為什么是遠景

本刊 | 薛辰

為什么是遠景

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2010年，業內還未談及智慧能源概念時，從量產智能風機起步的遠景已開始了智慧能源技術探索之旅——這家公司能為能源世界的智慧變革定下基調嗎？

遠景能源在智慧能源領域的一場加速跑就這樣開始了。

據知情人透露，遠景能源正在德國大手筆整合全球數字能源技術和市場資源，用實驗室思維打通能源生產、傳輸、存儲以及消費體系上的機制阻隔，解決人類用能上的安全、效率和污染問題，開啟智慧能源新時代。

這可能是遠景智慧能源路上的關鍵一步，實際上鋪墊早已開始。

2015年年初，遠景能源就投資了物聯網數據安全技術領先者Vidder。提及Vidder，有網絡安全專家告訴記者，“Vidder創建的下一代網絡安全體系結構，可以將網絡攻擊消滅在萌芽前。遠景能源對Vidder的投資是其在能源互聯網生態系統數據安全這一重要環節的布局?！?/p>

隨后，遠景能源收購歐洲第二大可再生能源資產管理軟件公司BazeField、戰略投資全球最大電動汽車充電網絡公司ChargePoint、投資全球領先的智能電網大數據公司Autogrid，已具雛形的全球能源互聯網生態系統讓智慧能源夢想成為近景。

“未來的智慧能源管理就是讓數億計的發電設施、充電網絡、儲能電池以及智能控制器、用能設備相連，并能智慧地調配和管理。”遠景能源CEO張雷用了這樣一個比喻，“構建智慧能源體系如同組建一個交響樂團，僅有各種各樣的樂器是不夠的，正如樂隊需要指揮，未來的智慧能源系統則需要一個開放的操作系統?！?/p>

這是遠景的遠見。張雷說：“重要的是踏踏實實，一步步來實現?！?/p>

到2016年8月，遠景能源的智慧網絡平臺接入可再生能源資產超過5000萬千瓦，這家技術公司也因此成為全球最大的智慧能源管理公司。

起步于智能風機制造

遠景能源的77/1.5MW樣機設計是從江陰創業園開始的。

這是9年前的事情了，但鮮為人知的是，張雷“軟件定義硬件”的產品哲學，就注定這是一款與傳統風機截然不同的智能風機，使用遠景自主開發的核心控制器，給樣機植入智能基因，即使樣機在投運以后，也要保證它可以不斷被優化，最終成為一款具有高效發電性能的風機產品。

遠景能源智能控制系統總工程師朱宏棟博士回憶道，“那是一款完美承載遠景設計理念的風機產品，智能控制是設計團隊最看重的設計技術?！?/p>

為什么要給樣機植入智能基因？朱博士解釋說，完美的控制系統一定是對其所控制的對象了如指掌，“但在當時，即便是國外技術領先的風機制造商也做不到這一點，所以風機的控制系統往往被風的隨機性所欺騙，導致風機時常出現載荷變大而發電量不增這類典型問題。在這一點上，當時業內并沒有出現好的優化辦法。”

朱博士認為，問題出在對被控制對象動態特性的辨識和控制器設計方法上?！帮L機控制系統控制的是一個動態對象，如果不精確識別因控制和風的作用帶來的影響，就控制不住它，那么風機載荷很高但發電量不高的尷尬之狀也就在所難免。”

在認知控制對象的方法上，遠景設計團隊采用流程工業常用的階躍辨識方法，來識別風機的動態特性，建立風機在不同風況下的動態模型，再根據控制目標來設計控制算法，整定控制參數，以實現風機的全工況最優控制。

現在來看，遠景77/1.5MW樣機有兩個時間點值得回味：一個時間點是2008年4月26日，樣機下線——在車間進行實際發電演示，全過程運行數據由投影儀投射到墻幕上。業內資深專家施鵬飛說，“這舉動表明遠景確實掌握了風機設計的核心技術，這樣的下線儀式給人驚喜?！?/p>

