基于Horizon 2020计划的欧盟风能研究布局分析*

廖长鑫 谢 喆 郝俊杰 颜燕红

（中车株洲电力机车研究所有限公司，株洲412001）

中国已经向全球承诺了“碳达峰、碳中和”发展目标，风力发电是极具技术和经济竞争力的能源生产方式，成为实现能源安全、绿色低碳发展和生态文明建设的关键支撑。近年来中国风电行业实现高速发展，风力发电机容量的增加、装机规模的不断扩大，使其成为我国可再生能源发展的重要支柱产业，但是国内风力发电技术发展时间相对较短，距离发达国家技术水平仍有一定差距。为此科技部十三五期间在风能领域研究部署了如表1所示的五大方向重点任务［1］，启动了国家重点研发计划“可再生能源与氢能技术”重点专项，国家在风能方面目前已累计投入了1.4亿元［2］，按照自筹经费总额与国拨经费总额比例一般不低于1：1来算，相关风能研究项目总投入达到2.8亿元以上。

表1 “十三五”风能领域重点任务五大方向Tab.1 Five Technical Directions for Key Tasks in the Field of Wind Energy During the 13th Fiveyear Plan

但从创新内容上看，我国风能研究相关创新活动仍然多集中于电学领域，具体包括风力发电、风电储存、风电输送、风电并网等技术领域，倾向于风电设备的落地与运营，而在风电技术研发、风机设备制造等产业链环节与技术领域创新较少。从创新合作上看，风电产学研合作多处于风电产业链的中下游，能源领域国企或央企是风电产业产学研创新合作的主要企业，风机装备龙头企业参与创新不足，民营企业活力不够；创新合作模式单一，存在“路径依赖”，公司或者研究院倾向于同自己附属或下属的公司或研究院所建立合作，不利于创新资源的优化配置［3］。

欧盟地区风力发电起步较早，技术比较成熟，面对国际风电市场的超高速发展和国际竞争的加剧，欧盟在风力发电前沿技术研发方面投入的科研资金与力量也越来越大，以期能够持续引领全球风电技术的发展。因此欧盟风能技术研究发展现状与趋势非常值得国内同行开展深入研究和分析。

近年来知识图谱和文献计量学方法在各个领域的应用变得越来越普遍，但是在风能领域，相关文献不多。Sakata等［4］开展了风能与太阳能国际合作论文的文献计量分析；Telsnig T等［5］基于欧盟联合研究中心（Joint Research Centre，JRC）开发的创新监测工具软件TIM对风电叶片和海上风电支撑结构上发表的论文进行文献计量分析和可视化；Penghao Ye等［6］对 Web of Science数据库中海上风电（OWP）研究论文进行了文献计量分析和知识图谱研究。这些研究主要立足于科研论文的统计情况和研究主题发展趋势的分析，缺少对政府资助基金项目统计和研究主题的定量分析。实际上，政府基金资助项目作为产业发展战略实施的载体，能够更好地反映产业创新和学科前沿布局的具体情况。EU-H2020是欧盟为实施创新政策的资金工具，在2014—2020年的计划周期总共投入约800亿欧元用来资助科技研究和创新活动，是迄今为止全球最大的公共财政科研资助计划，欧盟主要风能研究项目大多获得该计划的资助，使其成为欧盟风能行业最有影响力的研究基金。本文将对EU-H2020风能相关项目的资助类别、资助数量、资助金额进行统计分析，并基于二维分析视角，采用科学计量学方法围绕基金项目的时间、机构、主题等展开综合分析。其中，项目资助类别、数量、金额的统计分析旨在探索不同项目主题的年度分布和资助强度；时间与主题分析揭示EU-H2020风能研究的主题演化态势；机构与主题分析旨在帮助科研人员了解机构的研究布局，如机构合作网络、研究方向、研究重点等。研究成果可为我国风能行业策划研究项目、获取基金资助、开展创新合作等提供有价值的参考信息。

1 EU-H2020风能项目数据集

1.1 数据来源

EU-H2020风能研究项目的数据来源：欧盟“科研成果项目库平台 CORDIS”，检索式：contenttype＝‘project'AND（programme／code＝‘H2020'）AND（‘wind'AND‘energy'），检索结果532项。

