2018年10月17日-19日，2018北京國際風(fēng)能大會暨展覽會（CWP 2018）在北京新國展隆重召開。本次大會由中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會、中國循環(huán)經(jīng)濟(jì)協(xié)會可再生能源專業(yè)委員會、全球風(fēng)能理事會、中國農(nóng)業(yè)機(jī)械工業(yè)協(xié)會風(fēng)力機(jī)械分會、國家可再生能源中心和中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院（賽迪集團(tuán)）六大權(quán)威機(jī)構(gòu)聯(lián)合主辦。

　　

　　大唐可再生能源試驗(yàn)研究院有限公司副總工程師高偉在“風(fēng)電機(jī)組大型化技術(shù)論壇”中發(fā)表主旨演講。

　　

　　他在演講中判斷未來風(fēng)電4個發(fā)展方向，大型化、智能化、海工化、儲能化，并判斷在高塔或大葉片，將來肯定就像飛機(jī)一樣肯定以摔一批機(jī)組為代價的，而這就涉及到國內(nèi)整機(jī)商的方法論問題，他表示目前整機(jī)商的方法論是一致的，基本上到邊了，理論不是無限放大的，可能支持兩兆瓦，三兆瓦，5兆瓦設(shè)計(jì)，未必能夠支持10兆瓦、15兆瓦的設(shè)計(jì)。

　　他同時表示，在海上風(fēng)電發(fā)展過程中，真正往深海走的話要有新的設(shè)計(jì)方法論，就是飄浮式的方法論。

　　

　　

　　高偉：各位嘉賓，各位朋友，我先刷一個小廣告，我們大唐集團(tuán)是今年成立的，我們知道現(xiàn)在是搞比較大的改革，我們是由原來的研究院是負(fù)責(zé)我們大唐這一塊，現(xiàn)在目前為止包括風(fēng)電、光伏、光熱包括其他的一些研究。

　　

　　我的報(bào)告分成兩部分，一部分是理論研究，一部分是驗(yàn)證。我簡單介紹一下我個人，我原來是學(xué)校的老師，2013年的時候到了華創(chuàng)，從研發(fā)工程師最后做到總工，我自己本人從2兆瓦到10兆瓦直驅(qū)和半直驅(qū)，今天這個時點(diǎn)比較敏感，今天玩一點(diǎn)紙上談兵的事情。

　　

　　我個人判斷未來風(fēng)電4個方向，大型化、智能化、海工化、儲能化。今年實(shí)際上是全世界第一個實(shí)驗(yàn)性的是2009年的時候，挪威的，今天已經(jīng)做了一個商業(yè)化的項(xiàng)目，5兆瓦的飄浮機(jī)組成的，當(dāng)時我們都是做科技組織的，現(xiàn)在每個千瓦應(yīng)該是47000，還有一些說在未來三年之內(nèi)有望可以把成本降低75%，假設(shè)風(fēng)電發(fā)電好一點(diǎn)的話，將來真的是具備很具有發(fā)展前景，因?yàn)槲覀冎赖谝粋€是從全球來看，畢竟全世界水比陸地多第二個中國資源稟賦決定了發(fā)電是在遙遠(yuǎn)的西部，用電負(fù)荷在東部，為了滿足這個必須采用遠(yuǎn)距離輸送，如果在東部采用就可以緩解遠(yuǎn)側(cè)和用戶側(cè)相互之間壁壘的問題。

　　

　　其實(shí)海上風(fēng)機(jī)是風(fēng)險非常非常高的，特別是整機(jī)制造企業(yè)，為什么西門子是分5個階段，我們中國市場發(fā)展比較快，我知道華創(chuàng)直接是下海的，所以說問題就很多。然后工程設(shè)計(jì)流程整機(jī)是整機(jī)的，設(shè)計(jì)院是設(shè)計(jì)院的，這樣的話問題就很多。

　　

　　所以后來（英文）提出了一體化設(shè)計(jì)思維，把環(huán)境作為一個矩陣放到模型，實(shí)際上相當(dāng)于把基礎(chǔ)和其他的基礎(chǔ)放在一起作為一體化設(shè)計(jì)，這就是傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)。實(shí)際上本質(zhì)是解決這樣一個方程，再下面現(xiàn)在目前為止近海的應(yīng)該是30米以上采取的設(shè)計(jì)思路，但是實(shí)際上飄浮式這套方法論就行不通了，大概世界上你要真正往深海走的話要有新的設(shè)計(jì)方法論，就是飄浮式的方法論，全世界第一個提出飄浮式風(fēng)機(jī)是麻省大學(xué)的，他1972年論文提出來的，當(dāng)時提了很多種。論文我看過4、5種，比較有代表性是前面這兩個，等著到1993年的時候，英國實(shí)際上是一個能源匱乏的國家，組織了一個海上飄浮式風(fēng)電機(jī)，基本上擺脫紙上談兵的（英文），這是（英文）文章，大家可以看一下，那個實(shí)際上包括意大利的學(xué)者他們也做了研究，其實(shí)真正開始做的就是下面這幾個，2007年、2009年，大概整個從理論到商用這么一個過程。

