編者按：標準是構(gòu)成國家核心競爭力的基本要素，是規(guī)范經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要技術(shù)制度。近日，由中關(guān)村標準故事編委會組織編寫，北京市市委常委茍仲文、工業(yè)和信息化部副部長楊學山作序，《中國電子報》多位記者參與撰寫的《中關(guān)村標準故事——探秘標準創(chuàng)新 引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展》一書正式出版。書中的30個故事從不同側(cè)面記述了中關(guān)村企業(yè)在實施標準化戰(zhàn)略的實踐中，自主創(chuàng)新、不懈求索的歷程與成就。《中國電子報》特摘登該書電子信息技術(shù)標準相關(guān)章節(jié)，以饗讀者。

　　“過去風吹來的是害，現(xiàn)在給我們吹來的是錢!”吉林省白城市通榆縣變風災(zāi)為利的故事，是我國風能發(fā)電行業(yè)的一段佳話。通榆縣西鄰科爾沁草原的沙漠化地帶，長年刮著6級以上的大風，肆虐的狂風常年卷起漫天黃沙，吹打著這里的人們。當?shù)厝藨蚍Q這里是一年一場風，從春刮到冬。但就在這塊被聯(lián)合國教科文組織認定為世界上最不適宜人類居住的地方，伴隨著風電的開發(fā)和風電設(shè)備制造業(yè)的興起，通榆縣的財政收入獲得了歷史性的突破，人民生活水平也隨之大幅提升。一貫靠國家輸血的貧困縣，慢慢地學會了自己“長肉”，其所在的白城市也成為中國最大的風力發(fā)電基地之一。

　　市場競爭：用好標準利器

　　我國“十二五”期間風電的發(fā)展目標是，風電機組整機設(shè)計和核心部件制造技術(shù)取得突破，基本形成完整的具有國際競爭力的風電設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)體系。

　　“十一五”時期，我國風電裝備制造產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了單機容量向兆瓦級的跨越發(fā)展，研發(fā)設(shè)計和制造水平與世界先進水平的差距迅速縮小，1.5MW和2MW風電機組成為主流機型，3MW機組已研制成功并開始批量工程應(yīng)用，5MW和6MW陸上和海上風電機組相繼研制完成，風電設(shè)備關(guān)鍵零部件的技術(shù)能力迅速提高，但其中的主控系統(tǒng)和變槳系統(tǒng)仍基本依靠進口。我國“十二五”期間風電的發(fā)展目標是，風電機組整機設(shè)計和核心部件制造技術(shù)取得突破，基本形成完整的具有國際競爭力的風電設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)體系，形成3～5家具有國際競爭力的整機制造企業(yè)和10～15家優(yōu)質(zhì)零部件供應(yīng)企業(yè)。

　　“以目前的情況看來，實現(xiàn)‘十二五’目標的難度很大，還須國內(nèi)業(yè)界迎頭趕上。”華銳風電科技研發(fā)部的李博士在接受記者采訪時表示。根據(jù)對我國正在制造和生產(chǎn)的風電機組的調(diào)查分析，其主要技術(shù)來源大致可分為以下5類：第一類，引進國外的設(shè)計圖紙和技術(shù)，或是與國外設(shè)計技術(shù)公司聯(lián)合設(shè)計，在國內(nèi)進行制造和生產(chǎn);第二類，購買國外成熟的風電技術(shù)，在國內(nèi)進行許可生產(chǎn);第三類，與國外公司合資，引進國外的成熟技術(shù)，在國內(nèi)進行生產(chǎn);第四類，國外的風電機組制造公司在國內(nèi)建立獨資企業(yè)，利用其成熟的設(shè)計制造技術(shù)在國內(nèi)進行生產(chǎn);第五類，采用國內(nèi)大學和科技公司自行開發(fā)的設(shè)計制造技術(shù)，在國內(nèi)進行生產(chǎn)。

