主控系统是风电机组的“大脑”,在风电产业链中处于基础核心位置,与国家能源与信息安全密切相关,是风电机组全国产化的重要卡点。面对国外的市场垄断和技术封锁,国电南京自动化股份有限公司(以下简称“国电南自”)华电“睿风”风电主控及监控系统攻关团队贯彻落实中国华电、国电南自关于科技创新工作部署,认真践行华电奋进文化,迎难而上,勇担自主可控技术攻坚的“国家队”先锋,从2020年3月启动“华电睿风”主控系统研制至今,产品陆续在陆上、海上风电场景下获得应用,从“0”到“1”,成功为国产风电机组凝“芯”铸“魂”,解决了长期制约国内风电产业链可持续发展的“卡脖子”问题。
“摸着石头过河”,敢为人先,奋进铸就风电主控系统自主化。主控系统,作为风电全产业链自主可控的最后堡垒之一,系统构成复杂,模块耦合度高,涉及专业面广。该领域长期处于欧美企业的市场垄断和技术封锁下,技术资料、科研体系和人才队伍基本处于完全空白状态。在国内没有先例,没有成熟可借鉴技术体系和理论支撑的情况下,团队凭借敢为人先的开拓精神,深入钻研国产主控软硬件设计与控制理论,通过无数次拆机比对与试验调整,陆续攻克变桨、偏航、转矩调节等技术难关,边借鉴边研发,边试错边迭代,顺利完成了首台样机试制。试运行调试期间,正值隆冬季节,戈壁滩上气温已低至零下20摄氏度,调试环境十分艰苦。团队以“奋进”为旗帜,科学谋划,挂图作战,全体研发人员驻场消缺,与调试人员联动配合,快速开展缺陷修复及版本迭代。2020年11月,首台陆上机组宁东风电场二期32号风电机组成功并网,标志着风电机组装上了“中国芯”,实现了从“无”到“有”的历史性突破。
“小步伐快迭代”,直面市场,创新引领风电主控系统产业化。规模化、产业化和生态体系的建设是检验产品成功与否的“试金石”。面对国外品牌的强大市场壁垒,团队持续创新,相继完成四代产品迭代,机型覆盖从1.5兆瓦陆上风机到6.2兆瓦海上风机,产品在宁夏、甘肃、内蒙、陕西、福建等地相继获得应用,产品应用规模突破“百台套”,国产化率突破“百分百”,产品范围从主控系统进一步深入到PLC可编程控制器、组态工具软件、工业通信协议栈等基础软硬件领域。2021年,团队在福清海坛海峡风电场投运了首台6.2兆瓦海上风电主控系统样机,标志着国产风电主控系统在海上风电机组的首次成功应用,并荣获中国安装协会科技进步一等奖。2022年,团队研制的国内首套嵌入式全栈国产化控制系统在华电弁山风场成功投运,该技术入选中国华电年度十大技术突破,彰显了团队在风电主控系统领域的领先地位。
“央企联合攻关”,凝聚合力,共创风电主控生态新篇章。在取得一系列重大突破后,团队并未止步。他们深知,只有不断深化合作,才能推动风电主控系统向更高水平发展。2021年,与中国电子协同攻关,采用飞腾芯片的“华电睿风”自主可控3兆瓦级陆上风电主控系统在甘肃玉门成功投运,成为央企联合创新的成功典范。此后,团队陆续与多家知名企业开展深入合作,围绕嵌入式芯片、边缘控制、物联网、安全可信技术开展协同攻关与应用创新,培育孵化国产风电主控生态圈,共同探索风电主控系统的新技术、新应用。经过四年来的不断攻关,团队实现了从SOC芯片、操作系统、组态软件到控制逻辑的风机控制全栈核心技术自主可控,具备完全自主知识产权的国产风电机组主控技术体系基本建立。
下一步,国电南自将践行“精益求精、臻于至善”的理念,围绕风机智能化、数字化应用目标,重点开展主控算法、智能化控制设备、PLC可编程控制器及配套软硬件产品研制,持续推动产品迭代更新,强化科技成果转化应用,创新奋进、奋勇争先,积极争当原始创新的排头兵、自主创新的主力军、实现高水平科技自立自强的领跑者,以新质生产力赋能公司高质量发展。