對于任何技術密集型產業而言,研發能力是決定產業發展走勢和企業競爭力的一大關鍵因素,風電也不例外。注重自主創新的中國海裝,對此有著深刻的理解。
中國海裝研究院院長張凱在接受本刊記者采訪時多次言及,風電是一個充分競爭的市場,企業要想站穩腳跟,就必須掌握屬于自己的核心關鍵技術。
基于這樣的認識,自成立之日起,中國海裝執著于打磨研發體系,依托國家級科研創新平臺的建設以及重大科研項目的實施,不斷增強自身的技術實力。
始于引進,著眼實現自主研發
與其他風電企業的發展軌跡相似,成立伊始,中國海裝的技術主要依靠從國外引進。然而,脫胎于軍工系統的天然屬性促使其十分清楚自主掌握核心技術的重要性。因此,在引進的同時,這家企業積極進行同步開發,圍繞2MW 機組開展加大風輪直徑、擴展應用范圍等工作,迅速增進對風電技術的認知。
“引進―消化―吸收,固然可以快速提升自己短期的技術能力,但要真正實現持續創新的良性循環,關鍵技術的掌握是必不可少的。”張凱指出,“企業必須結合自身的能力開展科技攻關,來提高自己的市場競爭力。尤其是對重大科研項目的攻關,有助于完善研發體系,能夠很好地培養高素質的研發隊伍。應該說,一路走來,我們都在朝著這個方向前行。”
經過17 年的發展,中國海裝已經具備陸上與海上風電機組的正向設計能力,并確立“市場引領、技術驅動”的發展思路,實現從引進向自主設計的蛻變。
這背后,離不開人才、機制等方面的保障。
目前,中國海裝擁有近230 名研發人員。其中,研究生的比例為52%,獲得中高級職稱的約占40%。該公司還通過由高校和中國船舶集團聯合設立的碩士生培養點和博士后工作站,培養和引進高水平人才。
此外,中國海裝將研發、生產制造、運維環節打通,形成閉環。研發人員承擔著市場推廣、生產技術支持、售后技術支持的任務,需要深入生產制造、風電場一線,去解決問題。生產制造中或者面向市場時出現的問題,也會及時被反饋給研發部門。
十多年來,依托這套體系,中國海裝完成了多款陸上與海上風電機型的自主設計,取得并網控制、整機控制等方面的一批重要研究成果,在相應領域積聚起優勢。
張凱認為,中國海裝的核心優勢主要體現在整機的系統集成上,即系統設計技術和運行控制技術。
“我們在這兩方面有一些獨特的東西,基于對風電機組傳動機制、發電理論的理解,搭建了全工況的載荷仿真和智能控制等專用設計平臺;掌握了從整機的載荷計算到零部件匹配設計的開發鏈條,通過自主研發的整機智能控制和并網控制技術相結合,進而實現機組的最優匹配設計和高效運行。”
這也讓中國海裝在一些產品的開發上走在了行業的前列,比如大風輪直徑機組,其秘訣就在于單機的降載控制技術。中國海裝的科研團隊圍繞變槳的控制算法、塔筒阻尼和傳動鏈阻尼的控制算法做了大量研究工作,由此獲得的一系列專利還斬獲中國船舶集團的發明專利大獎。
兩大中心,開啟雙子星時代
2019 年年底,中國海裝的研發體系建設步入新的階段,其被認定為2019 年(第26 批)國家企業技術中心。
據悉,國家企業技術中心是國家根據創新驅動發展要求和經濟結構調整需要,對創新能力強、創新機制好、引領示范作用大、符合條件的企業技術中心予以認定,同時對企業的創新技術研究、生產經營等方面給予政策扶持,鼓勵引導行業骨干企業帶動產業技術進步和創新能力提高,發揮企業在技術創新中的主體作用,建立健全企業主導產業技術研發創新的體制機制。
梳理相關要求可以看出,國家企業技術中心的申報門檻高、難度大,每個省份的推薦名額不超過6 個。中國海裝與重慶市的50 余家企業展開同臺競爭,最終得以入圍。在全國競爭中,通過國家發展改革委核分修正、國家統計局科技報表修訂備案、國家各相關部委對企業經營合規性審查等評審后,中國海裝于2019 年12 月獲得國家發展改革委的網上認定文件。
張凱表示,“被認定為國家企業技術中心,既是對中國海裝科技創新能力和自主研發水平的充分認可,也是希望通過該中心帶動整個產業鏈和行業的發展。”
為達成建設目標,中國海裝正在有序推進技術中心的規劃性工作。
需要注意的是,這是中國海裝繼2014 年建成國家海上風力發電工程技術研究中心之后,再次獲批建設國家級研發平臺,開啟了中國海裝國家級科技創新平臺的“雙子星”時代。
事實上,早在2010 年1 月,科技部就正式對國家海上風力發電工程技術研究中心立項批復,由中國海裝負責建設。該中心是海上風電裝備技術研究、系統設計、集成制造及海上風電場工程技術研究的專業機構,旨在形成海上風電整機核心技術體系,實現海上風電核心技術領域的創新。