　　

　　我個人把這個問題分成三個部分，一個是結(jié)構(gòu)耦合，一個是水動力耦合，還有一個流耦合，說白了要解下面這個方程，這個是根本解不開的，我們當(dāng)時做了一些條件，考慮時間關(guān)系我不細(xì)說了。

　　

　　其中第一部分就是氣動，翼型氣動是邊界層耦合算數(shù)，所有的研究都用這個方程，實(shí)際上到目前為止翼型氣動研究以后還沒有用到CFD五計(jì)算方法，咱們現(xiàn)在做翼形也就是這個水平上。雖然我們搞風(fēng)機(jī)很久，但是現(xiàn)在用這套軟件就用（英文）動態(tài)入流，搞直升機(jī)的知道，實(shí)際上是（英文）修正以后，實(shí)際上是一個華人，1983年的時候做了一篇論文，后來是一個日本人寫了一個程序，還有一些理論，包括我們現(xiàn)在南航的王通光（音）老師做了一個，博士論文提出了一個，實(shí)際上海上風(fēng)力機(jī)有一個問題，它一直會晃，實(shí)際上這個條件基礎(chǔ)不滿足，后梁麻省有幾個研究者就把這個理論和美國（英文）模型結(jié)出了很好的結(jié)果，基本上可以解決這種東西。

　　

　　另外一個CFD，我現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)整機(jī)廠不景氣就把CFD開掉，整機(jī)設(shè)計(jì)載荷6000到一萬個工礦，要是滿足相應(yīng)的條件，我正常情況下我要把風(fēng)機(jī)看成至少是一個飛行特性捕捉出來，我用邊界層耦合理論，6到7層網(wǎng)隔，現(xiàn)在目前為止不用做的特別大，5兆瓦的模型，這個過程中你引入一些哪怕是現(xiàn)在超算都做不到，用CFD解這個方程，甚至是歐拉方程都是不大現(xiàn)實(shí)的，我們可能做一些關(guān)鍵的，比如說做一些驗(yàn)證還是有辦法的。幾乎所有的模型主要是動態(tài)入流理論這個方法，它現(xiàn)在想用一些這樣的理論。

　　

　　我個人認(rèn)為，因?yàn)楝F(xiàn)在美國和歐洲都投了很多錢，研究新的氣動模型，因?yàn)槲覀冎罋鈩右袁F(xiàn)在的做不動了，我個人覺得加速度式，我們叫攝動方法，中國這方面是有基礎(chǔ)的，我簡單把氣動說一下。

　　

　　它是一個坐標(biāo)，把這個方程解開，細(xì)節(jié)不說了，當(dāng)時我做的，怎么把它做出來。

　　

　　然后再就是水動，現(xiàn)在就是用莫爾斯方程，非常簡單的方程，考慮了黏性系數(shù)和慣性系數(shù)，這個系數(shù)不同有不同的理解，看猜哪個好用，把數(shù)套上去，還要考慮浮力的問題，這就是水動力學(xué)的公式，再大了做就要復(fù)雜一點(diǎn)，比如說線性波理論，現(xiàn)在是用到一階，你也可以考慮二階，我做過驗(yàn)證，大概就是用一階波的理論，這個是我在學(xué)校做的，當(dāng)時（英文）找我麻煩，做的結(jié)果有一個對比，區(qū)域上基本上是吻合的，數(shù)量是相當(dāng)?shù)模旧犀F(xiàn)在一階波可以滿足，水動力學(xué)的問題，為什么不用更好的東西，為什么還用莫爾斯方程，因?yàn)樗容^保守，我把水動力算小，算大肯定沒有問題，但是你風(fēng)機(jī)做的特別大型化，你這個之后一堆錢出來了，還得往更深的地方去做。

　　

　　然后就是耦合，原來都有動畫效應(yīng)，什么是結(jié)合，前面的方程是三塊東西拼在一起，怎么解下來了，從那個理論來講是在一個空間，想到高中的物理知識，我只是在不同的空間里，然后給出不太容易產(chǎn)生跳變的地方把它展開，其實(shí)就是把這個定義在空間系統(tǒng)東西解出來，說的太復(fù)雜了，這就是解耦，這個是氣動這邊是結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在目前這個理論不那么好支持的原因，我們在有些是硬生生的砍開，你現(xiàn)在不知道發(fā)生大的變形，發(fā)生大的傾斜角，這樣的情況下才能解開。

　　

