科技日报记者 符晓波
在甘肃省瓜州县广袤的戈壁滩上，长风奔啸。国内首台全链自主化大兆瓦风机矗立旷野，昼夜不息。
“自今年初并网以来，这台机组已平稳运行半年，各项指标表现优异，支撑它持续运转的软硬件，全由国内自主研制。”近日，运达能源科技集团总经理助理罗勇水告诉科技日报记者，这意味着我国大兆瓦风机的控制系统制造不再需要依赖国外的技术和零部件，走出了一条中国特色的产业自主可控道路。
跨越三道鸿沟
长期以来，我国风电装机规模稳居全球首位，产业规模、整机制造能力持续领跑世界。但风电机组中被誉为“中枢神经”的核心控制系统，尤其是大兆瓦机型仍依赖进口。
此次投运的7.7MW陆上风电机组，成功搭载100%国产“主控、变流、变桨”三大核心系统，历经超半年不间断“静默测试”，能稳稳捕获戈壁长风，稳定输送清洁电能。
谈及这项技术突破，罗勇水用通俗的比喻拆解这套国产化核心体系：把风电机组比作一台智能捕风机器人，主控系统是机器人的“大脑”，协调各个部件工作，统筹调度全局；变流系统是机器人的“心脏”，负责风能转化、稳压与友好并网；变桨系统是机器人灵活的“手臂”，能精准调整叶片角度，以最优姿态捕获风能。
在此基础上，三大系统既要各司其职，又要协同运转，实现完全自主可控，挑战不言而喻。罗勇水表示：“这是一套庞大的系统性工程，对各部件适配性、系统联动精度、工况容错能力提出极致要求。”
据介绍，从“局部替代”到“完全自主”，团队跨越了三道鸿沟。
其一是攻克芯片自主关，此前风机芯片依赖进口，不仅供货受制于人，定价也全然被动。如今团队已自主完成基于全国产化芯片的控制系统设计、制造、试验，彻底筑牢供应链安全根基。
其二是突破软硬件融合关，技术人员通过上千轮动态调试与迭代优化，顺利解决了国产芯片在复杂工况下运行不稳的行业难题。
其三是筑牢全栈自研关，从底层硬件、操作系统到上层应用软件，全链条掌握了技术及供应链。
罗勇水表示，相较于行业部分国产化替代方案，这套全国产化系统实现了质的跨越，有望重塑产业底层架构与发展模式，一旦规模化铺开，将彻底改变过去“买系统、等授权、付高额服务费”的被动局面。
迎接实战“大考”
半年戈壁试练，是技术落地的硬核考场，更是国产系统实力的最佳佐证。
罗勇水介绍，国际主流进口风控制系统的标准工作温度区间为零下25℃至零上60℃，该参数可适配欧洲温和风场环境，但无法满足我国风电主力基地的极端工况需求。我国“三北”地区冬季极寒温度低至零下40℃，沙戈荒地区夏季地表温度可达零上70℃，叠加高湿、高盐雾、强电磁干扰等复杂场景，进口系统运行边界阈值严重不足，极易出现故障停机。
“我们的主控系统可在零下50℃至零上80℃极端温度下稳定工作，变流器、变桨系统也适配高低温、高盐雾、强电磁干扰等复杂场景，工况覆盖范围远超进口同类产品，完美适配我国等特殊风场环境。”罗勇水说。
同时，针对野外风电场雷电频发、电磁干扰复杂的运行特点，国产核心控制系统完成专项防护升级，抗干扰能力大幅提升，相较进口设备，国产系统响应速度更快、运行能耗更低、故障发生率大幅下降。
半年稳定运行只是起点，规模化的落地与持续的技术迭代，才是推动风电产业升级的核心引擎。罗勇水坦言，风电机组控制系统国产化仍需经受更大规模验证，部分技术有待在更多工程应用中打磨优化、提升成熟度；同时，国产风电核心产品的市场认知与认可度以及产业生态也需要持续培育。“但100%国产化风机的落地已经证明了这条路走得通——从芯片到算法，从单板到系统，中国风电完全有能力构建自主可控、性能更优的核心控制体系。”罗勇水说。
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