　　作為國內(nèi)風電行業(yè)的龍頭老大，華銳風電有著一套成熟而有特色的技術(shù)發(fā)展模式。“以華銳風電的經(jīng)驗而言，我們走的路線是引進技術(shù)、轉(zhuǎn)化專*、制定標準。”李博士透露。華銳風電引領(lǐng)潮流，圍繞著技術(shù)核心規(guī)劃了整個發(fā)展策略，在公司發(fā)展的不同階段，每個策略又都發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。2006年，在中國以進口風電機組和單機容量750kW為主力機型的背景下，華銳風電第一個引進國際先進的1.5MW風電機組技術(shù)，并通過消化、吸收、再創(chuàng)新，迅速實現(xiàn)了國產(chǎn)化和規(guī)模化，實現(xiàn)了國產(chǎn)化風電機組單機容量向兆瓦級的飛躍。

　　為了提高公司的科研能力，促進可持續(xù)發(fā)展，華銳風電招攬了大批國內(nèi)外的高端人才，組成了研發(fā)團隊，其中涵蓋空氣動力學、數(shù)值分析、機械、液壓、電氣和自動控制等專業(yè)。通過短短幾年的努力，公司研發(fā)團隊獲得發(fā)明、實用新型以及外觀設(shè)計專*近300項，獲得計算機軟件著作權(quán)10余項，遙遙領(lǐng)先于同行業(yè)其他企業(yè)。

　　隨后，華銳風電成功研制出具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的我國第一批3MW海上風電機組，開發(fā)出我國海上風電成套關(guān)鍵技術(shù)裝備，并成功應(yīng)用于歐洲以外第一個海上風電場——上海東海大橋10萬千瓦海上風電場，打破了國際風電巨頭在海上風電方面的技術(shù)封鎖。

　　2012年臺風“海葵”來襲時，風場最大瞬時風力超過13級，東海大橋項目一期34臺3MW海上風電機組平均可利用率達99%，全部正常運行，并在臺風到達時全部安全切出，臺風過后順利恢復并網(wǎng)發(fā)電，以優(yōu)秀的表現(xiàn)經(jīng)受住了此次特大臺風的考驗，展示了華銳風電在海上風電領(lǐng)域的過硬技術(shù)。

　　華銳風電用不到兩年的時間，陸續(xù)開發(fā)完成具有國際領(lǐng)先技術(shù)的5MW和目前全球單機容量最大的6MW風電機組，實現(xiàn)了海上裝機和并網(wǎng)發(fā)電，且運行良好。這兩種機型未來將成為世界風電市場的主流產(chǎn)品。5MW海上風電機組在上海東海大橋海上風電場項目二期順利通過了240小時驗收考核，考核期間5MW機組可利用率達到100%，240小時無故障運行。

　　在經(jīng)濟全球化的今天，標準的作用已經(jīng)不僅是企業(yè)組織生產(chǎn)的依據(jù)，而且已成為企業(yè)應(yīng)對市場競爭的強有力武器。李博士表示，企業(yè)要從整體出發(fā)，制定和貫徹一整套相互協(xié)調(diào)的綜合標準。其中，技術(shù)標準處于核心地位，其保證產(chǎn)品的規(guī)劃、研究、設(shè)計、制造、使用和維修等環(huán)節(jié)符合最優(yōu)化原則，并保證創(chuàng)新成果取得最佳的經(jīng)濟和社會效益。

　　創(chuàng)新離不開標準，脫離了標準的創(chuàng)新是不成熟、不健全的，其生命力也是短暫的。任何一項技術(shù)成果，從研制到鑒定都必須經(jīng)過技術(shù)標準的衡量，只有符合技術(shù)標準才能在生產(chǎn)領(lǐng)域得到推廣和應(yīng)用。

　　主控、變槳系統(tǒng)：掣肘風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展

　　風電主控系統(tǒng)和變槳系統(tǒng)的自主配套還不盡如人意，包括關(guān)鍵硬件、控制軟件等，目前對國外品牌的依賴程度較高，仍是我國風電設(shè)備制造業(yè)中最薄弱的環(huán)節(jié)。

