全球顶尖的风能研究机构Top10榜单【下篇】
书接上篇，以下补全第6-10名的基本介绍，最后对这10家机构进行总结，分析它们的共同点和成功的原因。当然，国内的大学和研究机构在风能领域也占有一席之地，其中的两所大学（文末揭晓）可以进入Top 20榜单。
No.6 瑞士洛桑联邦理工大学 EPFL
No.6 瑞士洛桑联邦理工大学 EPFL
洛桑联邦理工学院（法语：École Polytechnique Fédérale de Lausanne，EPFL）是欧洲享有盛誉的名校，它专注于工程技术与自然科学两大领域，与姊妹校苏黎世联邦理工学院一起组成瑞士联邦理工学院。
EPFL具有一个可持续发展研究大团队，其中风能工程与可再生能源实验室(Wind Engineering and Renewable Energy Laboratory, WiRE)主要目标是结合使用数值仿真（大涡模拟）、实验测试（风场及风洞）和理论方法来理解大气边界层和风能系统。
具体的研究方向包括：
No.7 德国弗朗霍夫-风能实验室 IWES
No.7 德国弗朗霍夫-风能实验室 IWES
德国弗朗霍夫协会成立于1949年，以德国科学家、发明家与企业家约瑟夫·弗朗霍夫的名字命名，是欧洲最大的应用科学科研机构，也是德国工业4.0技术体系的核心研究单位。不同于专注于基础研究的大学和科研机构，弗朗霍夫研究院以推动产业发展为前提，侧重于工业应用。
弗朗霍夫具有一个专门的风能研究所（Institute for Wind Energy Systems， IWES），其研究方向以叶片、传动链、轴承等部件测试为主。
为了更好地验证和辅助测试，IWES也会开展相应的仿真模拟工作
IWES的各个测试中心（涉及激光雷达、叶片、轴承、传动链、整机及风场等）分布在德国的汉堡、奥登堡、不来梅哈芬和汉诺威等多个城市。
No.8 挪威科技大学 NTNU
No.8 挪威科技大学 NTNU
挪威科技大学（挪威文：Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet，NTNU）开设有能源与过程工程系和海洋技术系，其中，海洋工程是NTNU的王牌学科，这使得NTNU在海上风电具有深厚的研究基础和技术沉淀。
为了在海上风电这个新兴领域站稳脚跟，NTNU专门成立了风能团队，将流体、轮机和结构等多个不同学科背景和院系的人员匹配在一起。借助于在海上油气平台行业的经验，结合风洞及水池等实验设备，NTNU在海上风电尤其是漂浮式风电具有强大的话语权。
全球最大的浮式海上风电场Hywind（挪威）
No.9 美国桑迪亚国家实验室 SNL
No.9 美国桑迪亚国家实验室 SNL
和No. 2美国可再生能源实验室NREL相似，桑迪亚国家实验室SNL也是美国能源部管辖的实验室之一，它主要涉及化石能源、核能、海洋能和风能等。即使在许多业内人眼中，SNL的存在感远不如NREL，这是因为与NREL的光芒实在过于耀眼，但SNL的研究实力并不弱，其在风场及机组测试和仿真软件开发方面反而具有极高的水准。
SNL拥有一个专门的试验风场，包括3台风电测试机组、2座气象测风塔、激光测风雷达、用于状态监测的无人机等各种设备。SNL还针对于复合材料叶片开展了可靠性和损伤监测、材料优化研究及创新设计制造，甚至直接拆除原有叶片，安装设计的新叶片进行挂机测试，进行风场真机验证。此外，SNL还设计了开源的机组控制器，机组上布置了振动、光纤、皮托管、压力带、热膜等各种传感器，实时监测机组的运行状态。SNL在风场及机组实验测试方面具有丰富的经验，积累了大量宝贵的测试数据。
在仿真模拟方面，和NREL类似，SNL也开发了许多开源免费的工具，比如：
NuMAD（叶片复合材料建模及结构优化工具）
CACTUS（基于自由涡尾迹方法的仿真代码）
