《风能》人物| 给风电机组生命的人
《风能》人物| 给风电机组生命的人
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陈思范是做风电主控系统设计的，整个职业生涯都与机组的运动有关，可最令他难忘的，却是 2015 年无声无息的一瞬间。 那是广西的一座小山包，几个年轻人坐成一排，爬山的燥热与额头的汗水挥之不去，没有人说一句话。 他们的面前，是陈思范刚刚调试完的那台 3 兆瓦机组的轮毂中心。 风轮静静地等风来，他们静静地等机组并网。
“从没有这样安静地看着一台机组，那一刻的时间停止了。”
陈思范将每一台机组看作一个活着的人，一个可以沟通交流的对象。他的大脑中，装满了各式各样风电机组运行时的姿态，只需看上一眼或听听声音，就知道它们正在做什么，甚至想要做什么。
并非所有调试工作都能在生产车间里完成，尤其是涉及极限载荷和安全保护逻辑。此时，陈思范便要前往样机安装现场，陪在它的身旁。如果机组做出了不合时宜的动作，他就会一溜烟儿地钻进塔筒，连上电脑，问问主控到底在想什么，再用导入的数据告诉它以后该怎么做。
“我需要不断观察和分析数据，看一款新机型是不是像我们期望那样，做到与设计目标尽可能地吻合。”
陈思范不喜欢坐船，每一次前往海上做机组调试，他都盼着船能尽快到达，哪怕让他在舱里上多住几天都行。即便这样，他仍愿意去了解每一台风电机组的真实状态，不仅是样机。在海上风电“抢装”最严重的2021年，这名本该在公司总部为新机型设计智慧大脑与思维逻辑的主控设计团队负责人，却亲自到项目现场支援工程团队，完成了几个海上风电项目的机组批量调试。他还转道阳江沙扒，调试了一台漂浮式风电机组样机。
“因为不想去北方，所以选择了明阳智能。”谈及求学与工作过程，陈思范突然发觉自己是一个经历极其简单的人。他的家乡与学校都在湖南，因此，去广东工作是极为顺理成章的事情。选择风电行业，同样是因为一个简单的理由。“因为几个同学对风电感兴趣，我们就想一起尝试。”
2009年，陈思范入职明阳智能，由于学的是电路与系统专业，被选配至技术研发部门做主控设计，一直干到今天。那时候，从事风电工作远没有今天这般光鲜，单机容量最大的机型只有1.5兆瓦。作为一名新人，陈思范更多地是参与工程项目批量建设工作。也是在这时，他养成了往现场跑、与机组面对面交流的习惯。直到明阳智能研发2兆瓦机型时，陈思范才真正独立地开始做主控设计。到今天，公司所有机型的主控系统几乎都经过他的手，细细数来，仅机型平台就超过了15个。
陈思范认为，控制系统的首要任务是保障机组的安全运行，“在控制策略里设置安全措施，识别与应对各种工况，执行安全逻辑，保证其安全性”。第二项任务是控制载荷，“对叶片的控制决定了机组的发电能力，要保证载荷尽可能小，同时发电量尽可能高”。
可以说，陈思范是明阳智能最早从事主控设计的人员之一。回想起当初做1.5兆瓦和2兆瓦机组控制系统时，他不断感叹，并用一首打油诗加以概括：相关人才很少，沟通渠道有限，现场条件恶劣，全靠自己摸索。“感觉当时特别辛苦，现在整个行业成熟了，可以与很多同行一起探讨。”
在今天看来，所谓身体上的辛苦并不是难以逾越的障碍，怎么都能挺过来。最难的是手里拿着引进产品的图纸，软硬件需要自己去调试，连某一部分为何如此设计都弄不清楚。
“例如，变桨系统该选什么样的，驱动器是多大扭矩的，一头雾水。”陈思范回忆说：“从原理上说不清，被逼无奈之下只能不断测试，一点点把规律摸索出来。”
陈思范举例说，今天一台新型风电机组的测试需要三四个月，那时候他测了9个月。就靠这样的积累，明阳智能搭建起了风电机组主控系统设计体系，为日后实现自主化打下基础。
