——记上海交通大学特聘教授、能源研究院副院长蔡旭

杨 戈  吴应清

　　回望过去的20年间，上海交通大学教授蔡旭的名字始终与中国风电技术的自主创新轨迹紧密交织。从东海之滨的首台国产商用海上风电变流器，到戈壁深处的世界首个“主力电源型风电场”及“主力电源型光伏电站”，再到开创新产业的高压直挂储能装备，他带领团队完成的每一次突破、走过的每一步脚印，都扎实地烙印在中国新能源发展的艰辛征程之上。

　　在同事们眼中，蔡旭的日程经常被工作会议、技术论证和现场攻关填满，出差是常态，而归程的行李箱往往还未及放下，便已转入实验室或办公室的下一项议程。这种高强度的工作状态，并非简单的“忙碌”二字可以概括，其背后是对“真问题”的执着探寻——他始终坚持，真正的科研价值在于发现并解决产业亟需的真问题，进而创造出推动行业进步的真成果。

　　过去两年里，蔡旭频繁往返于上海与甘肃、新疆之间，横跨华东和西北，不以山海为远。2024年7月，他带领团队在甘肃干河口成功完成了基于自同步电压源友好并网技术的“主力电源型风电场”示范应用，通过了由甘肃电科院牵头组织的稳态、暂态、并网、离网和黑启动等530余项全方位测试试验；2025年4月，在新疆尼勒克，蔡旭主持的250MW“主力电源型光伏电站”示范项目顺利完成并网特性现场试验。试验由新疆电科院牵头，是国内首次主力电源型光伏电站测试。测试团队历时38天完成了涵盖构网型光伏惯量响应、一次调频、阻抗扫描、短路比适应性等10大项、21小项、209个测试工况的全维度测试验证。试验结果验证了主力电源型光伏电站的技术可行性，证明其在提升电网运行稳定性、支撑高比例可再生能源消纳方面的关键作用，为构建新型电力系统提供了新的技术路径。这两个“世界首例”（世界上真正商业意义上的首台套主力电源型风电场和光伏电站），分别获批国家能源局第三批和第五批首台套装备，标志着中国在新能源并网技术领域取得了重大突破，更意味着中国风电并网技术从“跟跑”正式迈入“领跑”阶段。

　　2026年是蔡旭涉足风电领域的第21个年头。作为最早一批投入风电科技领域的学者，他亲历了国内风电技术与设备从无到有、从粗犷到尖端、从落后到领先的完整发展过程。在过去20年风起云涌的大时代下，他辗转于祖国各地的风电机组，上上下下、反复调研，了解机组运行情况，发现问题，制订研究方案。在这巨大的飞跃背后，他不仅是见证者，更是全程参与其中的奋斗者、开拓者和冲锋者。

破局：从跟随到超越

　　自古以来，风意味着自由和力量，同时也难以驾驭。在风能专家的眼中，风不仅是一种自然现象，更是一股清洁而充满无限可能的绿色能量来源。20世纪80年代，世界风电技术在丹麦、美国等国家 已经有了一定发展，“丹麦概念”风电机组推动着风电在欧美地区逐步走向规模化。而中国风电产业尚处于萌芽阶段，由于技术、资金等多方面的限制，风电发展极为缓慢。

　　回溯中国风电产业的发展历程，早期的艰难岁月令人感慨万千。即便进入21世纪，那仍是一个技术匮乏、依赖进口的年代，国外的风电设备价格高昂，核心技术更是牢牢掌控在他人手中。风电机组一旦出现故障，维修不仅耗时费力，还须支付巨额费用，严重制约着中国风电产业的发展。但在困境中，无数不服输的科研工作者怀揣着电力兴国的理想，开始义无反顾地踏上风电自主研发的艰辛征程，蔡旭便是其中的一员。

　　2005年，中国风电产业迎来重要契机。上海电气集团计划进军风电领域，而蔡旭凭借此前在大功率变换领域积累的经验，与上海电气一拍即合，开启了紧密合作。这一合作，不仅是他个人科研生涯的新起点，更是中国风电产业突破技术封锁的关键一步。

　　在合作初期，饶芳权院士十分欣赏这个初生牛犊不怕虎的年轻人，他给予了蔡旭极大的支持，不仅在精神上鼓励他专注于新能源研究，还申请提供了150万元的平台建设经费，助力他开展实验室建设和风电模型研究，为后续的技术突破奠定了坚实基础。

　　此后几年间，中国风电产业进入快速发展的初期阶段，国家对风电技术的自主研发需求越发迫切。随着《中华人民共和国可再生能源法》的颁布实施，打破国外技术垄断、实现风电装备国产化已成为国家战略。

