，但遠(yuǎn)景的智能風(fēng)機(jī)葉片開創(chuàng)性地采用三維設(shè)計(jì)，依據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)，對(duì)葉片的8個(gè)剖面做了詳盡分析，并成功大幅降低了葉片的疲勞載荷，提升了年發(fā)電量。

本就是機(jī)翼專家的孫毓平，十分關(guān)注翼型設(shè)計(jì)的新動(dòng)向和新技術(shù)，去年FlexSys公司創(chuàng)造了FlexFoil，一種無襟翼設(shè)計(jì)機(jī)翼，解決了困擾飛機(jī)設(shè)計(jì)師和工程師多年的操縱面間隙問題。這一技術(shù)去年才對(duì)外宣布，但孫毓平敏銳地察覺到這一技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)機(jī)葉片的可能性。

FlexFoil采用柔性機(jī)翼，即無縫、幾何外形可改變的后緣操縱面，代替標(biāo)準(zhǔn)開式連接的襟翼。該設(shè)計(jì)是讓結(jié)構(gòu)長度上的每個(gè)單元都承受變形載荷，使機(jī)翼蒙皮一致受力彎曲，形成無縫的風(fēng)切入幾何機(jī)構(gòu)。

FlexFoil柔性機(jī)翼能夠以50度/秒的相應(yīng)速率從-9度偏轉(zhuǎn)至+40度，可以滿足實(shí)時(shí)陣風(fēng)載荷減緩的需求。該設(shè)備的扭轉(zhuǎn)形變可以達(dá)到1度/ft(0.3m)。此外，該新型結(jié)構(gòu)的額定載荷超過10000磅，具有2.4倍過載的安全系數(shù)，并已通過疲勞、溫度和耐化學(xué)測(cè)試。

經(jīng)過測(cè)試發(fā)現(xiàn)，這一技術(shù)應(yīng)用到風(fēng)機(jī)葉片同樣可以有效減少風(fēng)阻，提高能量可利用率。柔性機(jī)翼通過產(chǎn)生微小的形變來減輕氣動(dòng)載荷，在載荷建立起來之前就將其全部卸掉，而不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。

除了引進(jìn)航空技術(shù)至風(fēng)機(jī)葉片翼型設(shè)計(jì)，遠(yuǎn)景能源還開創(chuàng)性地將貓頭鷹的鋸齒狀翼型結(jié)構(gòu)融合到新一代的葉片設(shè)計(jì)。“貓頭鷹從天上飛下來的時(shí)候，老鼠是聽不到聲音的，我們仔細(xì)研究了，發(fā)現(xiàn)他的翅膀是鋸齒形狀的。受此啟發(fā)，我們?yōu)轱L(fēng)機(jī)葉片邊緣設(shè)計(jì)了鋸齒形狀，再加上羽毛的管狀結(jié)構(gòu)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)鋸齒尾緣可以降低低頻噪聲，羽毛管狀結(jié)構(gòu)可以降低高頻的噪聲。”孫毓平說。

引進(jìn)先進(jìn)雷達(dá)技術(shù)捕捉風(fēng)的軌跡

所有技術(shù)創(chuàng)新的出發(fā)點(diǎn)，都是為了更好地了解風(fēng)、捕捉風(fēng)、利用風(fēng)。把風(fēng)搞明白是風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)的第一步，也是風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營中的持續(xù)挑戰(zhàn)。作為國內(nèi)低風(fēng)速風(fēng)電場(chǎng)的開拓者，遠(yuǎn)景能源敢于挑戰(zhàn)復(fù)雜地形低風(fēng)速風(fēng)電項(xiàng)目，底氣來自于對(duì)風(fēng)的認(rèn)識(shí)。

捕捉風(fēng)的軌跡，靠的是技術(shù)。遠(yuǎn)景能源引用軍事領(lǐng)域先進(jìn)的激光雷達(dá)(LiDAR)技術(shù)，結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)模型，可以將復(fù)雜的風(fēng)模擬的一清二楚，進(jìn)而預(yù)測(cè)湍流到達(dá)的時(shí)間、尾流對(duì)風(fēng)機(jī)的影響等。

