全球頂尖風(fēng)能研究機(jī)構(gòu)的前5名點(diǎn)擊下圖直達(dá)（勘誤：Bladed早期由英國GH公司開發(fā)，并非為德國勞埃德船級(jí)社GL）。

書接上篇，以下補(bǔ)全第6-10名的基本介紹，最后對(duì)這10家機(jī)構(gòu)進(jìn)行總結(jié)，分析它們的共同點(diǎn)和成功的原因。當(dāng)然，國內(nèi)的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)在風(fēng)能領(lǐng)域也占有一席之地，其中的兩所大學(xué)（文末揭曉）可以進(jìn)入Top 20榜單。

洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（法語：école Polytechnique Fédérale de Lausanne，EPFL）是歐洲享有盛譽(yù)的名校，它專注于工程技術(shù)與自然科學(xué)兩大領(lǐng)域，與姊妹校蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院一起組成瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院。

EPFL具有一個(gè)可持續(xù)發(fā)展研究大團(tuán)隊(duì)，其中風(fēng)能工程與可再生能源實(shí)驗(yàn)室(Wind Engineering and Renewable Energy Laboratory, WiRE)主要目標(biāo)是結(jié)合使用數(shù)值仿真（大渦模擬）、實(shí)驗(yàn)測(cè)試（風(fēng)場(chǎng)及風(fēng)洞）和理論方法來理解大氣邊界層和風(fēng)能系統(tǒng)。

德國弗朗霍夫協(xié)會(huì)成立于1949年，以德國科學(xué)家、發(fā)明家與企業(yè)家約瑟夫·弗朗霍夫的名字命名，是歐洲最大的應(yīng)用科學(xué)科研機(jī)構(gòu)，也是德國工業(yè)4.0技術(shù)體系的核心研究單位。不同于專注于基礎(chǔ)研究的大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)，弗朗霍夫研究院以推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展為前提，側(cè)重于工業(yè)應(yīng)用。

弗朗霍夫具有一個(gè)專門的風(fēng)能研究所（Institute for Wind Energy Systems， IWES），其研究方向以葉片、傳動(dòng)鏈、軸承等部件測(cè)試為主。

 IWES的各個(gè)測(cè)試中心（涉及激光雷達(dá)、葉片、軸承、傳動(dòng)鏈、整機(jī)及風(fēng)場(chǎng)等）分布在德國的漢堡、奧登堡、不來梅哈芬和漢諾威等多個(gè)城市。

挪威科技大學(xué)（挪威文：Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet，NTNU）開設(shè)有能源與過程工程系和海洋技術(shù)系，其中，海洋工程是NTNU的王牌學(xué)科，這使得NTNU在海上風(fēng)電具有深厚的研究基礎(chǔ)和技術(shù)沉淀。

為了在海上風(fēng)電這個(gè)新興領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟，NTNU專門成立了風(fēng)能團(tuán)隊(duì)，將流體、輪機(jī)和結(jié)構(gòu)等多個(gè)不同學(xué)科背景和院系的人員匹配在一起。借助于在海上油氣平臺(tái)行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合風(fēng)洞及水池等實(shí)驗(yàn)設(shè)備，NTNU在海上風(fēng)電尤其是漂浮式風(fēng)電具有強(qiáng)大的話語權(quán)。

和No. 2美國可再生能源實(shí)驗(yàn)室NREL相似，桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室SNL也是美國能源部管轄的實(shí)驗(yàn)室之一，它主要涉及化石能源、核能、海洋能和風(fēng)能等。即使在許多業(yè)內(nèi)人眼中，SNL的存在感遠(yuǎn)不如NREL，這是因?yàn)榕cNREL的光芒實(shí)在過于耀眼，但SNL的研究實(shí)力并不弱，其在風(fēng)場(chǎng)及機(jī)組測(cè)試和仿真軟件開發(fā)方面反而具有極高的水準(zhǔn)。

SNL擁有一個(gè)專門的試驗(yàn)風(fēng)場(chǎng)，包括3臺(tái)風(fēng)電測(cè)試機(jī)組、2座氣象測(cè)風(fēng)塔、激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)、用于狀態(tài)監(jiān)測(cè)的無人機(jī)等各種設(shè)備。SNL還針對(duì)于復(fù)合材料葉片開展了可靠性和損傷監(jiān)測(cè)、材料優(yōu)化研究及創(chuàng)新設(shè)計(jì)制造，甚至直接拆除原有葉片，安裝設(shè)計(jì)的新葉片進(jìn)行掛機(jī)測(cè)試，進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)真機(jī)驗(yàn)證。此外，SNL還設(shè)計(jì)了開源的機(jī)組控制器，機(jī)組上布置了振動(dòng)、光纖、皮托管、壓力帶、熱膜等各種傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。SNL在風(fēng)場(chǎng)及機(jī)組實(shí)驗(yàn)測(cè)試方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，積累了大量寶貴的測(cè)試數(shù)據(jù)。