　　在与上海电气自主研发兆瓦级风电机组的合作过程中，研究团队面临着诸多“拦路虎”。其中，风电变流器作为风电机组的核心部件，技术研发难度极大。“变流器是风电机组不可缺少的能量变换单元，也是整个电气系统的控制中枢，直接影响着发电效率、电网故障穿越等功能和电气性能，并且还须与风机主控制器进行实时数据交互。”蔡旭介绍道，当时，风电变流器供应被阿西布朗勃法瑞（ABB）、西门子等国际巨头垄断着，且机组变流、变桨、偏航、主控等各控制部分之间的通信接口不对我国开放，严重阻碍了中国风电产业的成本控制和技术提升。

　　“那时候从设计到安装，我们没有任何参考资料，项目进展数次陷入瓶颈期。”面对困难，不少人的信心产生了动摇。此前几十年，中国电力行业已经习惯了跟在欧美发达国家后面走，有些人在思维上已经形成了定式，普遍对自主研发的重要性认识不够，总觉得“与其从头研发不如买现成的”，这就造成了长期以来应用单位对于国外路径的严重依赖。

　　“中国风电要想摆脱国外产品的制约，必须自主研发。而想实现超越，除了自主创新之外，没有别的路径可走！”蔡旭头脑很清醒，他深知核心技术花钱买不来，只有靠自力更生才能真正掌握自己的命运，所以，他做科研绝不满足于跟在别人后面亦步亦趋。面对国外技术的垄断和封锁，他没有退缩，组织布置了大量有针对性的研究课题，从基础性研究到工程技术开发，目标就是造出我们完全自主设计、不依靠外国人的风电设备。

　　“那时候我们团队还很小，经验也不多，但是热情高涨，常常为了解决一个问题通宵达旦。”他回忆起中间的一段小插曲，在项目合作之初，上海电气引进的一台1.25兆瓦机组在山东某风场调试失败，即便是国外厂家派来的技术人员折腾了7天之久也未能成功解决。后来还是蔡旭带领团队，凭借扎实的专业知识，通过仔细观察波形，精准定位问题，一举解决了问题。这一事件不仅打破了“外来的和尚会念经”的偏见，赢得了上海电气相应团队的高度信任，也为后续的合作奠定了坚实基础。

　　在蔡旭的带领下，团队迅速推进风电变流器、主控制器和变桨控制器的研发工作。然而，从理论到实践的跨越从来不是坦途。他们夜以继日地工作，反复推敲每一个技术方案，不断优化设计参数，顶着高温酷暑和强噪声的恶劣环境，其间也经历过功率模块爆炸、负载电阻柜起火等险情，却从未退缩。终于，在一次次的失败与尝试之后，他们成功攻克了风电变流器、主控制器和变桨控制器的技术难题，实现产业化，为中国风电产业打破国外技术垄断迈出了坚实的一大步。

　　“当我们把主控制器研发出来的时候，国外企业的同类产品价格从8万欧元直接降到8000欧元。”蔡旭自豪地表示，“咱们中国人也有能力做出一流的风电产品，只要你敢去创新，敢去争夺前沿科技阵地。”他与当时国内最大的风电机组整机厂商华锐风电和变流器厂商禾望电气等组成产学研矩阵，研发出首台国产3兆瓦变流器并产业化，同时提出了模块化组合进一步扩大容量的设计思想。

　　随着陆上风电被大力开发，海上风电也逐渐成为中国风电产业的新热点。然而，海上风电面临着更为复杂的环境和技术挑战，尤其是海上风电变流器，其技术要求更高，研发难度更大。蔡旭教授团队再次知难而进，联合上海电气等产业单位承担起了研发中国首台套商用海上风电变流器的重任。

　　海上环境恶劣，对设备的可靠性和稳定性要求极高；同时，海上风电变流器需要具备更高的功率密度和效率，以适应海上作业的成本和空间限制。面对新的问题，蔡旭团队与产业合作伙伴紧密配合，不断优化设计方案，反复进行实验验证。经过多次的尝试和改进，他们终于成功研发出了中国首台套商用海上风电变流器，并实现了国产化装备在东海大桥二期3.6兆瓦海上风电项目中的应用。

　　这一成果的取得，具有里程碑式的意义。它不仅填补了国内空白，打破了国外在海上风电变流器领域的技术垄断，还大大降低了海上风电项目的建设成本，提高了中国海上风电产业的国际竞争力。从此，中国海上风电变流器开始摆脱对ABB等国外品牌的依赖，走上了国产化的发展道路。