另一個時間點是2008年6月24日，樣機在龍源啟東風電場滿功率發電，張雷在給員工的內部郵件中說，“成功不是從0到1的跳躍，成功是積累、精進和堅持，在遠景只有成長沒有成功！”

智能風機引發了遠景在低風速領域的突破。2011年1月5日，使用遠景87/1.5MW大風輪智能風機的來安低風速風電場順利并網發電，標志著安徽省結束了無法開發風電的歷史，更具有里程碑意義的是，占我國風能資源60%以上的低風速地區從此具有開發價值。

那時，遠景的裝機量不大，卻引領了一個行業的技術進步，也在不經意間改變了中國風電的開發風向。2011年6月，國家能源局人士稱，“由于低風速風機技術的出現，低風速地區會成為我國未來風電開發的重點區域?！?/p>

事實上，遠景研發低風速智能風機的計劃萌發于張雷對“低風速區不具有開發價值”的質疑。2009年1月16日，張雷在由北京返回上海的航班上，還在思考會議上的問題：“為什么就不能在低風速地區開發風電呢？”張雷的質疑精神和思考，推進了遠景在低風速領域的技術突破。

正是因為智能風機的基因讓遠景能夠突破傳統框架的束縛。2009年10月，遠景研發團隊完成了87/1.5MW 低風速智能風機的設計稿。在管理層會議上，張雷將設計和制造低風速智能風機比喻為“在刀尖上行走”，步步驚心，所以他強調必須保證遠景智能風機在設計水準和制造質量上的可靠性，“因為低風速讓客戶行走在盈利和虧損的邊緣。”

也正因此，遠景研發團隊借鑒航空航天以及汽車行業成功應用的先進控制算法，使智能風機的智能控制技術達到這些領域的先進水平。這就不難理解為什么美國福特汽車全球動力傳動及整車技術群首席總監劉曙源博士、波音公司翼型設計專家孫毓平博士加入了遠景能源。從產業化的角度看，遠景智能風機的設計和制造生態系統已然形成。在劉曙源博士看來，平臺化的開發方法可以滿足風電市場更個性化的客戶需求，其模塊化設計不僅可以大大縮短產品開發時間，也能提高產品質量和可靠性。

“相比傳統面向訂單或單一產品的設計，面向產品平臺的設計在開發方法上是一個飛躍?！睋⑹镌床┦客嘎?，遠景智能風機家族產品，源自1.5MW、2MW、3MW、4MW這4個平臺。值得一提的是，遠景智能風機平臺擁有核心控制的知識產權，其智能控制技術是平臺優異性能的關鍵所在?！俺^200萬行的智能控制技術代碼是跨平臺、跨機型的通用軟件包，這使得相同葉輪直徑的智能風機比傳統風機提升15%以上的發電量?！?/p>

實際上，遠景智能風機平臺也借鑒了汽車行業的成功經驗，比如汽車控制技術是各種技術的集成應用，而遠景智能風機通過對諸如智能雙模控制、狀態模型估計與參數智能尋優技術等智能技術的集成應用，已將風機的智能化水平提升到全球最高水平，而這也成為遠景智能風機優異性能與更高可靠性的保障。

遠景能源是全球最早提出智能風機概念的公司。2014年7月，這家公司的產品開發工程副總裁劉曙源博士向媒體透露遠景智能風機的秘密：基于每臺風機及機群數據積累，遠景智能控制技術中生成了一個基于神經網絡的樣本訓練預測模型，不斷通過歷史樣本訓練，實現對風場風速模式的識別，把來風情況分成不同的風速模型。這樣，風機就可以根據現階段的來風與模型進行擬合對比，然后預測出下一時刻的風速情況，提前偏航或者變槳，既不能讓風白白浪費，又要把風對風機的傷害降到最低。

起步于智能風機制造的遠景能源，因為智能風機贏得了市場和未來。最近，美國市場研究機構Navigant Research發布報告，遠景能源被評為全球十佳風電整機制造商。但這僅是從制造角度看到的遠景能源。