　　風電主控系統(tǒng)和變槳系統(tǒng)作為風力發(fā)電機組的關(guān)鍵零部件，保障了風力發(fā)電機組的安全、可靠運行，提高了風能利用效率。因此，該領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新備受業(yè)內(nèi)關(guān)注。

　　20世紀80年代中期，進入風力發(fā)電市場的都是定槳距風力發(fā)電機組。定槳距是指葉片與輪轂的連接是固定的，槳距角固定不變，即當風速變化時，葉片的迎風角度不能隨之變化。定槳距風電機組采用失速調(diào)節(jié)原理，在允許的風速范圍內(nèi)，定槳距風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)對由于風速變化引起的輸出能量的變化不起任何調(diào)節(jié)作用。

　　20世紀90年代后，變槳距風力發(fā)電機組開始進入風力發(fā)電市場。變槳距是指安裝在輪轂上的葉片通過控制可以改變其槳距角的大小。采用變槳距的風力發(fā)電機組，啟動時可對轉(zhuǎn)速進行控制，并網(wǎng)后可對功率進行控制，使風力發(fā)電機組的啟動性能和功率輸出特性都有顯著改善。目前，國內(nèi)外大型風電機組幾乎全部采用變槳控制技術(shù)，并且隨著機組容量的不斷增大，為了克服風切變、湍流對機組載荷的影響，出現(xiàn)了獨自變槳控制，即在實現(xiàn)變槳控制時每個葉片的槳距角并不一致，此種方法能夠有效提高機組關(guān)鍵部件的壽命和可靠性。

　　從我國目前的情況來看，風電主控系統(tǒng)和變槳系統(tǒng)的各個組成部分的自主配套還不盡如人意，包括關(guān)鍵硬件、控制軟件等，對國外品牌的依賴仍然較大，仍是我國風電設(shè)備制造業(yè)中最薄弱的環(huán)節(jié)。國內(nèi)企業(yè)大多采取消化、引進、吸收、再創(chuàng)新的技術(shù)路線，國產(chǎn)化率較低，國產(chǎn)化效果不是很理想，運行狀況也不盡如人意，且售后服務(wù)備受詬病。鑒于以上原因，國內(nèi)不少有實力的企業(yè)開始了主控系統(tǒng)和變槳系統(tǒng)的自主研發(fā)工作，并取得了不錯的成果。

　　“目前，國內(nèi)幾乎所有的整機廠商都已介入主控系統(tǒng)及變槳系統(tǒng)的自主研發(fā)。”李博士嘆道，“但國內(nèi)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈尚未完全建立，自主品牌依然不是主流。”

　　我國風電產(chǎn)業(yè)總體技術(shù)水平與國際先進水平還有一定差距，目前雖然大多數(shù)風機零部件基本實現(xiàn)了國產(chǎn)化，但這并不等于風電設(shè)備整機企業(yè)具有核心技術(shù)能力。在風機整機的研發(fā)和設(shè)計上，我國大多數(shù)廠家并沒有完全掌握關(guān)鍵的核心技術(shù)，關(guān)鍵零部件技術(shù)大多掌握在國外企業(yè)的手中。因為沒有關(guān)鍵零部件的定價權(quán)和掌控權(quán)，很多企業(yè)還要交納不菲的許可證使用費，且被國外出讓方限定在狹小的銷售范圍，無法走向國際市場，無法自主改善產(chǎn)品質(zhì)量和升級換代，供貨時間和周期也無法保障。

　　目前，我國許多風電設(shè)備企業(yè)不能有效控制質(zhì)量，已經(jīng)付出慘痛的代價，再加上售后服務(wù)跟不上，安裝在風場的風機頻頻出現(xiàn)故障，不但發(fā)電效率受到影響，還會給電網(wǎng)造成危害。這也導致了我國風電裝備制造業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的惡性循環(huán)。