　　中国拥有超过1.8万千米海岸线，海上风电潜力巨大，但与此同时，海上风电的大规模发展，对电力输送技术提出了更高要求。传统的交流送出方式已难以满足大规模海上风电的输送需求，直流送出技术成为新的选择。蔡旭再次敏锐地捕捉到了这一技术发展趋势，率团队从2015年开始探索海上风电直流送出与并网技术，先后主持了“十三五”国家重点研发计划课题、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金面上项目等多个课题，系统地研究了风场-直流并网系统的运行控制与故障保护方法，分析了世界首个多端柔直工程（南澳岛三端）中的风场-柔直交互问题，从柔直换流器拓扑、新能源基地与柔直送端换流器的交互稳定性、柔直受端换流器与电网的交互稳定性，以及风光电源经直流电网对交流大电网的频率支撑等多个方面，形成了一批理论研究成果。

　　在研发过程中，蔡旭提出了一种创新的换流技术，大幅降低了海上换流站的成本。他与团队通过不断的实验和优化，最终实现了送端换流站全部采用二极管整流器的目标，使换流站成本降到了最低。这一技术正在落地实际工程，必将为中国海上风电的大规模开发和远距离输送提供有力的技术支持。

　　在2019年，团队为亚洲首个海上风电柔直工程——如东项目提供了全方位技术支持，先后承担了甲方委托的海上风电-柔直并网系统对华东网的影响、海上风电场建模、送端换流器优化控制、风电场与送端换流器的宽频振荡分析与抑制，以及海上风电-柔直并网系统的故障穿越5个课题，全面支撑了亚洲首个海上风电-柔直工程建设的顺利、按时完成。如今，团队提出的多端异构直流技术即将在南网三山岛项目落地，这是我国首个海陆一体送出工程，标志着中国在远海风电并网技术领域实现里程碑式突破。

引领：“从0到1”的突围

　　蔡旭是一个追求卓越的人，他把这种性格自然也带入他的科研与工作中。时间走过了21世纪的第一个10年，随着全球气候变化和环境问题日益严峻，清洁能源的发展已成为全球共识。风电以其清洁、可再生的特性，成为各国竞相发展的重点。

　　彼时，蔡旭已经敏锐地意识到，随着新能源规模扩大，储能将成为构建新型电力系统的关键支撑。在新能源产业快速发展的同时，储能技术的重要性也日益凸显。因为大规模储能技术可将新能源产生的电能进行储存，能够有效解决风、光电能的间歇性和波动性问题，提高电力系统的稳定性和可靠性，使得新能源电能够更好地融入电网，满足人们的用电需求。

　　2010年，储能技术在全球范围内尚处于发展初级阶段，常规低压储能系统存在单机容量小、集电和信息系统复杂、运行效率低等诸多世界级的共性问题。蔡旭创新性地提出了高压直挂储能的原创思想，为解决储能难题提供了全新的思路。他的理念是改变传统电芯串联方式，将电芯分散接入单向变换器的直流侧，交流侧串联，从而省去变压器，直接将储能系统挂到高压电网。

　　“当时所有人都认为这是天方夜谭。”蔡旭回忆道。高压直挂储能的原创思想，在当时可谓是石破天惊，打破了传统储能系统的设计理念。但也正因为这一想法在当时极具前瞻性，从而面临着诸多质疑和挑战。

　　蔡旭带领着团队走进了无人区，成为这个领域的一个先驱者和探路人。但是这个探路人并不好当，他一路摸索着跌跌撞撞向前走。在他向既定目标前进的道路上，总是布满荆棘。从理论到实践，团队面临着诸多挑战。海量电芯高效集成及一致性管控、电网主动支撑和安全可靠运行等难题，如同一座座大山横亘在他们面前。

　　在样机制作阶段，蔡旭和团队面临着巨大的压力，但大家都没有退缩。在蔡旭看来，做任何事，都要尽最大的努力去突破！科研条件不具备时，要靠自己创造条件去做，不能等待。在他的鼓舞和带领下，年轻的团队形成了一股知难而进、刻苦攻关的科研作风，他们扎根实验室，反复研究，进行了大量的仿真和实验。为了攻克挡在面前的几座大山，大家不辞辛劳、连续作战。每每遇到难关，大家群策群力，蔡旭总能给出关键而有效的技术意见，显示出了深厚的学术积淀和丰富的实践经验，使设计方案不断完善。不断的实验测试、波形分析、方案优化，有任何一项指标不理想，他们都会仔细地去寻找原因。在不断试错中，蔡旭团队获取了更多的技术更新和经验积累，最终成功制作出首台样机。

