20世紀(jì)80年代，“一年一場風(fēng)，從春刮到冬”的新疆達(dá)坂城作為全國規(guī)模開發(fā)風(fēng)能最早的實驗場，豎起了第一臺從丹麥引進(jìn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。時隔三十多年后，數(shù)千臺國產(chǎn)自主研發(fā)風(fēng)機(jī)擎天而立，與藍(lán)天白云相襯，和博格達(dá)峰交相輝映，形成一幅壯美畫面。

　　從學(xué)習(xí)引進(jìn)世界先進(jìn)技術(shù)到自主研發(fā)風(fēng)電機(jī)組，再到逐步領(lǐng)跑行業(yè)，這里走出了中國風(fēng)電行業(yè)最早的制造企業(yè)金風(fēng)科技。多年來，金風(fēng)科技首席科學(xué)家霍江明帶領(lǐng)團(tuán)隊從基礎(chǔ)理論著手，把風(fēng)電設(shè)備研發(fā)建立在中國自主創(chuàng)新的理論基礎(chǔ)上，從根本上扭轉(zhuǎn)了中國在世界風(fēng)電領(lǐng)域處處跟跑的局面，實現(xiàn)中國風(fēng)機(jī)設(shè)備制造高水平科技自立自強(qiáng)，為世界清潔能源利用貢獻(xiàn)出中國智慧。

　　每賣出一臺風(fēng)機(jī)，就要給外國公司交一筆“學(xué)費(fèi)”

　　“定期金風(fēng)會收到一份來自國外公司的賬單，我很受觸動。”霍江明至今還記得2005年剛加入金風(fēng)時的情景，當(dāng)時企業(yè)要實現(xiàn)風(fēng)電機(jī)國產(chǎn)化制造，但無論是風(fēng)機(jī)硬件還是控制軟件，核心專利都掌握在德國、丹麥、荷蘭的大牌公司手中，企業(yè)每使用一項技術(shù)，都需要支付費(fèi)用。

　　加入金風(fēng)前，霍江明并沒有風(fēng)電行業(yè)經(jīng)驗，一直在數(shù)字建模和齒輪傳動方面從事研究，力邀他加入金風(fēng)的是新疆金風(fēng)科技股份有限公司董事長武鋼。

　　回憶企業(yè)風(fēng)機(jī)制造起步階段，研發(fā)團(tuán)隊都是從國外引進(jìn)先進(jìn)風(fēng)機(jī)，效仿西方技術(shù)，再進(jìn)行量產(chǎn)，武鋼希望霍江明能將自己的理論成果應(yīng)用于風(fēng)電制造，“如果我們不注重基礎(chǔ)理論的自主研究，就扭轉(zhuǎn)不了照搬照抄的老路，缺乏理論支持的中國創(chuàng)新之路是走不遠(yuǎn)做不大的?！?/p>

　　加入金風(fēng)后，自認(rèn)為數(shù)學(xué)建模還可以的霍江明計劃用3年時間，從自己熟悉的傳動理論入手，為大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計出維護(hù)成本低、性能更好的齒輪傳動系統(tǒng)?？烧嬲善饋聿虐l(fā)現(xiàn)，這和空氣動力學(xué)、流體力學(xué)、電磁場學(xué)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)、自動控制等都有關(guān)聯(lián)，而將數(shù)字化科技應(yīng)用于風(fēng)機(jī)，在國內(nèi)更是一片空白，沒有任何可參考借鑒的資料。

　　與此同時，世界風(fēng)電行業(yè)發(fā)展日新月異。當(dāng)時德國研發(fā)的無齒輪箱風(fēng)機(jī)已陸續(xù)占領(lǐng)市場，以此為代表的直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)被業(yè)界認(rèn)可為風(fēng)電領(lǐng)域最具成長前景的技術(shù)路線。

　　為緊跟行業(yè)趨勢步伐，2007年，金風(fēng)科技向市場宣布要走直驅(qū)技術(shù)路線，并從德國引進(jìn)樣機(jī)開始了中德聯(lián)合開發(fā)與國產(chǎn)化試制。

　　霍江明沒能等到自己的齒輪傳動系統(tǒng)問世，項目就被暫停了。這對于理論成果曾在國際學(xué)術(shù)界都獲得認(rèn)可的霍江明是個巨大打擊，也是這時候他開始認(rèn)識到，“中國要想在世界風(fēng)電領(lǐng)域有所貢獻(xiàn)，沒有捷徑可走?！?/p>

霍江明工作照（金風(fēng)科技提供）

　　自立自強(qiáng)沒有捷徑，基礎(chǔ)研究是必經(jīng)之路

　　“我們只有在前瞻性基礎(chǔ)研究、引領(lǐng)性原創(chuàng)成果上掌握主動權(quán)話語權(quán)，才不會被別人牽著鼻子走?！边@次打擊讓原本信心滿滿的霍江明冷靜下來，他決定從零開始，從基礎(chǔ)研究著手，把風(fēng)電設(shè)備的研發(fā)建立在自己創(chuàng)新的理論基礎(chǔ)上。

　　2008年，他選擇將風(fēng)機(jī)控制策略作為突破口。風(fēng)機(jī)精準(zhǔn)控制一直是我國風(fēng)電設(shè)備發(fā)展的瓶頸制約，由于這個短板，同樣功率的國產(chǎn)設(shè)備要比國外笨重、易損、效率低。作用在風(fēng)機(jī)上的風(fēng)時刻在變，是否能有一種理論能精準(zhǔn)描述這些變化，從而提高風(fēng)機(jī)設(shè)計和控制的精確度？