ExaWind（基于致动方法的风力机仿真软件）
Nalu（可扩展到高性能计算平台的CFD代码）
DAKOTA（用于优化和不确定性分析的代码）
此外，SNL在叶片前缘腐蚀、海上及漂浮式风电、垂直轴风电机组、电网集成和电力系统等多个方向开展了研究工作，深度参与NREL主持的许多大项目，可以说SNL深藏功与名，是NREL背后最有力的支柱。
No.10 德国慕尼黑工业大学 TUM
No.10 德国慕尼黑工业大学 TUM
德国慕尼黑工业大学TUM 在工程与设计学院下开设有专门的风能研究所，其研究活动集中在四个高度相互关联的领域：模拟、测试、控制和设计。通过与工业界的密切合作，TUM致力于解决基础科学和面向应用的问题，涵盖空气动力学、结构、动力学、材料、控制和电气等主要学科。
基于BEM和多体动力学，TUM开发了一款名为 Cp-Lambda 的气弹仿真工具。本质上，它和Bladed、OpenFAST等气弹软件类似。需要强调的是，气弹工具主要用于风电机组的发电量、载荷、动力学响应、控制及噪声等频域及时域仿真，并不能直接设计得到一款机组。这里的设计狭义指的是确定叶片、塔架和传动链等大部件的尺寸及控制器等核心参数，更加直白地说，生成整机及大部件的模型和图纸。
风力机设计无法脱离气弹软件，但不能只依赖气弹软件。在设计中不仅需要在发电性能、载荷水平、安全裕度、重量及成本等多个方面进行平衡，还需要在气动、结构、气弹及控制等多个模块之间反复迭代，调整各个大部件的参数及模型。目前在工业界，这个过程依赖于风电工程师的经验和尝试，其中，叶片的结构铺层设计、气弹稳定性和控制器调参极度耗费人力，风力机的设计链条难以实现自动化。学术上，NREL搭建了以OpenFAST为核心的WISDEM设计平台，DTU建立了以HAWC2为核心的HAWCTOP设计平台。理论上，计算机借助于设计平台可以完全代替工程师，实现风力发电机的自动、高效和综合地优化设计。
继NREL和DTU之后，TUM 围绕 Cp-Lambda 也搭建了自身的 Cp-max 风电机组设计平台，这是公开 信息中目前世界上第三款类似的设计平台。Cp-max 具有自身鲜明且独特的优势，各个模块之间的数据可以自由传递，可以对叶片结构进行多尺度建模及分析，自动化设计出符合工业水平的风电机组。
Cp-max风电机组自动化综合设计平台
总结
总结
以上简单介绍了全球顶尖风能研究机构Top10榜单中各个机构的基本情况。
正如前面所说，这个榜单的顺序仅为个人观点。全球还有其它多个风能研究机构，比如，美国的明尼苏达大学、德克萨斯理工大学、意大利的米兰理工大学、英国的布里斯托大学、荷兰ECN能源研究中心、希腊的佩特雷大学等。
根据 Top10 机构的介绍，可以发现它们之间存在诸多的相似点，它们的成功也印证了：
1）风电研究需要结合理论、仿真和测试，不仅要探索基础科学问题，更要聚焦于工业应用；
2）风电由气动、结构、控制和材料等多个学科交叉复合，需要不同学科背景的人员参与；
3）风电研究需要长期持续不断地技术积累和沉淀，不能急于求成，也不要重复造轮子。
其实，我国在风能领域的研究力量并不弱，只是过于分散。目前来看，华北电力大学（我国第一所开设风能专业的大学）和上海交通大学（海洋工程的雄厚积淀）分别凭借风电系统和海上风电可以进入世界风能研究的前10-20名。当然，国内还有一些其它优秀的大学和研究机构。
参考文献
参考文献
[1] https://www.epfl.ch/labs/wire/research/
[2] https://www.iwes.fraunhofer.de/en/
[3] https://www.ntnu.edu/energy/wind-power
[4]https://energy.sandia.gov/programs/renewable-energy/wind-power/