　　從目前的運行情況看，國內(nèi)風機在主控系統(tǒng)和變槳系統(tǒng)等方面都出現(xiàn)過各種問題，面臨風機維修成本大幅增加的隱患。風電場一般建在自然環(huán)境惡劣的地區(qū)，控制系統(tǒng)和變槳系統(tǒng)在元器件方面、設(shè)計方面以及控制操作等方面引發(fā)機組故障的概率較大。

　　主控、變槳系統(tǒng)標準：應(yīng)運而生

　　兩項風電標準的制定將有效指導風電控制系統(tǒng)設(shè)備的研發(fā)、制造，對提高我國風電設(shè)備自主創(chuàng)新能力和促進風電行業(yè)的發(fā)展有著積極作用。

　　我國目前沿用的風電標準大部分是根據(jù)國際電工委員會(IEC)標準轉(zhuǎn)化而來，其他國際通用的標準，如德國的GL標準、丹麥的DNV標準，并不完全適合我國的氣候特征和地理環(huán)境。

　　在這種背景下，相關(guān)政府部門要求盡快開展風電相關(guān)產(chǎn)品特別是主控制系統(tǒng)和變槳控制系統(tǒng)的標準化工作。“兩項標準的編制過程令人難忘。”李博士回憶道，“自計劃項目下達后，各參與單位都積極成立了標準編制組，對標準進行詳細的討論分析，兩次編制組會議、1次廣泛征求意見和1次審查會的情況，仿佛都還歷歷在目。”

　　由中國電器工業(yè)協(xié)會牽頭組建了標準編制專家組，其中匯聚了行業(yè)內(nèi)眾多的資深專家。2010年5月6日和7月22日，分別在鄭州和杭州召開了第一次和第二次標準編制組工作會議。會上專家們對標準草案進行了討論，形成了標準的征求意見稿。各參會代表針對目前流行的雙饋機組、直驅(qū)機組和半直驅(qū)機組控制技術(shù)進行了激烈的討論，并針對常溫型和低溫型的環(huán)境因素進行了詳細分析。大家普遍認為，在制定國內(nèi)的風電標準時，應(yīng)該廣泛借鑒和吸納國際標準，但與此同時，對于國際標準中不適應(yīng)中國發(fā)展條件的內(nèi)容應(yīng)及時修正，并應(yīng)該及時向國際標準機構(gòu)反饋。

　　兩項標準形成標準征求意見稿后，緊接著又收集了大量相關(guān)單位、研究機構(gòu)的意見，并最終形成標準送審稿。2011年3月25日，審查會議在北京召開，評審專家審閱了兩項能源行業(yè)標準送審稿，并進行了充分討論，提出了進一步修改完善的意見。“評審組充分肯定了我們一直致力的工作，也給出了非常具體的指導意見。”李博士回憶道。

　　評審組一致認為，兩項能源行業(yè)風電標準的制定將有效指導風電控制系統(tǒng)設(shè)備制造企業(yè)、科研院所等單位進行研發(fā)、制造、試驗、檢查等工作，對提高我國風電設(shè)備自主創(chuàng)新能力和促進風電行業(yè)的發(fā)展有著積極作用。同時，各位專家也提出了一些寶貴的修改意見，涉及風力發(fā)電機組主控制系統(tǒng)和變槳控制系統(tǒng)的方方面面。

　　主控制系統(tǒng)是風力發(fā)電機組的核心技術(shù)，主控系統(tǒng)對整個風力發(fā)電機組實施正常操作、調(diào)節(jié)和保護，以確保機組運行過程的安全性和可靠性。據(jù)李博士介紹，專家們針對《雙饋風力發(fā)電機組主控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》中的檢驗項目進行了討論，包括風力發(fā)電機組的最大功率、恒功率運行控制、液壓系統(tǒng)自動控制等項目。考慮到實際的可操作性，針對以上幾項試驗進行評估后，專家一致認為通過型式試驗后，無需再進行出廠試驗。