　　帶著這樣的理論設(shè)想，霍江明學(xué)習(xí)了西方經(jīng)典大型風(fēng)機(jī)空氣動力學(xué)、風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)動力學(xué)以及各種流派的核心控制技術(shù)和理論，“要想有所創(chuàng)新突破，先要把工業(yè)發(fā)達(dá)國家用將近100年才建立起來的理論掌握了才行?！?/p>

　　基礎(chǔ)理論研究是關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)，而所謂的創(chuàng)新則要用前人沒用過的方法做前人沒做過事。受錢學(xué)森、郭永懷等科學(xué)家航空航天領(lǐng)域空氣動力學(xué)理論啟發(fā)，霍江明列舉了一系列創(chuàng)新指標(biāo)，創(chuàng)造性提出“僅用幾個參數(shù)就能精確描述風(fēng)機(jī)特性的控制策略”。這與由國外大企業(yè)壟斷的風(fēng)機(jī)控制策略在理論和技術(shù)上都大相徑庭，許多身邊人都認(rèn)為是“天方夜譚”。

　　在一片質(zhì)疑聲中，霍江明團(tuán)隊艱難前行。2011年，由于缺乏核心技術(shù)支持，國內(nèi)風(fēng)電企業(yè)從最多時的80多家剩不到20家，還有許多企業(yè)提出裁員?；艚饕步拥搅思瘓F(tuán)的電話，要求提供團(tuán)隊“裁員優(yōu)先級名單”。

　　“搞研究搞創(chuàng)新太難了，要裁就把我們都裁了吧?！泵鎸σ挂岳^日從事研究的同事，霍江明拿不出具體的名單，電話里是好長時間的沉默。后來，霍江明才知道這個電話是會議電話，集團(tuán)高管全部在線。沒想到的是接下來金風(fēng)科技沒有裁一個人，反而是大規(guī)模招聘了一批風(fēng)電科技工作者。

　　霍江明后來才知道，其實那一年金風(fēng)也是非常困難，當(dāng)年財報盈利只有2億元，但最終金風(fēng)堅持了自主創(chuàng)新的戰(zhàn)略方向，保證了科研團(tuán)隊能專心做正確有價值的事情。

　　理論創(chuàng)新“欲速則不達(dá)”，有了集團(tuán)的鼎力支持，這次他暗下決心絕不妥協(xié)和放棄。

　　十年磨一劍，風(fēng)電領(lǐng)域終于有了中國自主創(chuàng)新的理論基礎(chǔ)

　　從著手基礎(chǔ)研究開始，團(tuán)隊加班到凌晨成為常態(tài)，研究復(fù)雜程度、艱巨程度遠(yuǎn)超預(yù)期。

　　初期，霍江明想通過搭建大型實驗室，用實物驗證理論設(shè)想，但成本高、周期長，現(xiàn)實條件并不允許。無奈之下，霍江明另辟蹊徑，利用自己數(shù)學(xué)建模方面的優(yōu)勢，將數(shù)字孿生技術(shù)運(yùn)用在風(fēng)機(jī)上。這意味著，在驗證自己的理論設(shè)想之前，還要先解決“數(shù)字孿生技術(shù)”這另一大世界級難題。

　　霍江明帶領(lǐng)團(tuán)隊埋頭鉆研，一干就是十幾年，可創(chuàng)新理論和技術(shù)產(chǎn)品遲遲沒能上市，“算法抽象，驗證過程非常復(fù)雜，團(tuán)隊長期不出成果，外人很難體會，企業(yè)越是無條件支持，我的內(nèi)心壓力就越大。”

　　可喜的是，在霍江明都想要放棄的前夕，團(tuán)隊終于迎來為之振奮的革命性的突破。通過數(shù)字孿生技術(shù)，團(tuán)隊實現(xiàn)了快速驗證任何新型理論技術(shù)算法是否靠譜的創(chuàng)新路徑。

　　通俗地說，利用霍江明團(tuán)隊開發(fā)的數(shù)字孿生風(fēng)機(jī)模型和控制器及軟件，在一臺普通電腦就能同步仿真1000臺以上風(fēng)機(jī)，可為風(fēng)電并網(wǎng)提供智能調(diào)度、調(diào)頻調(diào)峰，還能進(jìn)行電價交易。這一理論投入應(yīng)用后，或可為整個風(fēng)電制造實現(xiàn)數(shù)字化升級提供優(yōu)解。

　　2015年，霍江明團(tuán)隊成功開發(fā)了國內(nèi)第一臺完全自主的風(fēng)機(jī)硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)；2019年團(tuán)隊在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了大規(guī)模升級，研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的空氣動力學(xué)和結(jié)構(gòu)動力學(xué)模型；2021年，全球風(fēng)電行業(yè)第一個數(shù)字孿生風(fēng)機(jī)誕生……

　　截至目前，霍江明13年前定下的創(chuàng)新指標(biāo)大部分得到實現(xiàn)和驗證。這些成果把風(fēng)電設(shè)備的研發(fā)建立在中國自主創(chuàng)新的理論基礎(chǔ)上，將全面提升大機(jī)組設(shè)計、運(yùn)行維護(hù)的水平，改變風(fēng)電行業(yè)長期跟隨國外的被動局面。

　　武鋼表示：“霍江明多年來持之以恒、默默無聞堅持基礎(chǔ)科學(xué)研究令人敬佩，他的成果使我們在國際風(fēng)電技術(shù)研發(fā)裝備市場上越走越寬廣，也證明了只有基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)先，才能促進(jìn)技術(shù)的創(chuàng)新和領(lǐng)先?！?/p>

　　“真正屬于科學(xué)的東西不應(yīng)該限定只能用在風(fēng)電領(lǐng)域，應(yīng)該是普遍適用的才對，對此我完全有信心。”霍江明說。（科技日報記者 符曉波）