跨越從智慧風場開始

在張雷看來，“Wind OSTM是物聯網的基石”，平臺之上的高級應用是由大數據結構來支撐和實現的。從產品的客戶價值看，這是一款針對企業級市場的產品，遠景智慧風場研發團隊結合客戶的痛點，開發了多個高級應用模塊，通過迭代進化的方法不斷對其進行打磨，讓用戶有更好的體驗和價值獲得感。

簡單說，Wind OSTM平臺上的高級應用有4大功能：一是讓風電場與電網更友好，風功率預測（FC）和風場能量管理（EMS）這兩個高級應用模塊實現了對風電場實時能量的精確管理，僅“電網考核電量+壓線運行”可提升2%的電量；二是大部件健康度管理（PHM），關鍵部件不再只有正常與故障兩種狀態，而是通過機器自學習的方法將其實際狀況歸位到五級健康度中，當部件出現亞健康時發出告警與維護通知；三是能量利用率（EBA）讓電量損失真相大白，在改進發電效率的同時也改變了風電場的考核模式；四是集中監控讓風電場少人值守和無人值守成真。

“ Wind OSTM平臺上所有這些產生價值的高級應用，其基石是物聯網技術產生的數據，這是它與傳統SAP企業應用軟件最大的不同?！睆埨渍f，“與人的行為數據相比，物的數據能催生管理方式的變革，Wind OSTM操作系統會帶來一場既有風電資產的效率革命。”

但這取決于風電物聯網所提供數據的準確性和可靠性，挑戰也在于此。

遠景能源數據產品總監閆劍鋒解釋，在物聯網這樣一個分布式系統中有一個CAP原則，就是說一致性、可用性和分區容錯性三者不可兼得，只能取其二。那么，在網絡通訊很難保證的風電場，又要保證對不靠譜設備的容錯性，就很難時刻保證數據的一致性了，也就是說在什么用戶場景下保證CAP原則中的哪兩項是物聯網每時每刻要面對的問題。閆劍鋒說，“物聯網領域，如何讓系統適應各種不靠譜的設備，進而通過堅強的算法保證系統產生數據的準確性和可靠性是最難的地方。”

而遠景物聯網算法團隊解決了這一挑戰。Wind OSTM產品經理趙清聲在提及中廣核項目時也談到了Wind OSTM平臺面對數據質量這一物聯網的挑戰。中廣核項目有設備上千種，僅機型就有幾十種，其性能及穩定性各異，數據治理的難度較大。與互聯網離散、明確的數據不同，風電物聯網的數據大多是模擬及連續變化的數據，而且由于設備型號及其質量差異，就會產生大量的跳變數據，比如數據工程師在升壓站關口表采集電量，就會遇到各種各樣的跳變數據。不同品牌機型控制系統輸出的點數變化量級及方式，時時刻刻都在加劇數據處理的難度?！斑h景物聯網數據治理團隊在中廣核做了整整一年的數據治理，通過革新架構、優化算法保證了數據的準確和可靠?！壁w清聲感慨道。

需要提及的是，今年8月26至27日，中國兩化融合大會在北京召開，會議揭曉了2016年度兩化融合突出貢獻獎獲獎名單，中廣核風電有限公司成為全國榮獲此獎項的10家企業之一，同時也是國內新能源行業唯一、發電行業唯一榮獲此獎項的企業。

一位互聯網架構師在考察遠景Wind OSTM平臺后稱，“Wind OSTM平臺上的高級應用模塊可以抄襲，但其背后的數據處理技術難以模仿，不經歷艱辛的數據治理歷程，就不可能設計出讓數據準確、穩定和可靠的算法，在這關鍵的一點上遠景遠遠走在了前面?！?/p>

事實上，Wind OSTM是風電場運營端的一款平臺產品，開發更多的高級應用模塊以及解決風電場的痛點還需要實時數值模型的支持。這也成為遠景研發“格林威治”（GreenwichTM）云平臺這款軟件產品的觸點。按照張雷的說法，“遠景是在做一款類似格林威治之于航海意義的風場軟件產品，為風場投資評估和風險管理提供一套標準化的工具方法和方向。”