　　2014年9月，世界首套10kV高压直挂储能在深圳宝清站投运。令人振奋的是，主方案一次成功，验证了这项原创技术的可行性，走通了从0到1的第一步。高压直挂储能技术的诞生，为储能产业的发展开辟了新的方向，也为中国能源存储技术的进步作出了重要贡献。

　　如今，高压直挂储能已形成完整产业生态，发明专利授权广州智光、宁德时代、南瑞继保等十余家企业产业化应用。2024年3月，由程时杰等4位院士领衔的鉴定委员会给出高度评价：“开创了高压直挂储能战略新兴产业。”截至2025年年底，高压直挂储能已完成装机超15GWh，更高电压直挂储能技术研究也被列入国家2030智能电网重大项目计划。

　　2015年，当中国风电行业还沉浸在装机量快速增长的喜悦中时，蔡旭已经将目光投向了更深层次的挑战——新能源在高占比下如何给电网提供稳定支撑的问题。“当时我就预测，从电源侧解决新能源并网问题是构建新型电力系统的根本，未来必须让风电机组具备同步机一样的电网支撑能力。”基于这一判断，他首先提出了风电机组的自同步电压源控制技术。

　　果不其然，随着新能源在电力系统中的占比不断提高，风光电源的稳定性和可靠性问题日益突出。当时的风光电源大多为跟网型非独立电源，无法自主建立电压和响应负荷需求，难以承担起主体电源的责任。自同步电压源技术旨在使风光电源模拟同步发电机的外特性，具备构建电网、自主支撑电网电压和频率的能力。研究过程中面临着复杂的技术难题，例如如何实现并网变换器的自同步电压源控制、如何提升暂态电流能力、如何解决集群稳定运行等问题，都需要深入研究，给出创新解决方案。在中达基金重大项目的支持下，团队开始了理论体系的构建。经过持续攻关，团队在理论研究和技术创新方面取得了重大突破。他们提出了基于频率与直流电压自主映射的并网变换器自同步电压源控制技术、风光变流器功率器件结温实时精准估计与不超配暂态电流耐受增强技术等一系列创新技术。这些技术有效解决了新能源高占比带来的诸多问题，提高了风光电源的稳定性和可靠性。

　　自同步电压源技术的提出，为解决新能源高占比问题提供了一条全新的技术路径。然而，和以往的科研一样，从理论到实践的跨越并非一帆风顺。前沿探索往往意味着孤独前行。“最初5年，我们四处碰壁。”蔡旭坦言，电网公司认为技术不成熟，制造商看不到商业前景。通过与风电龙头企业金风科技的合作研发，2021年，世界首台自同步电压源风机终于在金风科技园区试验成功。不过，产业化推广仍举步维艰。

　　关键时刻，时任天津中绿电投资股份有限公司副总经理王富文的出现改变了局面。“他听完我的汇报当场决定合作。”蔡旭回忆道。2023年，双方正式组建上海交通大学-中国绿发联合研发中心，并成立上海中绿公司，蔡旭团队分两次共转让由102项发明专利和13项软件著作权组成的专利技术，涵盖了风电、光伏和储能经交流或直流并网的多种场景。同时，蔡旭带领团队按照“主力电源型风电场”的构想开展了系统研究，并与禾望电气、上海中绿等企业联合开发，申报成功国家能源局“主力电源型风电场”首台套项目。在建设过程中，蔡旭带领团队充分发挥了艰苦奋斗的科研作风，长期驻扎在西北风电场一线，跟现场开发测试人员一起攻坚克难。

　　2024年是自同步电压源技术发展的重要里程碑年份。执着的追求最终换来了回报。示范项目的成功实施，标志着自同步电压源技术从理论研究走向了实际应用，“主力电源型风电场”的成功运行，将开启新能源发展的新时代。在成果鉴定会上，中国科学院周孝信院士赞赏道：“毫无疑问，在新能源的电压源控制技术领域，你们做的是世界最好的！”

传承：风电强国的梦想永不停步

　　每一个重大项目的成功，都意味着诸多世界级的难题被攻克。而取得突破后，蔡旭从没有停下前进的脚步，他第一时间带领团队总结经验，深化研究，与时俱进。这些年来，他带着团队开展起越来越多的课题，项目增多，团队的技术能力也在不断提升。他的科研精神打动了很多人，当初提出过质疑的学界和企业界的同人，也纷纷转换了观念，伸出合作的双手。电力强国的梦想让大家几代人凝聚在一起，用技术创新推动着我国新能源事业的发展，实践着科技兴国的使命。

