遠景為什么

　　
　　那么，遠景自研變頻器的直接結果是什么呢？
　　
　　據遠景電氣系統采購負責人許智強透露，2015 年以后，遠景陸上全系列機組已經全部配備為遠景自主知識產權的變頻器。2018 年以后，遠景海上全系列機組也將全部配備遠景變頻器。許智強進一步說，“遠景通過掌握變頻器產品的全部知識產權，包括所有的軟硬件設計，然后通過發包給類似富士康這樣的代工企業生產，使得變頻器的采購成本得到了大幅的降低。”
　　
　　更重要的在于，自研變頻器對整機的開發和演進產生更多可能的自由度。正是由于對變頻器技術完全的自主知識產權，遠景的機組整機開發團隊才可以根據新的機組特性，在程序設計、參數設計等算法開發的核心環節進行系統整合，更好更快地推出引領市場的創新機型。
　　
　　遠景智能雙模機組和中壓機組都是基于其變頻器技術的創新。遠景2012 年7 月推出的雙模機組不但兼具直驅全功率和雙饋機組的優勢，還有最好的風能捕獲優勢，在高風速工況和低風速工況下均有較高的發電效率。它是一款機型，也是一項應用技術，已在多個風電場批量應用。從運行數據來看，經雙模技術改造后，機組的年發電量比未改造的雙饋機組最高可提升近2%。
　　
　　為什么要突破葉片技術理論
　　
　　要知道，遠景設立在美國科羅拉多的全球葉片創新中心匯聚了全球葉片領域的頂尖人才，當空氣動力學的資深科學家遇上復合材料結構學的頂尖工程師，下一代更輕更具捕風效率的葉片就出現在人們的眼前——射陽風電場就運行了這樣的葉片。
　　
　　這款葉片采用了全三維葉片設計技術，從借鑒V22 魚鷹機翼設計理論到下一代風機葉片技術突破，遠景付出了3 年的艱苦努力。
　　
　　在遠景，中國葉片工程集成中心研發總監、前LM 研發總監Peter Grabau 先生曾經主導開發了LM 近 1/3 的專利，美國全球葉片創新中心負責人、前西門子葉片研發中心首席工程師Kevin Standish 先生在葉片設計上的獨特建樹也為遠景最新的葉片技術注入了全球最新的研發思想。一份內部文件顯示，遠景自研葉片團隊的全球頂級專家已達55 人，涉及葉片氣動、結構設計及載荷、材料及工藝、測試與驗證等多個領域。
　　
　　這是一個關乎風電整機開發的本質問題。
　　
　　風電整機設計開發，本質上是一個基于葉片空氣動力學應用的流體和結構反復迭代尋優的過程，其中機組結構載荷、葉片氣動性能和核心控制手段是風機設計尋優的三大變量，也就是設計工程師所說的LAC 風機設計尋優。
　　
　　關鍵在于，風機設計工程師要真正掌控這些變量，而不是面對僅能輸出或輸入設計參數的黑匣子。也正因此，遠景執意要打開葉片設計的黑匣子，讓葉片氣動成為一個可尋優的變量。葉片是把風能轉化成機械能的核心部件，成本約占風機成本的30%，其氣動載荷主導了風機另外70% 的主要成本。這意味著，如果葉片通過自身的氣動外形卸掉某些風況帶來的有害載荷，就會相應降低傳動鏈上其他部件的載荷，那么降低整機用材成本也就水到渠成。
　　
　　但這取決于遠景葉片研發團隊對葉片空氣動力學未知的認知程度。在遠景全球葉片創新中心負責人Kevin 先生看來，“這幾乎就是向葉片的基礎理論發起挑戰！”
　　
　　專業人士知道，直到目前，對葉片的氣動性能分析還是基于格朗特在1935 年提出的葉素動量理論（BEM），可很多科技文獻和驗證結果已表明，在模擬葉尖速比較低的短葉片時，格朗特理論模型尚能近似符合風洞實驗結果，而當葉片越來越長時卻不能真實地體現風輪在流場中的氣流形態。實際上，BEM 理論基本方法和模型已經表明，在較高葉尖速比條件下，由于風輪尾渦螺距變小，葉片的誘導速度分布十分復雜，而BEM 理論基于獨立平衡流管假設的計算準確性，會隨著葉尖速比升高而下降，直到不適用。
　　