張凱認為,投用至今,這一中心發揮出多重價值:將優質資源整合起來,包括邀請專家定期參加研討會,為行業建言獻策,指明技術的發展方向;實施國家的重大課題,比如“5MW 海上風電機組整機設計、集成示范及產業化應用”等。
目前,國家海上風力發電工程技術研究中心已初步形成技術創新、成果轉化、信息交流、人才培養四大功能;先后承擔國家、地方科研項目30余項,包括7 項國家級項目,19 項省部級項目,4項集團項目,10 余項科技成果獲得國家及省部級獎項;主持編制海上風電國家標準2 項,參與編制國際標準7 項、行業標準10 余項。
深度合作,共同開展協同創新
當下,進行廣泛的產學研合作成為多數行業技術創新的主流模式,這一點在風電行業表現得尤為明顯。一方面,風電涉及眾多學科和環節,有賴于所有參與者的緊密協作;另一方面,中國風電產業發展經歷了“引進―消化―吸收―再創新”的演變,全球合作貫穿其中。
張凱認為,“風電必須進行協同,沒有哪家整機企業可以把所有活全部干完,這也不符合行業發展的趨勢。”
他指出,中國海裝的誕生是軍民融合的產物,最初就建基于中國船舶集團的技術實力以及研發體系。“我們與生俱來有這樣的良好條件,大家在一個集團里,是一家人,比較容易協調。”
洛陽雙瑞風電葉片有限公司總經理史俊虎以其為中國海裝5MW 機型配套研制、長度達83.6m 的葉片為例介紹說,從論證到選型,再到中間的反復迭代,雙方互動得十分頻繁。
據了解,這家成立于2008 年的企業,主要從事風電葉片、機艙罩和特種非金屬復合材料制品的研制、生產、銷售和服務,以及產品、技術的進出口業務。目前,其擁有8 個生產基地,葉片年產能達到1500 套,年產值超過20 億元。
為了進一步整合資源,中國船舶集團專門建立了風電事業群,聯合所屬的31 家機構,由中國海裝作為牽頭單位,確定年度研發規劃,從設計階段即開始協同。
目前,這套機制有效加速著新產品的研發,其推出的10MW 海上風電機組就是由中國船舶集團立項。
與此同時,中國海裝還不斷深化全球合作。“我們與國外機構的合作非常廣泛,涵蓋機組設計、關鍵部件供應、核心軟件開發、前沿技術探索等。”張凱說。
舍弗勒大中華區工業事業部南區銷售總監樂斌旺告訴記者,2007 年至今,舍弗勒與中國海裝持續密切合作,成為后者軸承解決方案的主要供應商。
“從最初的2MW 機組開始,我們就建立起很好的合作基礎。在后續的機組研發中,舍弗勒也給予了全方位的支持。”他表示,“這同樣是一個彼此學習與提升的過程,不單純是技術層面,我們也能夠吸收中國海裝在海上風電、供應鏈管理等方面的豐富經驗,他們的供應鏈管理非常成熟。”
2019 年10 月,基于雙方長期建立的高度互信,中國海裝與舍弗勒簽署了戰略合作協議,將利用雙方的核心競爭力建立全面戰略合作伙伴關系。
布局未來,創新空間依然可觀
雖然風電技術取得過長足進步,但在張凱看來,從子系統到整機,未來的創新空間仍十分廣闊,比如軸承、齒輪箱等部件的可靠性提升以及主控軟件、變槳驅動軟件的開發。
“特別是在國產化的過程中,無論是部分關鍵部件的可靠性,還是核心軟件的自主設計能力,都有很大的進步空間。”他說。
為此,張凱建議,企業應當加大投入,國家也有必要聯合第三方推動公共測試平臺等基礎設施的建設,為滿足行業的共性需求提供支撐。
而作為風電機組制造企業,中國海裝始終將研發的重心放在整機的系統集成上。其中,海上風電無疑是未來的重點方向之一,基于“裝備一代、研制一代、預研一代、探索一代”的策略,在擁有5MW、6.X MW 等成熟平臺的基礎上,這家企業又相繼推出8MW、10MW 機型。
針對海上風電即將走向平價上網的現實,中國海裝正在與相關設計院進行海上風電一體化設計的探索。記者了解到,由于在海上風電項目中,基礎成本所占的比重較大,因此,通過對整機和基礎進行一體化仿真,能夠有效減小整體的冗余設計,降本效果更為明顯。
此外,為了適應未來深遠海開發的需要,充分釋放海上風電的價值,中國海裝還圍繞漂浮式風電、海上風電制氫等前沿領域開展研究。
值得一提的是,2018 年,中國海裝申報的“海上浮式風電裝備研制”項目獲得工信部立項,這是風電領域國家撥款規模最大的科研項目。目前,已經在示范工程、浮體設計、一體化仿真等方面取得突破。
“只有持續開展原創性、高起點、高水平、前瞻性的科技創新活動,才能保持企業的創新活力,讓企業在行業內保持領先地位。只有加強科技成果的轉化和對行業的帶動作用,打通產業鏈進行協同創新,才能更好地引領行業前進。”張凱強調。
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