相比傳統(tǒng)的雷達(dá)技術(shù)，激光雷達(dá)(LiDAR)技術(shù)具有極高的角分辨率和距離分辨率、速度分辨率高、測(cè)速范圍廣、能獲得目標(biāo)的多種圖像、抗干擾能力強(qiáng)，但是，激光雷達(dá)的技術(shù)難度也很高，成本挑戰(zhàn)較大，目前多用于特種行業(yè)領(lǐng)域。

“沒有雷達(dá)你不知道真相。”遠(yuǎn)景能源陸上風(fēng)機(jī)產(chǎn)品線負(fù)責(zé)人王曉宇認(rèn)為，要想模擬真正的風(fēng)，必須借助激光雷達(dá)(LiDAR)技術(shù)，因此，公司投入巨大的精力攻克難關(guān)。

遠(yuǎn)景能源選擇了幾個(gè)典型風(fēng)場(chǎng)，在風(fēng)機(jī)機(jī)艙頂上放置激光雷達(dá)，再選擇合適的地方放置3D雷達(dá)車，通過這些雷達(dá)可以獲得密集且準(zhǔn)確的點(diǎn)位數(shù)據(jù)，進(jìn)而將這些數(shù)據(jù)輸入到遠(yuǎn)景能源高精度的CFD模型，模擬風(fēng)電場(chǎng)中各個(gè)地方的風(fēng)況，捕捉到風(fēng)的真正軌跡。

王曉宇介紹，由遠(yuǎn)景能源研發(fā)的先進(jìn)激光雷達(dá)(LiDAR)技術(shù)和CFD模型，目前已經(jīng)在部分風(fēng)場(chǎng)得到成功應(yīng)用，預(yù)計(jì)1-2年后可以實(shí)現(xiàn)完全商業(yè)化。

認(rèn)識(shí)風(fēng)是為了更好地利用風(fēng)、控制風(fēng)，遠(yuǎn)景能源依靠對(duì)風(fēng)的透徹認(rèn)識(shí)，利用激光雷達(dá)(LiDAR)技術(shù)和CFD模型，已經(jīng)大幅減少了因?yàn)槲擦餍?yīng)造成的風(fēng)場(chǎng)損失，

“我們對(duì)整個(gè)風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)可以做到三維的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能看清楚前面風(fēng)機(jī)的尾流怎么擋到后排的風(fēng)機(jī)，導(dǎo)致后排風(fēng)機(jī)發(fā)電量小了，然后就可以做相應(yīng)的調(diào)整，把這個(gè)避開，最大化整個(gè)風(fēng)場(chǎng)的發(fā)電量。”王曉宇自豪地表示，遠(yuǎn)景能源率先成功做到尾流控制，來自實(shí)踐風(fēng)場(chǎng)的數(shù)據(jù)顯示，同樣的風(fēng)機(jī)，在有的風(fēng)電場(chǎng)，有尾流控制比沒有尾流控制，年發(fā)電量可以提高15%。。

遠(yuǎn)景能源率先實(shí)現(xiàn)尾流控制，得益于公司長期重視大數(shù)據(jù)能力的積累。在全球超級(jí)計(jì)算中，中國國家超級(jí)計(jì)算廣州中心的“天河二號(hào)”已經(jīng)第五次登頂運(yùn)算速度榜首，浮點(diǎn)運(yùn)算速度最快可以達(dá)到每秒33.86千萬億次，而遠(yuǎn)景能源的格林云平臺(tái)正是采用的“天河二號(hào)”來提供計(jì)算服務(wù)。

高精度的格林云平臺(tái)打造智慧風(fēng)場(chǎng)