　　随着年龄的增加，蔡旭越发重视风电事业人才梯队的完善和建设。在培养人才方面，他有自己一套独到的看法，他认为，科研创新要做到顶天立地：“我们现在的年轻人理论基础都不错，而且都非常聪明。但是不能只做考高分的‘秀才’，中国的能源问题不能只停留于理论研究，要知需求、敢实践，要有在实战中解决问题的能力，要从书斋和实验室里走出去，走向广阔的江河湖海。”

　　“发现真问题、解决真问题、创造真价值”，这是蔡旭经常强调的一句话，也成为团队的科研座右铭。从事教学和科研工作20余年，他坚持把论文写在解决企业生产一线的难题上。教学中，他常常结合一些真实案例，引导学生们更好地将理论知识运用到实践，用最小的成本来解决实际问题。

　　在蔡旭眼中，科研一定要落地，最终转化为生产力，这才是一个科研工作者的科研意义所在。“科研不是空中楼阁，不是纸上谈兵，而是要通过应用单位、设备单位一系列共同开发，来完成当前发展所需要的科研课题。”蔡旭说，“我们团队最大的优势，就是和企业的密切结合。有很多产学研合作科研课题，我们的研究成果第一时间会在现场得到应用。企业应用中发现一些问题，会第一时间再反馈给我们，共同讨论解决方案，研发修正后，再应用到现场，周而复始，形成良性循环。”

　　一个成功团队的发展史，必然是一群志同道合者的奋斗史。蔡旭不仅是一位出色的科研学术带头人，更是一个优秀的管理者。他特别重视对学术氛围的营造，培养年轻人发现问题、解决问题的能力。虽然在职位角色上，他是副院长，是学术带头人，但在集思广益讨论技术问题时，从来不搞“一言堂”，而是追求“没有权威，没有领导”的氛围，谁对谁错用数据说话。这种团队之间的协作协同、良好的沟通与经验共享，使团队合作更为畅通，有利于技术问题的解决，更利于人才的成长。

　　“人才”两字，写起来不过寥寥五笔，但却是创新之源、强国之本。蔡旭将自己20多年在风电科研实践中积累起来的经验和智慧倾囊相授，帮助团队年经人打通从理论到应用的“最后一公里”，让年青一代在工程实践过程中快速成长，成为企业的“核心竞争力”，更被视为国家“风电发展的未来”。

　　历经多年的科技研发和工程项目锤炼后，蔡旭带出了一支由教师、博士后、博士和硕士等80余人组成的素质优良、精通专业并具有国际化视野的技术团队，其中不乏国家高层次人才、长江学者、国家青年优秀人才等国家级人才，形成了理论创新、技术研发、产业推广的完整人才链，成为中国新能源科研领域的一支重要力量。

　　世界正经历能源革命，绿色、低碳、清洁成为能源发展的主导趋势，风电、光电、氢能、储能等新能源产业迎来快速发展期。从打破国外垄断到引领技术潮流，蔡旭的科研人生恰似中国风电技术发展的缩影——从跟跑到并跑，最终实现领跑。回顾20年的风电生涯，他最自豪的不是奖项和论文，而是能将自主研发的原创技术实现产业化，有助于提高可再生能源在能源结构中的比重，减少对传统化石能源的依赖，降低碳排放，为应对气候变化作出积极贡献，为实现国家的“双碳”目标提供源源不断的科技支撑。

　　蔡旭清楚，中国要强，中国人民生活要好，必须拥有强大科技。作为科技工作者，只有把个人理想与党和国家的需要、民族的前途命运紧密联系在一起，取得的成就才能真正体现价值！在过往的科研创新和技术攻关经历中，蔡旭与他的团队遇到过不计其数的困难，但是“科技强国”的责任和使命让他们披荆斩棘坚持了下来。

　　蔡旭深知，电力发展面前永远没有终点，只有下一次的起点。如今，已过花甲之年的蔡旭依然每天工作十多个小时，依然是那个“说走就走”的工作狂人，不时总有一些新的点子和创意涌现出来和大家分享，同事和学生经常在深夜一两点还能收到他回复的邮件。

　　风继续吹，那是大自然的呼唤，也是科技的号角；梦继续追，那是蔡旭和他的团队对科学的执着与热爱，对国家的忠诚与担当。他一直都是那个热爱并执着于风电事业的“追风者”，他的“风电强国梦”在心中一直熠熠发光。