对陈思范而言，整机控制系统设计的第二次跨越，是从陆上到海上。“第一台海上风电机组，是对我们最大的挑战。”明阳智能首台海上风电机组的单机容量达到5.5兆瓦，风轮直径接近160米，整机重量提升至200吨，轮毂高度也有所提高。“站在它的旁边，觉得自己很渺小，甚至有恐惧感。”
恐惧来自现实，同样来自未知。
“如果采用单桩基础，基础自身就有50~60米高，再加上水面塔筒的80米，整机就相当于被安装在一根筷子上。这么高的一体化塔架，实际上就是一个柔塔，不但受风的影响，还要受浪的影响。另外，在平整的海面上安装大规模集群项目，机组之间会有严重的尾流影响，意味着我们需要考虑的点更多，采取的控制策略与方法更复杂。”陈思范回忆道。
陈思范等人摆脱了陆上风电机组的设计思路，为5.5兆瓦机型开发出一个几乎全新的主控系统。他先写了一个相当保守的系统程序，以确保机组安全妥当，再通过现场实际数据分析，像搭积木一样一点点地将整个控制逻辑做出来，其间不免需要进行推倒重来的尝试。“这时候，能用上的只有经验。”
在测试验证的过程中，陈思范遇到最离谱的问题来自主控和变流器的配合。主控通过向变流器发指令，控制发电机的转矩，但实际测试时，无论是波动频率，还是阈值，转矩曲线与变流器产生的电流差距很大。百思不得其解后，他拉着变流器厂家一起寻找问题根源，通过深入研究变流器内部控制逻辑解决了问题，顺便吃透了变流器的不少技术特点。
2021年，我国第一台漂浮式风电机组，也是全球最大的抗台风漂浮式风电机组⸺“三峡引领号”并网发电。这台机组的主机采用的正是明阳智能5.5兆瓦机型。基于此前固定式5.5兆瓦机型主控系统，陈思范为这台安装于浮体上的机组做了进一步优化。
“与固定式相比，漂浮式机组在载荷上会有所不同，这是因为浮体一直在做幅度较大的运动，这可通过半小时或一小时数据明确地反映出来。”陈思范说，“一开始我们也摸不着头脑，这些数据波动如何才能获得。”
为充分了解机组的运行状态，陈思范针对浮体的动作加装了一系列传感器，并写入了针对性保护策略抑制浮体运动。同时他心里清楚，这台风电机组不仅是安装在浮体上的，而且还需要一定的台风适应能力。
“因为风向与风速仪安装在风轮后面，会受到风轮的影响，台风来了就会出现非常复杂的风况，难以进行准确判断。”他将各类传感器的信号充分利用起来，还打通了传感器数据之间的逻辑关系，设计出更智能的算法来应对台风的影响。
“如果把当年的1.5兆瓦机型控制系统的复杂程度，看成一本100页的书，今天的海上机组至少达到了500页。”陈思范说。
2022年，明阳智能发布了总容量达16.6兆瓦的OceanX蓝色能动号漂浮式风电平台，最显眼的是，两台主机摆成了“V”字型，两个风轮之间的关系与相互影响的肌理，被业内广泛关注。明阳智能为重新研制该机型的控制系统，单独组建了一个小组。“我们已经深入研究了很久，即将迎来收获的一天。”陈思范坦言。
今天的陈思范，不仅需要深度参与此类在全球都属于开创性的技术研发工作，还必须作为管理人员迎接市场变化所带来的挑战。比如，十年前一家整机商可能只有一两款产品，今天却在同时销售十多款机型。这意味着需要更大的团队去协同做好每一件事，具备更强的管理能力。同时，新技术的迭代速度不断加快，“需要做一整套设计质量的管理体系，并且不光我们自己，还要与供应商快速联动起来，一起攻关”。
来源：《风能》杂志 文：赵靓
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