重視互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的力量，使遠(yuǎn)景能源與國內(nèi)絕大多數(shù)風(fēng)電制造企業(yè)區(qū)別開來。格林云平臺(tái)，是全球首創(chuàng)的基于智能傳感網(wǎng)，大數(shù)據(jù)，高性能計(jì)算，物聯(lián)網(wǎng)和云服務(wù)的智慧風(fēng)場(chǎng)云平臺(tái)。

遠(yuǎn)景的格林云平臺(tái)集合了Greenwich,WindOS及其高級(jí)應(yīng)用，大幅提高了軟件模塊的數(shù)據(jù)精度，囊括了開發(fā)商需要的任一功能。

遠(yuǎn)景能源基于智能傳感網(wǎng)，大數(shù)據(jù)，高性能計(jì)算，物聯(lián)網(wǎng)和云服務(wù)等技術(shù)，打造服務(wù)于整個(gè)行業(yè)的風(fēng)電和光伏的格林云平臺(tái)，擁有精度達(dá)到100米×100米的全球四維風(fēng)能資源圖譜以及其他各項(xiàng)風(fēng)電投資相關(guān)的全球數(shù)據(jù)庫，可以實(shí)現(xiàn)高精度的產(chǎn)業(yè)宏觀規(guī)劃、項(xiàng)目宏觀選址與測(cè)風(fēng)方案設(shè)計(jì)、微觀選址優(yōu)化。

基于格林威治的高精度的風(fēng)場(chǎng)數(shù)值模型，WindOS可以實(shí)施以能量可利用率為核心的資產(chǎn)評(píng)價(jià)體系，讓資產(chǎn)的擁有者可以清晰地量化任何對(duì)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量有影響的因素，基于此有可能針對(duì)性地實(shí)施資產(chǎn)的理性維護(hù)，提升資產(chǎn)的能效。歷史上正是由于我們依賴于不足以揭示問題本質(zhì)的時(shí)間可利用率指標(biāo)，導(dǎo)致目前整個(gè)中國風(fēng)電能效水平低于國際先進(jìn)水平10%以上。

基于格林云的天氣預(yù)報(bào)模式與高精度風(fēng)場(chǎng)數(shù)值模型，格林云提供全球第一個(gè)完全物理過程仿真的風(fēng)功率與發(fā)電計(jì)劃預(yù)報(bào)功能。預(yù)期可以大大提升風(fēng)功率預(yù)報(bào)精度，提升可再生能源在未來電網(wǎng)調(diào)度中的可計(jì)劃性。

遠(yuǎn)景能源解決方案及軟件產(chǎn)品管理負(fù)責(zé)人李恒認(rèn)為，如何理性利用風(fēng)能和太陽能是人類文明成長的必修課。打造服務(wù)于整個(gè)行業(yè)的風(fēng)電和光伏的數(shù)字云平臺(tái)，不僅僅是一群人，一些企業(yè)的責(zé)任，而是每個(gè)文明一份子的責(zé)任。為聯(lián)合盡可能多的力量共同做大清潔能源市場(chǎng)，推動(dòng)人類文明向前發(fā)展，遠(yuǎn)景能源的格林云平臺(tái)選擇免費(fèi)對(duì)外開放，并組建格林聯(lián)盟、格林名家，服務(wù)中小開發(fā)商。

雙V法則風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)周期大大縮短

重視大數(shù)據(jù)、以數(shù)字世界來指導(dǎo)物理世界，不僅體現(xiàn)在風(fēng)電項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)劃和運(yùn)營上，還體現(xiàn)在遠(yuǎn)景能源的風(fēng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)上。

遠(yuǎn)景能源數(shù)字模擬與驗(yàn)證部助理負(fù)責(zé)人Loic介紹，遠(yuǎn)景的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)可以做到零缺點(diǎn)、一次性成功，依賴的正是多柔體動(dòng)力學(xué)、基于知識(shí)的軟件工程、虛擬測(cè)試、大數(shù)據(jù)分析等多種數(shù)字模擬技術(shù)。

傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)周期約為7年時(shí)間，但遠(yuǎn)景能源依靠這些虛擬軟件打造的數(shù)字世界，可以將設(shè)計(jì)周期大大縮短。

軟件定義一切的時(shí)代，風(fēng)電行業(yè)并沒有真正跟上步伐。遠(yuǎn)景能源引進(jìn)汽車和航天領(lǐng)域的先進(jìn)設(shè)計(jì)理念，打造了全新的雙V法則，即雙饋系統(tǒng)工程產(chǎn)品開發(fā)體系。

傳統(tǒng)型的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)流程遵循工業(yè)設(shè)計(jì)的V法則，從V的左邊開始，依次是整個(gè)風(fēng)機(jī)的概念設(shè)計(jì)、系統(tǒng)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)、子系統(tǒng)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)、零部件設(shè)計(jì)，接下來進(jìn)入到V的右半部分，風(fēng)機(jī)概念測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試、子系統(tǒng)測(cè)試、整個(gè)風(fēng)機(jī)的測(cè)試。

Loic表示，這一開發(fā)體系偏重物理世界，周期長、成本高，很多細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)不能在一開始的時(shí)候就全方位考慮進(jìn)去，因此是一個(gè)不斷試錯(cuò)的過程。

在IT技術(shù)如此發(fā)達(dá)的今天，理應(yīng)有更合理的開發(fā)體系，遠(yuǎn)景能源的雙V法則開發(fā)體系，加入了數(shù)字化模擬。“第一個(gè)V就是數(shù)字化的V。從概念設(shè)計(jì)到最后零部件都在數(shù)字世界里首先模擬仿真一遍，然后再制造物理樣機(jī)。所有的設(shè)計(jì)都有全方位的考量，虛擬驗(yàn)證中發(fā)現(xiàn)的問題可以迅速得到解決。因?yàn)檫@個(gè)數(shù)字化的世界存在，我們的物理樣機(jī)才能做到一次成功，零缺陷。”Loic說。

Loic所說的零缺陷，并不僅僅是風(fēng)機(jī)質(zhì)量的零缺陷。雙V體系的建立，使得遠(yuǎn)景能源設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)時(shí)，除了考慮最好的風(fēng)機(jī)質(zhì)量，還可以兼顧最低度電成本、全周期最低管理成本等優(yōu)化目標(biāo)，做到風(fēng)機(jī)全生命周期零缺陷。

“依靠雙V法則，我們的風(fēng)機(jī)比行業(yè)至少能夠增加10%以上的發(fā)電性能，我們的成本至少能夠降低20%的完全生命周期的成本，風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)周期大大縮短。”Loic表示。

關(guān)于遠(yuǎn)景：遠(yuǎn)景能源是全球領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)提供商，在丹麥、美國、英國、日本、中國等地設(shè)立了全球研發(fā)與創(chuàng)新中心。遠(yuǎn)景目前是中國前三大風(fēng)機(jī)供應(yīng)商，2014年中國最大的海上風(fēng)機(jī)供應(yīng)商。遠(yuǎn)景智慧風(fēng)場(chǎng)WindOS平臺(tái)、阿波羅光伏云平臺(tái)管理著包括北美、歐洲、中國等在內(nèi)的超過2000萬千瓦的全球新能源資產(chǎn)。遠(yuǎn)景能源被《福布斯》評(píng)選為“中國科技先鋒封面企業(yè)”;全球最權(quán)威的商業(yè)雜志《哈佛商業(yè)評(píng)論》英文版就“下一代人才管理革命”為主題專題報(bào)道遠(yuǎn)景獨(dú)特的以解決挑戰(zhàn)為導(dǎo)向的人才發(fā)展模式;張雷被《福布斯》雜志評(píng)為2014年中美年度創(chuàng)新十人等。近期，遠(yuǎn)景在習(xí)近平總書記和新西蘭總理約翰•基的見證下，與新西蘭第二大城市基督城簽署了“智慧城市”管理平臺(tái)戰(zhàn)略合作框架協(xié)議。