　　遠景注意到的一個變化是，隨著低風速風電場的開發，風輪直徑不斷加大，最優葉尖速比已高達10 甚至12。這表明，建立在較低葉尖速比假設基礎上的傳統BEM 理論已不能準確模擬大葉片的實際氣動載荷，也不再適用對較高葉尖速比的大葉片進行氣動效率分析。
　　
　　這樣的發現令遠景全球葉片研發團隊既興奮又焦慮：如果不能還原風能在流場中的氣流形態，葉片未被認知的氣動效率豈不是永遠無法被喚醒？更現實的問題是，由格朗特修正經驗公式推導而來的葉片氣動效率Cp 值的利用上限很可能被低估了。那么，葉片實際可利用效率的極限究竟在哪里？
　　
　　如此本質的問題可從航空航天業得到深刻的啟迪。
　　
　　美國V22 魚鷹的旋翼采用全三維旋翼氣動外形設計技術，這其中就包括了基于自由渦運動理論的非定常氣動載荷求解技術。與固定翼飛機不同，直升機旋翼的流場與風機葉輪的流場更接近。與BEM 理論相比，自由渦尾跡方法更接近物理實際，實際求解了尾渦的空間位置分布和強度分布，建立了葉片誘導速度徑向分布和尾渦分布的數學關系，具有更高的計算準確性，尤其是可以通過模擬葉片的渦流運動細節得到葉片非定常氣動載荷。遠景全球葉片團隊的研究顯示，在葉片處于最優葉尖速比時，自由渦方法可以避免傳統的BEM 理論預測失效問題，獲得更準確的最優功率系數和最優葉尖速比。
　　
　　“遠景全球葉片團隊將直升機旋翼設計中使用的自由渦尾跡方法應用到遠景自研葉片的設計中，當然也包括計算流體力學CFD 技術和全三維葉片氣動、結構耦合優化等技術。”遠景美國全球葉片創新中心葉片設計專家、前GE葉片高級工程師Mohamad Sultan 先生表示，有兩個維度的數據可以說明遠景葉片效率的突破：一個維度的數據是，葉片最佳捕獲段的氣動效率提升5% 以上；另一個維度的數據是，遠景葉片改變了傳統葉片設計中對剛度制約的上限，測試結果表明葉片整體剛度提升了10%。
　　
　　出于商業上的考慮，Mohamad Sultan不愿意過多透露遠景葉片技術的設計細節，但是實際葉片在中國風電場的運行還是引起國內葉片制造廠商對遠景葉片技術的探究。
　　
　　在射陽風電場，一位精于葉片制造的專業人士看出了遠景121 葉片氣動外形的不同。“利用自開發的先進數字仿真平臺，實現了這款葉片的二維及三維氣動設計，再通過多目標尋優實現了性能、載荷、重量以及噪音的最優設計。”遠景葉片測試與驗證專家、前美國新能源實驗室高級工程師Michael Desmond 先生在向這位專業人士提及這款葉片的設計時說，“全球葉片風洞測試資源的整合利用，為這款葉片高效率翼型開發提供了數據支持。”
　　
　　值得一提的是，遠景葉片翼型是針對中國風電場特點的定制化設計，其抗污染、低噪音以及更優的氣動性能得益于和整機系統的協同開發、無縫對接，不僅實現了風機的最優發電性能，整機成本也下降了10%。
　　
　　為什么用軟件定義自研發電機

　　
　　發電機已是風電大部件領域普通且成熟的產品，可遠景仍未停歇對它的不斷探索。基于對發電機的使用以及對失效模式的認知和理解，遠景匯聚了超過20 位全球發電機領域的高端人才，涉及電磁計算及仿真開發、機械有限元分析和驗證、CFD 流體仿真等多個領域。在這個全球化的自研發電機團隊中，Kurt Andersen 先生曾任Vattenfall CTO 和Siemens 風電首席產品架構師，他對發電機的研發有獨到見解。Jarkko Saramo 先生曾任ABB 芬蘭研發中心全球技術總監，主導了ABB 雙饋風力發電機在行業的領先地位。Deng Heng 博士在維斯塔斯、西門子丹麥研發中心工作超過10 年，作為西門子丹麥研發中心研發經理以及電力電子與控制專家，他主導了西門子直驅發電機控制算法、風機數字化仿真平臺、噪聲與振動控制算法以及變頻器與發電機調優算法，是構建西門子直驅核心技術的關鍵貢獻者。