《風能》雜志封面專題：聯合動力的創新之道

2019-03-27 來源：《風能》作者：夏云峰瀏覽數：1344

2019 年 1 月 8 日，國家科學技術獎勵大會在北京隆重舉行，聯合動力作為第一完成單位及第一完成人參與的科研成果——“高效低風速風電機組關鍵技術研發和大規模工程應用”獲得國家科學技術進步獎二等獎，該公司由此成為近十年來首個以第一完成單位及第一完成人摘得此獎項的風電裝備制造企業，也是其繼 2016 年之后，再獲這一殊榮。

　　2017年11月17日，聯合動力南非德阿24.45 萬千瓦項目竣工投產

　　多年來堅持在創新上進行大手筆投入的國電聯合動力技術有限公司（以下簡稱“聯合動力”），已經開始從中獲得豐厚回報。

　　公開資料顯示，國家科學技術進步獎是國務院設立的國家科學技術獎五大獎項之一，授予在技術研究、技術創新、推廣應用、促進高新技術產業化，以及完成重大科學技術工程等過程中做出創造性貢獻的中國公民和組織。

　　記者了解到，上述獲獎成果是聯合動力針對我國風電發展趨勢以及低風速風電開發的難點，依托國家“973”和科技支撐計劃等科技項目，通過“產學研”協同攻關，聯合多家機構歷時數年完成，在低風速風電機組的設計方法、軸承研制、運行控制以及評估診斷等方面取得重大突破，有效推動我國風電行業技術進步和風電裝備制造品質的提升，為我國引領全球低風速風電技術發展提供重要支撐。可以說，獲得國家科學技術進步獎是實至名歸。

　　此前的 2018 年 12 月 25 日，聯合動力還憑借自主發明的專利——“一種風電場功率協同控制方法及其系統”在由國家知識產權局和世界知識產權組織（WIPO）主辦的第二十屆中國專利獎頒獎大會上斬獲中國專利金獎，成為我國風電制造領域首個作為專利權人獲得該獎的企業。據悉，專利金獎是專利領域的最高獎項，是唯一一個得到我國政府和世界知識產權組織（WIPO）雙重認可并授予專利權的重要獎勵。其評選強調項目的專利技術水平，注重在市場轉化過程中的運用情況。聯合動力的獲獎專利針對集群風電機組，提出融合尾流預測和智能分群的多約束、多目標功率優化策略，實現風電場有功功率最大化，并利用自學習方法提高了控制方法的適應能力。

　　一年兩獲國家級大獎，不經意間創造了風電行業的一項新紀錄，折射出聯合動力在創新方面的深厚積累。目前，這家企業累計申請專利 1282 項，擁有授權專利 879 項 ;共獲得國家科技進步二等獎、中國電力科技進步一等獎等 68 個獎項。基于對其整體實力的認可，美國著名咨詢機構 Totaro & Associates 曾在《全球風能創新趨勢報告》中將聯合動力的技術創新力排在中國第一、全球第四。

　　記者獲悉，這些創新成果已經從紙面走向實踐，轉化為一個個可應用的產品和解決方案。

　　以“高效低風速風電機組關鍵技術研發和大規模工程應用”課題為例，期間研發的機型被廣泛應用于 100 多座風電場，遍布全國 23 個省份，累計并網機組數量達到 5051 臺，總裝機容量 820.2 萬千瓦。它們的實際運行表現優異，在江蘇、湖北、湖南、廣西等典型低風速地區的風電機組年利用小時數排名中居于前列。

　　此外，還有共計 163 臺、總裝機容量 24.5 萬千瓦的機組出口至南非，成為目前我國風電設備出口單個項目最大的訂單。2018 年 6 月 11 日，聯合動力獲得南非國家電網公司（ESKOM）簽發的并網模型及測試一致性驗證報告，一次性通過驗收，完成了南非項目的并網模型仿真、現場測試、實測與模型的一致性驗證工作，標志著該公司的并網技術處于國際先進水平。

　　走到如今的創新高度，聯合動力用了十多年的時間，一套完善的研發體系與保障機制逐步形成。

　　這里值得一提的是風電設備及控制國家重點實驗室。它依托于聯合動力，以風電設備及控制技術研發為中心，重點研究解決我國風電產業面臨的重大共性、關鍵技術難題，取得一批重要科研成果及專有技術。2018 年，實驗室順利通過科技部的評估，獲得“良好”評價。

　　“圍繞建設我國風電產業技術研發中心、服務中心、信息中心和人才培育中心的目標，我們將充分發揮企業國家重點實驗室科技創新平臺作用，將之打造成風電領域科技創新的探路尖兵。”聯合動力相關負責人指出。

　　為了充分釋放這一平臺的價值，這家企業堅持“開放、流動、聯合、競爭”的運行機制，與美國國家可再生能源實驗室（NREL）、丹麥國家實驗室（RISOE）、中國科學院、清華大學、華北電力大學等科研院所建立穩定的交流機制，開展以橫向課題為載體的多元化國際合作。