GreenwichTM的貢獻在于，遠景將超千萬億次高性能計算資源引入到風電行業，實現了高精度流體建模和風場仿真，并且通過大數據架構和云服務模式使其分享到整個行業，幫助風電投資商全過程把控項目投資風險，以及可靠地優化資產投資方案。

2014年10月北京國際風能大會期間，遠景智慧風場GreenwichTM云平臺正式上線運行，至此遠景智慧能源網絡——格林云在風電領域落地完成。也就是說，一座風電場從鎖定風能資源到完成全生命周期的演進過程，前有GreenwichTM基因數據庫把控風險，保障投資收益的上限；后有Wind OSTM管理風電場的物聯網世界，發現能量損失的下限，有針對性地提升風電資產收益。

值得一提的是，遠景首個EBA應用案例發生美國。2013年年初，遠景智慧風場Wind OSTM操作系統以中標方式進入美國可再生能源市場?！霸诿绹哪茉垂究磥?，這款基于物聯網和云計算的Wind OSTM操作系統，不但可以讓風場能量損失的黑洞清晰可見，還解決了推進EBA管理模式的技術難題。”遠景能源美國休斯頓全球數字能源應用中心智慧風場軟件服務總監Tim Hertel稱，“幾年前，有歐美風場運營商提出過這一概念，但由于計算模型的不確定性，這一概念并沒有完全落地，而遠景將EBA概念演進為風場管理模式。”如今美國最大的獨立新能源公司Pattern能源的所有新能源資產已接入Wind OSTM操作系統，在平臺上基于EBA框架評估風電場的實際運行狀況，建立以EBA為核心的資產優化體系，通過大數據挖掘提升資產效益，比如美國某風電場其EBA達到90%。據透露，正在使用Wind OSTM操作系統的美國新能源公司也將與GreenwichTM云平臺對接，以形成從風機到風場的全面數字模型，提升風電資產的收益水平。

顯然，遠景智慧風場定義的EBA體系服務模式，對提升中國風電存量資產收益價值重大。遠景能源后評估產品總監Tim Xu強調，“EBA體系的價值不只是能有效挖掘存量資產的潛力，更重要的戰略價值在于，它能讓這個巨大但卻缺乏服務標準的運維市場變得成熟和健康?！?/p>

布局數字能源生態系統

一個可見的事實是，遠景能源的智慧能源網絡已在全球風生水起。

繼智慧風場Wind OSTM、GreenwichTM之后，遠景先后推出了阿波羅光伏云TM平臺+阿波羅評級TM，以及能源互聯網操作系統Energy OS。這讓遠景能源在全球收購或投資具有智慧氣質的公司更加符合布局邏輯。

阿波羅光伏云TM平臺+阿波羅評級TM在光伏行業的表現令人驚喜：從光伏監控和評級容量看，到2016年6月已超過500萬千瓦，其中分布式項目200萬千瓦，涉及總資產額約300億元。阿波羅評級TM與江蘇銀行、平安信托、中信金租、康富租賃、平安保險、華能天成租賃、華夏金租等50多家金融機構展開合作，涉及資金量占到國內光伏產業投資總額的50%以上。

2016年6月，遠景能源完成對硅谷智能電網大數據技術公司AutoGrid的戰略投資，成為其最大投資人——這是繼全資收購歐洲第二大新能源資產管理軟件公司BazeField、戰略投資全球最大的電動汽車充電網絡公司ChargePoint之后，遠景全球能源互聯網生態系統戰略布局又往前邁進的堅實一步。

值得一提的是，ChargePoint在北美擁有超過28000臺充電站，在公共充電樁市場的占有率高達80%，運營著全球最大、最為開放的電動汽車充電網絡，并為蘋果、谷歌、Facebook等硅谷技術領軍企業提供服務。ChargePoint通過整合太陽能發電技術及儲能技術，在2015年推出了其家庭戶用充電樁產品——ChargePoint Home已將自身的充電網絡與谷歌的Nest等家庭能源終端成功連接，這意味著ChargePoint邁入戶用能源領域，成為智能家居生態鏈中的重要一環。在張雷看來，ChargePoint的電動汽車充電網絡整合接入Energy OS智能平臺，將使遠景的全球能源互聯網系統更具有網絡效應和聯動效應。