　　然后（英文）就是用的氣動結(jié)構(gòu)的耦合，（英文）是水動力學(xué)模型，因?yàn)槲铱催^的代碼大概是這么一個方程，驗(yàn)證一下，按照它給定的模型，當(dāng)時做了一個，一個做了輔助，一個做了（英文），這個實(shí)際上可以動畫。

　　

　　前面的工作我簡單把整個理論做了匯報(bào)，就是把氣動、結(jié)構(gòu)、水動力學(xué)在一定的條件下，通過解耦方法然后把它解開，這里面有兩個東西支持，第一個東西這么做準(zhǔn)不準(zhǔn)，對不對。第二個問題你不能靠人，基本上靠編程，我為什么把這個仿真軟件與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證跟大家做一個專門的匯報(bào)，因?yàn)閲鴥?nèi)這一塊特別弱。

　　

　　仿真軟件，我看老外做程序，現(xiàn)在做風(fēng)力機(jī)最早的程序就是（英文），是人不斷地去改，修，一直到2000年以后，后面還在不停地改，（英文）當(dāng)時就是五分之一是注釋，實(shí)際用了很簡單的幾個模型，大概有個30幾號的程序，然后再加上一個7號的程序大概是這樣子的。

　　

　　把它的聲音、阻力做完，這是其中最核心的，下面還有一個部分，核心代碼就這么一點(diǎn)，但是后來做到很大，做到后來大的軟件，做軟件的東西，特別是工業(yè)軟件特別弱的原因，能不能一直盯著認(rèn)真不斷改進(jìn)，傳遞下去做好，我估計(jì)我們現(xiàn)在目前為止整機(jī)廠因?yàn)榉椒ㄕ撌且恢碌?，基本上到邊了，我個人判斷在高塔或者是大葉片，將來肯定就像飛機(jī)一樣，在飛機(jī)肯定以摔一批機(jī)組為代價的。你要知道你的理論不是無限放大的，可能支持兩兆瓦，三兆瓦，5兆瓦設(shè)計(jì)，未必能夠支持10兆瓦、15兆瓦的設(shè)計(jì)。大概現(xiàn)在是兩個流派，一個是美國派，另外一個是歐洲的，歐洲是和另外一個結(jié)合。整個算法大概就是這么多，時間關(guān)系就不細(xì)講了。

　　

　　另外一個問題特別不重視的問題就是實(shí)驗(yàn)，我知道其實(shí)你在做整個風(fēng)機(jī)風(fēng)動實(shí)驗(yàn)最關(guān)鍵的參數(shù)是林兆樞（音），就是你的速度乘你特征的半徑除以難度，我把風(fēng)機(jī)尺度放小，現(xiàn)在體積縮小十倍，速度就要放大十倍，不滿足另外一個馬赫準(zhǔn)則，就進(jìn)入了一個壓縮狀態(tài)，到目前為止在風(fēng)動里面，把特性完全展現(xiàn)出來，現(xiàn)在目前工程是不滿足的，這是全世界最大的實(shí)驗(yàn)，一個是歐洲的（英文），是三葉片的做了一個PIV的測試，另外一個是美國的，這是在風(fēng)場測試的，這個我參加過，盲比數(shù)據(jù)可以隨時要，看你的模型準(zhǔn)不準(zhǔn)，在準(zhǔn)的情況下不同的模型大概差能差到15%到100%，150%到250%都很正常，現(xiàn)在目前為止我們掌握的氣動工具應(yīng)該說搞飛機(jī)的差不多，你想掌握理論知識實(shí)際還不能準(zhǔn)確算出載荷，我這里做一個宣傳，到目前為止我看了這么多的文獻(xiàn)，不到三千篇，中國人可以寫進(jìn)名字是兩個人，一個就是做杜兆輝，還有王濤光（音）老師，我用他的風(fēng)動做的。

　　

　　右邊這個角是全世界第一個做的，其實(shí)發(fā)現(xiàn)我們水平差不多，大概一百多名，沒有什么進(jìn)步。這個是翼形做的，用PIV，這個就是快速照相，兩幀以后發(fā)出的認(rèn)為是速度，各種場景都捕捉到。為什么把這個說出來，其實(shí)現(xiàn)在是非常大的挑戰(zhàn)，我把風(fēng)動實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和我理論計(jì)算數(shù)據(jù)擺在一起差太厲害了，根本對不上，博士論文沒有辦法畢業(yè)了，基本上吻合，只能說趨勢吻合，到目前為止我們知道我們用的理論工具遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到支持我們行業(yè)發(fā)展，技術(shù)員還需要進(jìn)一步努力，另外對于飄浮式風(fēng)機(jī)是需要這樣那樣的實(shí)驗(yàn)，具體的就匯報(bào)這么多，謝謝。