　　擁抱合作就要求必須打破原有的條條框框限制，在部門間以及產業鏈上實現深度融合。針對于此，在內部，聯合動力圍繞及時供貨、質量保障、服務時效、新產品研發等重點工作進行有效橫向分解，加強各部門協同聯動，逐步打破“部門墻”;面對上下游合作伙伴，該公司運用集成產品開發（IPD）模式，通過采用矩陣式項目組織結構、平臺化產品開發策略，與產業鏈協同創新，推進部件標準化及模塊化設計。這促使一批設計冗余得到優化，關鍵部件機械載荷降低 5% —— 25%。新產品開發效率也得到提升，周期縮短 50%，具備一年推出 16 款新機型的能力。

　　有了優秀平臺的支撐，并不意味著創新就成為水到渠成的事。按照聯合動力高層的理解，人才的“厚度”是決定創新“深度”的另一個更為關鍵因素。

　　基于這樣的共識，這家企業著力推進創新型人才隊伍建設，每年引進 30 名以上的技術高端人才，形成了一支面向國際風電科技前沿的技術團隊。其中，碩士以上學歷人員占 72.9%。要調動人的積極性，激勵機制是必不可少的。

　　該公司堅持科技創新和制度創新雙輪驅動，建立管理和技術發展雙通道，推行技術要素參與收益分配，實行崗位分紅機制，前 20% 員工的平均分紅高于后 20% 員工的 4 倍。

　　在這些措施的刺激下，創新的活力被全面激發。2018 年，聯合動力開展了 108 個質量管理課題，節約工時 5882 小時，改進成果獲全國質量協會的 12 個優秀獎。

　　“員工還踴躍投入到后服務產品的研發中，完成了主控程序、槳距角識別優化等三大類、15 項產品，使得后服務市場新簽合同額年均增長 30%。”前述負責人補充說。

　　創新加速了機組技術的研發，但這顯然不是它的全部價值體現。在聯合動力，創新滲透到業務鏈條的各個環節。例如，這家企業在吊裝中運用全新的單點吊裝方案，將專用吊具剛性連接輪轂，主吊點、葉輪重心及輔助吊點為三點一線設計。與常規吊裝方式相比，此方案具有載荷傳遞路徑更優、安裝簡單可靠、姿態調整便捷、對接準確高效、拆卸作業安全、吊裝用時少等優勢。

　　就當前而言，數字化技術無疑是創新的一個重要抓手。在并網環節，聯合動力自主研發出能量矩陣 E-Matrix 系統，調頻響應時間小于 0.6 秒，并于 2018 年 9 月一次性通過國家電網并網符合性測試，獲得我國首張風電場快速頻率響應性能測試證書。UP-WindEYE 系統則是專門針對風電運維后市場推出的智慧風電場服務平臺，具有高速互聯、電網支撐、能量管理、場站調度自動化、全景監控、健康評估等六大功能，集成了高速互聯的風電場實時通信、卓越的電網支撐技術、先進的能量管理、強大的數據采集和分析、精準的壽命評估與故障預警診斷等模塊，使風電場數據傳輸速度提高 50 倍。

　　從“制造”轉向“智造”，是我國高端裝備制造業面對的重大時代命題，聯合動力在這方面積極探索出一條自己的發展路徑。記者走訪該公司位于江蘇連云港的制造車間時注意到，智能化無處不在，風電機組傳動鏈智能裝配平臺、變槳軸承鎖緊裝置和偏航軸承鎖緊裝置、機架自動翻轉裝置、風電機組全生命周期在線檔案系統等全面進入生產的關鍵工序中。

　　基地負責人以對接裝配工序為例介紹說，在傳統模式中，這項工作主要依靠行車輔助，由人工測量裝配間隙來實現主軸與齒輪箱的對接。這樣做的缺陷是顯而易見的，“對操作人員的經驗要求極高，稍有不慎，會極易造成主軸與齒輪箱連接部位的劃傷，導致零部件二次返工，且由于主軸受行車位置所限，增加了裝配過程中高空墜落和脫鉤發生的概率，威脅人身安全”。

　　聯合動力采用的傳動鏈智能化裝配平臺內嵌模塊化控制器及高精度傳感器，數據每秒被采集和運算 100 次以上，主軸軸端與齒輪箱輸入軸套的配合精度控制在 0.02mm 以內。它的人機交互能力強，工作人員能夠觸屏操作。由此，主軸與齒輪箱可以實現自動對中、對接，大大縮短生產周期，降低安全風險，提高對中精度。

　　變槳軸承鎖緊裝置和偏航軸承鎖緊裝置則是為解決傳統螺栓緊固方式存在的勞動強度大、效率低、力矩不達標等問題。借助這套系統，整個裝配過程高度自動化，操作人員使用遙控器操作即可。由于采用多把扭矩扳手同時進行作業，還極大提升了生產效率，并相應提高螺栓鎖緊的質量。

　　“在機架翻轉環節中，傳統方式依靠行車作業，不僅效率偏低，人員安全也無法得到保障。”上述負責人進一步指出，這讓機架自動翻轉裝置有了用武之地。它通過角度傳感器快速反饋翻轉速度和翻轉角度，讓整個過程更加穩定、可靠。同時，原先需要借助行車等重型設備進行的操作，在該平臺的觸屏界面中就能完成，加上其具有故障報警和數據遠程傳輸功能，極大提升了安全系數。