如果說遠景能源戰略投資ChargePoint意在能源互聯網消費端的布局，那么投資AutoGrid的價值在于，AutoGrid的電力數據平臺能夠幫助遠景更好地理解客戶在能源生產和消費環節的核心訴求。也正因此，遠景可以平臺為核心，整合垂直領域的頂尖合作伙伴進入遠景能源互聯網生態系統，實現能源世界中的一系列設備如同交響樂團一樣，在指揮下實現上游供給與下游需求的無縫對接，重塑能源系統，加速可再生能源時代的到來。

正如AutoGrid創始人、CEO Amit Narayan博士所言，“我們將依托遠景的能源互聯網操作系統Energy OS更好地為客戶提供深度服務，更好地利用大數據來管理和調控能源供需，推動可再生能源發展?！?/p>

BazeField的CEO Sigurd Juvik在BazeField加入遠景能源后也表達了和Amit Narayan博士類似的期待，“遠景的全球能源互聯網平臺和行業洞察力，可以幫助我們為客戶帶來更多價值，更好地全面成就客戶，從而加速推動歐洲可再生能源進程?！?/p>

從遠景的角度看，全資收購BazeField不僅拓展了現有的新能源資產管理軟件產品線，還獲得了覆蓋歐洲的客戶和合作伙伴網絡。在可預見的未來，BazeField將結合遠景的全球能源互聯網平臺，為客戶提供覆蓋發電側、用電側、充電側、儲電側的綜合能源管理產品。

這從一個側面看到了遠景能源互聯網操作系統Energy OS的平臺價值。遠景能源軟件工程副總裁Colin稱，遠景致力于將Energy OS打造成能源互聯網領域的“安卓系統”。第三方軟件公司可以在Energy OS平臺上定制化開發適用各種未來能源互聯網場景的應用軟件。Colin這樣說，“所有的工商業、樓宇、發電和能效企業以及家庭都可作為生態伙伴接入Energy OS，基于Energy OS定制開發自己的應用?！?/p>

眼前已發生的事實是，最近某國際頂級石油公司已經決定把Energy OS作為其向新能源和智能管理轉型的承載平臺，全球最大的管理咨詢公司埃森哲也已同遠景能源簽署戰略合作協議，在全世界范圍內推廣和實施Energy OS平臺全球生態。此外，作為“智慧城市”項目的總系統集成商，遠景能源通過Energy OS為新西蘭基督城、惠靈頓提供智慧城市的整體解決方案。

這樣看，遠景能源的Energy OS平臺將復雜的智慧能源現象置于易于理解和可操作的框架。在張雷看來，智慧能源在于解決兩大挑戰，一個是能源的生產成本，另一個是能源流動的系統成本。遠景布局數字能源生態系統的情懷和使命就在于此。

值得注意的是，遠景能源在用軟件布局智慧能源時，也沒有忽略硬件的技術布局。遠景在歐洲主導研發的EcoSwing超導風機有望降低風電度電成本30%以上，這意味著跨域傳統風電的下一代革命性技術來臨，此前所有的技術路線都可能因此成為歷史。遠景美國科羅拉多空氣動力學研發中心采用“氣動剪裁”技術研發的新一代葉片，改變了傳統葉片設計中剛度制約的上限，預期葉片整體剛度提升超過10%，風機整機成本有望降低10%以上。

按照遠景能源的設想，到2025年可再生能源成為主流能源，也只有可再生能源成為主流能源的時候，才會出現張雷描述的“能源交響”。與我國較低的可再生能源占比相比，德國的可再生能源占比已超過30%，已是全球可再生能源最為成熟的市場，而且是一個開放的電力市場。這解釋了為什么遠景執意要在德國成立數字能源總部，完成智慧能源最關鍵的一塊拼圖。

可是，互聯網從來不是一個簡單的戰場，尤其是能源互聯網。由此而來的問題是，遠景能源這家以“為人類可持續未來解決挑戰”為使命的技術公司，能為能源世界的智慧變革定下基調嗎？