今年歐盟“地平線2020”計劃決定，為遠景能源科技有限公司(以下簡稱“遠景能源”)主導的超導風電研發(fā)項目贊助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。為什么是遠景能源?

復雜地形低風速地區(qū)的風資源開發(fā)曾經(jīng)令人望而卻步，遠景能源率先進軍，并成功研發(fā)系列低風速風機，引領(lǐng)了中國的低風速開發(fā)風潮。在此之前，風電行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)卻不敢涉足。為什么是遠景能源?

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

去年，福布斯首次發(fā)布了“2014中美創(chuàng)新人物”獎，遠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：為什么是遠景能源?

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

10月13日，遠景能源CEO張雷率領(lǐng)來自風電解決方案及軟件產(chǎn)品團隊、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)，引入到風電領(lǐng)域，用顛覆性技術(shù)推動能源變革。超過200名技術(shù)極客到場聆聽顛覆性創(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。

超導風機：非線性的未來

2015年，歐盟決定資助遠景能源1億元人民幣，以推動由其主導研發(fā)的EcoSwing超導風機項目。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。

超導風機是風電技術(shù)的珠穆朗瑪峰，被認為是通往10MW級別及以上的風電機組的唯一路徑。由于超導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、更大單機容量風機的風電公司，都選擇押注超導技術(shù)。

遠景能源的EcoSwing超導發(fā)電機定子線圈采用傳統(tǒng)方式，而轉(zhuǎn)子線圈采用獨特的高溫超導材料制成。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，實現(xiàn)轉(zhuǎn)子超導狀態(tài)。

張雷透露，超導技術(shù)成功應用于風機行業(yè)后，對風電領(lǐng)域來說，將是一種非線性的顛覆式改變，這一應用將大幅度提高發(fā)電機功率密度和轉(zhuǎn)矩密度，預計比傳統(tǒng)永磁發(fā)電機提高至少50%，風電度電成本有望下降30%。

與永磁直驅(qū)相比，超導直驅(qū)方案預計將減輕塔頂重量至少30%，對海上風電可謂一箭雙雕——在風機本體減重的同時，又極大程度上降低了平臺成本。

“超導風機將是未來徹底壓垮火電的最后一根稻草。到時候風電的度電價格將會降到2毛多。”張雷表示。

遠景智能風機葉片：靈感來自V22魚鷹機翼

遠景能源吸納了全球各個領(lǐng)域的精英，尤其是航空航天領(lǐng)域的技術(shù)人才，如遠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，遠景能源數(shù)字模擬與驗證部助理負責人Loic曾服務于歐洲航天局(ESA)。

相比航空航天領(lǐng)域，風機葉片翼型設計還處于剛剛起步階段，譬如在防風沙、防腐蝕、防霜凍方面，風機葉片與飛機機翼相比，差距較大，因此帶來的葉片侵蝕、變形，不僅縮短了風機壽命，而且損害發(fā)電效率。

遠景能源引用航空技術(shù)，設計防風、耐腐蝕、耐臟的翼型，可以保持升力，減少發(fā)電量下降。遠景是國內(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。他此前服務于波音公司。開創(chuàng)性地采用三維設計應用于風機葉片，也是受波音公司啟發(fā)。

孫毓平介紹，在V22魚鷹飛機和波音787之前，飛機研發(fā)并沒有動用3D設計，三維視圖可以更清楚地分析作用于機翼上的升力和阻力，目前全球范圍內(nèi)葉片的設計仍舊停留在二維水平，但遠景的智能風機葉片開創(chuàng)性地采用三維設計，依據(jù)空氣動力學，對葉片的8個剖面做了詳盡分析，并成功大幅降低了葉片的疲勞載荷，提升了年發(fā)電量。

本就是機翼專家的孫毓平，十分關(guān)注翼型設計的新動向和新技術(shù)，去年FlexSys公司創(chuàng)造了FlexFoil，一種無襟翼設計機翼，解決了困擾飛機設計師和工程師多年的操縱面間隙問題。這一技術(shù)去年才對外宣布，但孫毓平敏銳地察覺到這一技術(shù)應用于風機葉片的可能性。

FlexFoil采用柔性機翼，即無縫、幾何外形可改變的后緣操縱面，代替標準開式連接的襟翼。該設計是讓結(jié)構(gòu)長度上的每個單元都承受變形載荷，使機翼蒙皮一致受力彎曲，形成無縫的風切入幾何機構(gòu)。

