本报记者 符晓波

　　经过持续10余年的基础研究，由中国企业自主研发的世界风电领域第一个实时数字孪生技术诞生了。日前，研发这套数字孪生技术的新疆金风科技股份有限公司（以下简称金风科技）首席科学家霍江明接受了科技日报记者的采访。他表示，这项重大突破实现了快速验证任何新型理论技术算法是否靠谱的创新路径，将风电设备研发完全建立在中国自己的理论基础上，为世界清洁能源利用贡献出中国智慧。

　　从“交学费”到做大做强

　　通俗地说，利用霍江明团队开发的数字孪生风机模型和控制器及软件，在一台普通电脑就能同步仿真1000台以上风机，可为风电并网提供智能调度、调频调峰服务。这一理论投入应用后，可为整个风电制造实现数字化升级提供优解，是推进风力发电机组数字化技术应用的首要创新技术之一。

　　从提出理论设想到验证成果诞生历时15年。力挺这一项目的金风科技董事长武钢认为：“如果我们不注重基础理论的自主研究，就扭转不了照搬照抄的老路，缺乏理论支持的中国创新之路是走不远做不大的。”

　　作为中国风电行业最早的制造企业，金风科技此前的研发团队都是从国外引进先进风机，效仿西方技术，再进行量产。“金风定期都会收到一份来自国外公司的账单。”霍江明说，无论是风机硬件还是控制软件，核心专利都掌握在德国、丹麦、荷兰的大牌公司手中，企业每使用一项技术，都需要支付费用。

　　为从根本上扭转这种局面，企业长期持续投入基础研究。一开始霍江明计划用3年时间，从自己熟悉的传动理论入手，为大型风力发电机组设计出维护成本低、性能更好的齿轮传动系统。可真正干起来才发现，这和空气动力学、流体力学、电磁场学、结构动力学、自动控制等都有关联，而将数字化科技应用于风机，在国内更是一片空白，没有任何可参考借鉴的资料。

　　这对于理论成果曾在国际学术界都获得认可的霍江明来说是个不小的打击，也是这时候他开始认识到，“中国要想在世界风电领域有所贡献，没有捷径可走”。

　　自立自强没有捷径，基础研究是必经之路

　　“我们只有在前瞻性基础研究、引领性原创成果上掌握主动权、话语权，才能从根本上扭转处处跟跑的局面。”霍江明决定从零开始，从基础研究着手，把风电设备的研发建立在自己创新的理论基础上。

　　2008年，他选择将风机控制策略作为突破口。风机精准控制一直是我国风电设备发展的瓶颈，由于这个短板，同样功率的国产设备要比国外设备笨重、易损、效率低。作用在风机上的风时刻在变，是否有一种理论能精准描述这些变化，从而提高风机设计和控制的精确度？

　　带着这样的理论设想，霍江明学习了西方经典大型风机空气动力学、风机结构动力学以及各种流派的核心控制技术和理论，“要想有所创新突破，先要把工业发达国家用将近100年才建立起来的理论掌握了才行”。

　　受钱学森、郭永怀等科学家在航空航天领域空气动力学理论启发，霍江明列举了一系列创新指标，创造性提出“仅用几个参数就能精确描述风机特性的控制策略”。这与由国外大企业垄断的风机控制策略在理论和技术上都大相径庭，许多身边人都认为是“天方夜谭”。

　　在一片质疑声中，金风科技高层决策坚持了自主创新的战略方向，保证了霍江明科研团队能专心做正确有价值的事情。理论创新“欲速则不达”，有了集团的鼎力支持，这次他暗下决心绝不妥协和放弃。

　　十年磨一剑，风电领域终于有了中国自主创新的理论基础

　　从着手基础研究开始，团队加班到凌晨成为常态，研究复杂程度、艰巨程度远超预期。

　　霍江明带领团队埋头钻研，一干就是十几年，可创新理论和技术产品迟迟没能上市，“算法抽象，验证过程非常复杂，团队长期不出成果，外人很难体会，企业越是无条件支持，我的内心压力就越大”。

　　可喜的是，在霍江明想要放弃的前夕，团队终于迎来令人振奋的革命性的突破。

　　2015年，霍江明团队成功开发了国内第一台完全自主的风机硬件在环仿真系统；2019年，团队在此基础上进行了大规模升级，研发出具有自主知识产权的空气动力学和结构动力学模型；2021年，全球风电行业第一个数字孪生风机诞生……

　　截至目前，霍江明此前定下的创新指标大部分得到实现和验证。这些成果把风电设备的研发建立在中国自主创新的理论基础上，将全面提升大机组设计、运行维护的水平，改变风电行业长期跟随国外的被动局面。

　　武钢表示：“霍江明多年来持之以恒、默默无闻坚持基础科学研究的行为令人敬佩，他的成果使我们在国际风电技术研发装备市场上越走越宽广，也证明了只有基础科学领先，才能促进技术的创新和领先。”

　　“真正属于科学的东西不应该限定只能用在风电领域，应该是普遍适用的才对，对此我完全有信心。”霍江明说。