在仿真模擬方面，和NREL類似，SNL也開發(fā)了許多開源免費(fèi)的工具，比如：

NuMAD（葉片復(fù)合材料建模及結(jié)構(gòu)優(yōu)化工具）

CACTUS（基于自由渦尾跡方法的仿真代碼）

ExaWind（基于致動(dòng)方法的風(fēng)力機(jī)仿真軟件）

Nalu（可擴(kuò)展到高性能計(jì)算平臺(tái)的CFD代碼）

DAKOTA（用于優(yōu)化和不確定性分析的代碼）

此外，SNL在葉片前緣腐蝕、海上及漂浮式風(fēng)電、垂直軸風(fēng)電機(jī)組、電網(wǎng)集成和電力系統(tǒng)等多個(gè)方向開展了研究工作，深度參與NREL主持的許多大項(xiàng)目，可以說SNL深藏功與名，是NREL背后最有力的支柱。

基于BEM和多體動(dòng)力學(xué)，TUM開發(fā)了一款名為 Cp-Lambda 的氣彈仿真工具。本質(zhì)上，它和Bladed、OpenFAST等氣彈軟件類似。需要強(qiáng)調(diào)的是，氣彈工具主要用于風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電量、載荷、動(dòng)力學(xué)響應(yīng)、控制及噪聲等頻域及時(shí)域仿真，并不能直接設(shè)計(jì)得到一款機(jī)組。這里的設(shè)計(jì)狹義指的是確定葉片、塔架和傳動(dòng)鏈等大部件的尺寸及控制器等核心參數(shù)，更加直白地說，生成整機(jī)及大部件的模型和圖紙。

風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)無法脫離氣彈軟件，但不能只依賴氣彈軟件。在設(shè)計(jì)中不僅需要在發(fā)電性能、載荷水平、安全裕度、重量及成本等多個(gè)方面進(jìn)行平衡，還需要在氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)、氣彈及控制等多個(gè)模塊之間反復(fù)迭代，調(diào)整各個(gè)大部件的參數(shù)及模型。目前在工業(yè)界，這個(gè)過程依賴于風(fēng)電工程師的經(jīng)驗(yàn)和嘗試，其中，葉片的結(jié)構(gòu)鋪層設(shè)計(jì)、氣彈穩(wěn)定性和控制器調(diào)參極度耗費(fèi)人力，風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)鏈條難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。學(xué)術(shù)上，NREL搭建了以OpenFAST為核心的WISDEM設(shè)計(jì)平臺(tái)，DTU建立了以HAWC2為核心的HAWCTOP設(shè)計(jì)平臺(tái)。理論上，計(jì)算機(jī)借助于設(shè)計(jì)平臺(tái)可以完全代替工程師，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的自動(dòng)、高效和綜合地優(yōu)化設(shè)計(jì)。

繼NREL和DTU之后，TUM 圍繞 Cp-Lambda 也搭建了自身的 Cp-max 風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)平臺(tái)，這是公開信息中目前世界上第三款類似的設(shè)計(jì)平臺(tái)。Cp-max 具有自身鮮明且獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，各個(gè)模塊之間的數(shù)據(jù)可以自由傳遞，可以對(duì)葉片結(jié)構(gòu)進(jìn)行多尺度建模及分析，自動(dòng)化設(shè)計(jì)出符合工業(yè)水平的風(fēng)電機(jī)組。

Cp-max風(fēng)電機(jī)組自動(dòng)化綜合設(shè)計(jì)平臺(tái)

正如前面所說，這個(gè)榜單的順序僅為個(gè)人觀點(diǎn)。全球還有其它多個(gè)風(fēng)能研究機(jī)構(gòu)，比如，美國的明尼蘇達(dá)大學(xué)、德克薩斯理工大學(xué)、意大利的米蘭理工大學(xué)、英國的布里斯托大學(xué)、荷蘭ECN能源研究中心、希臘的佩特雷大學(xué)等。

根據(jù) Top10 機(jī)構(gòu)的介紹，可以發(fā)現(xiàn)它們之間存在諸多的相似點(diǎn)，它們的成功也印證了：

1）風(fēng)電研究需要結(jié)合理論、仿真和測(cè)試，不僅要探索基礎(chǔ)科學(xué)問題，更要聚焦于工業(yè)應(yīng)用；

2）風(fēng)電由氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)、控制和材料等多個(gè)學(xué)科交叉復(fù)合，需要不同學(xué)科背景的人員參與；

3）風(fēng)電研究需要長期持續(xù)不斷地技術(shù)積累和沉淀，不能急于求成，也不要重復(fù)造輪子。

其實(shí)，我國在風(fēng)能領(lǐng)域的研究力量并不弱，只是過于分散。目前來看，華北電力大學(xué)（我國第一所開設(shè)風(fēng)能專業(yè)的大學(xué)）和上海交通大學(xué)（海洋工程的雄厚積淀）分別憑借風(fēng)電系統(tǒng)和海上風(fēng)電可以進(jìn)入世界風(fēng)能研究的前10-20名。當(dāng)然，國內(nèi)還有一些其它優(yōu)秀的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)。

后續(xù)我們專門出一期中國風(fēng)能頂尖研究機(jī)構(gòu) Top 10 榜單，敬請(qǐng)期待。

[1] https://www./labs/wire/research/

[2] https://www.iwes./en/

[3] https://www./energy/wind-power

[4]https://energy./programs/renewable-energy/wind-power/

[5]https://www.epe.ed./en/wind/home/

[6]https://wisdem./en/latest/index.html

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