FlexFoil柔性機翼能夠以50度/秒的相應速率從-9度偏轉(zhuǎn)至+40度，可以滿足實時陣風載荷減緩的需求。該設備的扭轉(zhuǎn)形變可以達到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、溫度和耐化學測試。

經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)，這一技術(shù)應用到風機葉片同樣可以有效減少風阻，提高能量可利用率。柔性機翼通過產(chǎn)生微小的形變來減輕氣動載荷，在載荷建立起來之前就將其全部卸掉，而不會產(chǎn)生嚴重的后果。

除了引進航空技術(shù)至風機葉片翼型設計，遠景能源還開創(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計。“貓頭鷹從天上飛下來的時候，老鼠是聽不到聲音的，我們仔細研究了，發(fā)現(xiàn)他的翅膀是鋸齒形狀的。受此啟發(fā)，我們?yōu)轱L機葉片邊緣設計了鋸齒形狀，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。

引進先進雷達技術(shù)捕捉風的軌跡

所有技術(shù)創(chuàng)新的出發(fā)點，都是為了更好地了解風、捕捉風、利用風。把風搞明白是風電場開發(fā)的第一步，也是風電場運營中的持續(xù)挑戰(zhàn)。作為國內(nèi)低風速風電場的開拓者，遠景能源敢于挑戰(zhàn)復雜地形低風速風電項目，底氣來自于對風的認識。

捕捉風的軌跡，靠的是技術(shù)。遠景能源引用軍事領(lǐng)域先進的激光雷達(LiDAR)技術(shù)，結(jié)合先進的計算流體動力學(CFD)模型，可以將復雜的風模擬的一清二楚，進而預測湍流到達的時間、尾流對風機的影響等。

相比傳統(tǒng)的雷達技術(shù)，激光雷達(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、測速范圍廣、能獲得目標的多種圖像、抗干擾能力強，但是，激光雷達的技術(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。

“沒有雷達你不知道真相。”遠景能源陸上風機產(chǎn)品線負責人王曉宇認為，要想模擬真正的風，必須借助激光雷達(LiDAR)技術(shù)，因此，公司投入巨大的精力攻克難關(guān)。

遠景能源選擇了幾個典型風場，在風機機艙頂上放置激光雷達，再選擇合適的地方放置3D雷達車，通過這些雷達可以獲得密集且準確的點位數(shù)據(jù)，進而將這些數(shù)據(jù)輸入到遠景能源高精度的CFD模型，模擬風電場中各個地方的風況，捕捉到風的真正軌跡。

王曉宇介紹，由遠景能源研發(fā)的先進激光雷達(LiDAR)技術(shù)和CFD模型，目前已經(jīng)在部分風場得到成功應用，預計1-2年后可以實現(xiàn)完全商業(yè)化。

認識風是為了更好地利用風、控制風，遠景能源依靠對風的透徹認識，利用激光雷達(LiDAR)技術(shù)和CFD模型，已經(jīng)大幅減少了因為尾流效應造成的風場損失，

“我們對整個風場的風可以做到三維的實時監(jiān)測，能看清楚前面風機的尾流怎么擋到后排的風機，導致后排風機發(fā)電量小了，然后就可以做相應的調(diào)整，把這個避開，最大化整個風場的發(fā)電量。”王曉宇自豪地表示，遠景能源率先成功做到尾流控制，來自實踐風場的數(shù)據(jù)顯示，同樣的風機，在有的風電場，有尾流控制比沒有尾流控制，年發(fā)電量可以提高15%。。

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

高精度的格林云平臺打造智慧風場

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

遠景的格林云平臺集合了Greenwich,WindOS及其高級應用，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。

遠景能源基于智能傳感網(wǎng)，大數(shù)據(jù)，高性能計算，物聯(lián)網(wǎng)和云服務等技術(shù)，打造服務于整個行業(yè)的風電和光伏的格林云平臺，擁有精度達到100米×100米的全球四維風能資源圖譜以及其他各項風電投資相關(guān)的全球數(shù)據(jù)庫，可以實現(xiàn)高精度的產(chǎn)業(yè)宏觀規(guī)劃、項目宏觀選址與測風方案設計、微觀選址優(yōu)化。

