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锋“芒”对话 | “驭”风而行 解锁风电并网的“动力密码” 2025-10-20 21:43:00  来源:
福建,向海而兴,凭借得天独厚的风能资源,已将海上风电打造成实现“双碳”目标的核心引擎。“十四五”期间,福建规划新增海上风电开发规模1030万千瓦,并示范化推进深远海项目480万千瓦,已迈入大容量、智能化的高速发展车道。截至2025年9月,全省风电装机容量突破804万千瓦,占总装机容量的8.7%。
 
当巨型的风电机组叶轮划破福建海域的晨雾,海风,正从自然之力转变为稳定可靠的绿色动能。“驭风”之技,在于将随机波动的风能,转化为稳定可靠的电力。这背后,是一门新兴战略学科的系统性攻坚。本期《锋“芒”对话》聚焦“风电机组动力工程”学科,专访国网福建电科院新能源研究所副所长陈大玮,一同揭开支撑风电并网背后那组关键的“动力密码”。
01
学科定位:风电并网的“智慧中枢”
锋“芒”观察员:请您介绍一下“风电机组动力工程”学科的战略意义与核心使命。
陈大玮:如果说风电机组是捕获风能的“手臂”,那么“风电机组动力工程”学科就是指挥手臂如何高效、友好地融入大电网的“大脑与神经中枢”。
该学科隶属于二级学科“动力工程与综合能源”,是一门典型的交叉学科。我们的研究聚焦于三大核心方向:风电机组整机运行仿真、传动系统运行控制、全工况并网试验等。
核心使命在于突破两大“卡脖子”技术瓶颈:风电机组整机仿真分析(相当于风电的“虚拟预演与试错场”)和全工况并网试验(如同风电接入电网前的“全面体检”)。目标很明确——实现风电机组和场站的高精度仿真,并完善风电全工况试验标准,保障风电安全高效并网,引导风电产业高质量发展。
02
直面挑战:当大风电遇上大电网
锋“芒”观察员:近年来,大容量海上风电机组批量化应用,给电网发展带来了哪些全新挑战?
陈大玮:大容量海上风电的集中并网,对传统电网而言是一场从“源随荷动”到“源网互动”的范式革命。挑战主要集中在三个方面:
首先是功率波动的冲击。海上风电出力具有天然的随机性、波动性和间歇性,这极大地增加了电力系统实时平衡的难度,对电网的调峰调频能力提出了前所未有的高要求。这意味着,电网需要更多的电化学储能、抽水蓄能等调节性资源,调度运行的复杂度显著上升。
其次是电力电子设备接入改变了传统电网的运行特性。海上风电主要是通过电力电子设备接入电网,这与传统的火电、水电等同步发电机组特性迥异。它的低抗扰、弱支撑特性进一步增加了电网的安全稳定运行风险。因此,我们需要在电网的规划、建设与运行全环节,采取更强化的举措,以防范系统性风险。
 
▲海上风电仿真数据平台 | 电科院供图
最后是大容量海上风电机组面临安全高效运行的挑战。目前,全球最大容量的风电机组记录不断刷新,但是设备能否适应极端环境、并网能否安全高效还需要时间来验证迭代,更需要我们瞄准大容量海上风电机组试验检测领域开展攻关。
03
技术基石:构建产学研用创新生态
锋“芒”观察员:为应对这些挑战,“风电机组动力工程”学科目前构筑了怎样的技术基础?
陈大玮:我们致力于打造一个“平台-研发-应用”一体化的创新体系。
 
▲电科院专家团队 | 电科院供图
在平台建设上,我们拥有福建省海上风电前沿技术工程研究中心、国网海上风电并网技术实验室(培育)等核心阵地。同时,我们与北京科技大学、华北电力大学等顶尖高校共建联合实验室,打通了从材料腐蚀防护到新能源发电技术的前沿研究通道。
在科技攻关上,我们成功结项了国务院国资委“1025”重大攻关专项任务、牵头立项了国网公司首个中央企业科技成果应用拓展工程项目、获批了3项国家能源局首台(套)重大技术装备、立项了风电功率预测国际标准,承担5项国家级、11项省部级科技项目,同时,开展风电功率预测及尾流控制、自主化风电仿真器等产品研发,并完成多个风电场站及机型的仿真建模与涉网性能试验,为工程实践提供了坚实支撑。
04
产业使命:从技术高地到标准输出
锋“芒”观察员:“风电机组动力工程”学科将如何推动海上风电技术标准的产业化,形成闭环?
陈大玮:标准,是技术成熟的标志,也是产业健康发展的保障。
一方面,依托福建省海上风电前沿技术工程研究中心、国网海上风电并网技术实验室(培育)等创新平台,不断完善大容量海上风电试验检测、并网消纳等方面的标准规范体系。
 
▲国网海上风电并网技术实验室 | 电科院供图
另一方面,充分发挥公司双创中心的成果孵化器作用,目标是打通从“技术攻关-型式验证-生产制造-挂网运行-产品推广”的完整产业链条。只有这样,科技创新才能真正服务于我省乃至全国的海上风电重大工程建设,形成技术引领市场、市场反哺创新的良性循环。
05
未来征途:驶向深远海的“星辰大海”
锋“芒”观察员:面对更加复杂、遥远的深远海风电开发,“风电机组动力工程”学科下一阶段的攻坚方向是什么?
陈大玮:深远海是未来,但也面临着风电场建设施工难、运行维护成本高、规模化送出能力有限等挑战。
 
▲建设中的海上风电机组 | 福清市委宣传部供图
针对这些难题,我们已经规划了海上风电建模仿真技术及软件开发、并网系统运行控制、海上风电机组全尺寸地面试验、海上风电新型组网与汇集送出、海上风电核心装备安全防护与智慧运维等五个攻坚方向。
通过在这些方向的集中突破,研发出一系列具有自主知识产权的核心技术产品,最终推动福建海上风电产业迈向高质量、可持续发展的新阶段。
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