　　變槳控制系統(tǒng)通過控制葉片的槳距角來控制風輪的轉(zhuǎn)速，進而控制風力發(fā)電機組的輸出功率，并能夠通過空氣動力制動的方式使風機安全停機。專家們針對《風力發(fā)電機組電動變槳控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》中的功能要求，深入討論了變槳系統(tǒng)后備電源的容量是否需要滿足在槳葉額定載荷情況下完成10次緊急順槳動作。風力發(fā)電機組變槳系統(tǒng)的后備電源是在電網(wǎng)掉電等危急工況下保證葉片能夠順槳并完成安全停機的設(shè)備，對風電機組的安全運行起著至關(guān)重要的作用。后備電源能夠滿足葉片在規(guī)定載荷下完成一次緊急順槳動作，就能夠使風力發(fā)電機組完成安全停機，但是考慮到安全余量，需要對后備電源的容量進行評估。

　　延伸閱讀

　　風電大國 標準助力

　　近年來，我國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，無論從裝機容量、發(fā)展規(guī)模還是風機制造能力上看，都已成為名副其實的風電大國。中國風電的未來發(fā)展要從追求速度向追求質(zhì)量轉(zhuǎn)變，從追求裝機容量向追求風力發(fā)電量轉(zhuǎn)變，這就需要建立先進的風電標準體系。

　　國家能源局發(fā)布的風電產(chǎn)業(yè)技術(shù)標準，有利于突破當前制約我國風電發(fā)展的瓶頸，實現(xiàn)由風電大國向風電強國的轉(zhuǎn)變。當前我國風電發(fā)展迅猛，但技術(shù)標準體系相對滯后，根據(jù)我國本土風電特點制定相應(yīng)的技術(shù)標準，有利于淘汰落后產(chǎn)能，杜絕低水平重復建設(shè)，保障行業(yè)健康發(fā)展。

　　華銳風電參與制定的NB/T 31017-2011《雙饋風力發(fā)電機組主控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》和NB/T 31018-2011《風力發(fā)電機組電動變槳控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》兩項行業(yè)標準，為支持國內(nèi)企業(yè)在消化吸收國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化提供了重要參考依據(jù)。這兩項標準結(jié)合了目前風力發(fā)電行業(yè)的現(xiàn)狀，參考了國內(nèi)外已有的經(jīng)驗和標準條款，是以我國自主研發(fā)技術(shù)為主擬定的比較完善的技術(shù)標準。這兩項標準結(jié)合風電機組的技術(shù)性能以及相關(guān)性能測試、產(chǎn)品試驗等方面的要求，形成了能夠有效指導我國相關(guān)單位開展自主研發(fā)、設(shè)計、制造、試驗、檢測的標準規(guī)范，可有效地提高風力發(fā)電機組產(chǎn)品設(shè)計的質(zhì)量，可提供準確的試驗、改進和驗證依據(jù)，可有效地提高我國風電機組的性能。以此兩項標準為依據(jù)，能夠建立全行業(yè)風電標準、檢測、認證體系，推動我國風電產(chǎn)業(yè)的健康有序發(fā)展。

　　《雙饋風力發(fā)電機組主控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》和《風力發(fā)電機組電動變槳控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》于2011年8月6日發(fā)布，同年11月1日實施。經(jīng)過兩年多的實施，這兩項標準已經(jīng)給產(chǎn)業(yè)帶來的十分明顯的推動效果。各大風電制造企業(yè)在這兩項標準的帶動下，對雙饋風力發(fā)電機組的主控制系統(tǒng)和風力發(fā)電機組的電動變槳控制系統(tǒng)進行了全面的檢查和升級，在國家相關(guān)部門和各風電設(shè)備制造企業(yè)的共同努力下，雙饋風力發(fā)電機組的主控制系統(tǒng)和風力發(fā)電機組的電動變槳控制系統(tǒng)的質(zhì)量均獲得了全面的提升，這對我國風力發(fā)電設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展起到了積極的推動作用。讓我們共同見證我國具有國際競爭力的風電設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)體系的形成。