基于格林威治的高精度的風場數(shù)值模型，WindOS可以實施以能量可利用率為核心的資產(chǎn)評價體系，讓資產(chǎn)的擁有者可以清晰地量化任何對風電場發(fā)電量有影響的因素，基于此有可能針對性地實施資產(chǎn)的理性維護，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)的時間可利用率指標，導致目前整個中國風電能效水平低于國際先進水平10%以上。

基于格林云的天氣預報模式與高精度風場數(shù)值模型，格林云提供全球第一個完全物理過程仿真的風功率與發(fā)電計劃預報功能。預期可以大大提升風功率預報精度，提升可再生能源在未來電網(wǎng)調(diào)度中的可計劃性。

遠景能源解決方案及軟件產(chǎn)品管理負責人李恒認為，如何理性利用風能和太陽能是人類文明成長的必修課。打造服務于整個行業(yè)的風電和光伏的數(shù)字云平臺，不僅僅是一群人，一些企業(yè)的責任，而是每個文明一份子的責任。為聯(lián)合盡可能多的力量共同做大清潔能源市場，推動人類文明向前發(fā)展，遠景能源的格林云平臺選擇免費對外開放，并組建格林聯(lián)盟、格林名家，服務中小開發(fā)商。

雙V法則風機設計周期大大縮短

重視大數(shù)據(jù)、以數(shù)字世界來指導物理世界，不僅體現(xiàn)在風電項目設計規(guī)劃和運營上，還體現(xiàn)在遠景能源的風機產(chǎn)品設計上。

遠景能源數(shù)字模擬與驗證部助理負責人Loic介紹，遠景的風機設計可以做到零缺點、一次性成功，依賴的正是多柔體動力學、基于知識的軟件工程、虛擬測試、大數(shù)據(jù)分析等多種數(shù)字模擬技術(shù)。

傳統(tǒng)的風機設計周期約為7年時間，但遠景能源依靠這些虛擬軟件打造的數(shù)字世界，可以將設計周期大大縮短。

軟件定義一切的時代，風電行業(yè)并沒有真正跟上步伐。遠景能源引進汽車和航天領(lǐng)域的先進設計理念，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)型的風機設計流程遵循工業(yè)設計的V法則，從V的左邊開始，依次是整個風機的概念設計、系統(tǒng)細節(jié)設計、子系統(tǒng)細節(jié)設計、零部件設計，接下來進入到V的右半部分，風機概念測試、系統(tǒng)測試、子系統(tǒng)測試、整個風機的測試。

Loic表示，這一開發(fā)體系偏重物理世界，周期長、成本高，很多細節(jié)設計不能在一開始的時候就全方位考慮進去，因此是一個不斷試錯的過程。

在IT技術(shù)如此發(fā)達的今天，理應有更合理的開發(fā)體系，遠景能源的雙V法則開發(fā)體系，加入了數(shù)字化模擬。“第一個V就是數(shù)字化的V。從概念設計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。所有的設計都有全方位的考量，虛擬驗證中發(fā)現(xiàn)的問題可以迅速得到解決。因為這個數(shù)字化的世界存在，我們的物理樣機才能做到一次成功，零缺陷。”Loic說。

Loic所說的零缺陷，并不僅僅是風機質(zhì)量的零缺陷。雙V體系的建立，使得遠景能源設計風機時，除了考慮最好的風機質(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，做到風機全生命周期零缺陷。

“依靠雙V法則，我們的風機比行業(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，風機設計周期大大縮短。”Loic表示。

關(guān)于遠景：遠景能源是全球領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務提供商，在丹麥、美國、英國、日本、中國等地設立了全球研發(fā)與創(chuàng)新中心。遠景目前是中國前三大風機供應商，2014年中國最大的海上風機供應商。遠景智慧風場WindOS平臺、阿波羅光伏云平臺管理著包括北美、歐洲、中國等在內(nèi)的超過2000萬千瓦的全球新能源資產(chǎn)。遠景能源被《福布斯》評選為“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)評論》英文版就“下一代人才管理革命”為主題專題報道遠景獨特的以解決挑戰(zhàn)為導向的人才發(fā)展模式;張雷被《福布斯》雜志評為2014年中美年度創(chuàng)新十人等。近期，遠景在習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”管理平臺戰(zhàn)略合作框架協(xié)議。