对欧盟CORDIS平台检索结果进行人工清洗和筛选，最终确认得到172项风能项目数据。

1.2 数据处理与分析方法

欧盟CORDIS平台的项目数据是基于网页非结构化展示，不便于开展分析研究。中国科学院兰州文献情报中心“全球科研项目数据库平台ProjectGate”从欧盟 CORDIS平台爬取了 EUH2020风能研究项目数据并实现了项目数据的结构化，但因平台更新周期等问题，存在部分项目未收录，收录项目的信息不完整等问题。本文以欧盟CORDIS平台检索结果及项目数据为基础，参考了中科院ProjectGate平台的数据结构化方式，形成了EU-H2020风能研究项目数据集。

通过文献计量学方法对EU-H2020基金项目进行主题分析必须有项目关键词，但通过平台获得的数据集还缺少项目关键词信息。因此本文研究工作的一个难点就在于如何获得项目关键词，解决办法是从数据集已有的项目名称和项目摘要中提取关键词。项目关键词提取的前提是要建立一个自定义的风能行业词典，本文参考国际风能行业主题分类的事实标准 IRPWind taxonomy［7］、ReliaWind taxonomy［8］以及风能行业标准的相关术语，建立了风能行业自定义词典。然后通过自然语言处理（NLP）方法，对项目名称和项目摘要进行分词处理，经过数据清洗和人工筛选，最终提取了项目关键词，从而实现对研究项目主题内容进行计量分析的目的。

分析工具方面，本文主要运用Excel对项目数据进行基本的描述统计，运用CO-OCcurrence 6.7［9］软件对项目数据进行频次统计、共现矩阵、二模矩阵、主题演进的计算，运用VOSviewer软件进行知识图谱可视化分析，展现研究主题、机构合作关系。

2 EU-H2020风能项目计量分析

2.1 项目统计分析

EU-H2020是欧盟最大的研究与创新计划（2014—2020年），但该计划是一项大型综合性科研计划，并没有单独列支风能行业分类，风能相关项目分散于该计划3大战略优先领域的各项行动计划之下。通过对EU-H2020风能研究项目的检索结果进行统计，截至2020年11月，EU-H2020共资助了172个风能项目，总预算达501.746百万欧元，项目均摊资助金额为2.934百万欧元／项，EU-H2020风能项目年度资助数量见图1，年度资助金额见图2。综合图1和图2可见，EUH2020研究项目分布于Sitting（选址）、Economics（经济性）、Wind Power Plant（风力发电厂）、Wind Turbine（风力机）、O＆M（运营与维护）等5个主题领域，其中Wind Turbine类项目数量最多，达103项，项目均摊资助金额为2.552百万欧元／项；ICT技术已经覆盖到以上所有5个风能主题领域，涉及ICT应用类项目达26项，项目均摊资金为2.338百万欧元／项，可见欧盟高度重视ICT技术在风能行业各环节的前沿应用研究。

图1 EU-H2020风能项目年度资助项目数量分布Fig.1 Distribution of the Number of Annual Funding Projects for EU-H2020Wind Energy

图2 EU-H2020风能项目年度资助金额分布Fig.2 Distribution of Annual Funding for EU-H2020 Wind Energy

2.2 项目主题分析

对EU-H2020项目主题词所涉及项目进行统计排序以凸显其热点主题，绘制词云图如图3所示，导出其Top20热点主题词如表2所示。

表2 Top20热点主题列表Tab.2 List of Top20 Hot Topics

图3 EU-H2020风能项目主题词云图Fig.3 Topic Word Cloud Map for EU-H2020 Wind Energy Projects

利用VOSviewer软件通过关键词的共现网络矩阵进行聚类分析，得到项目研究主题的共现聚类图，如图4所示。

根据图4并结合VOSviewer软件中Clusters分组结果，所有项目形成了9个大小不同的聚类主题：Wind Turbine（风力机）、Wind Power Plant（风力发电厂）、Maintenance（维护）、Blades（叶片）／Structures（结构）、Monitoring（监视）、Small Wind Turbine（小型风力机）、Economics（经济性）、Lifting（起吊）、Vortex（涡流）。经过进一步对其管理的研究项目的分析，这9大主题下的研究项目全部涵盖了国际风能行业主题分类标准（IRPWind taxonomy）下 Sitting（选址）、Economics（经济性）、Wind Power Plant（风力发电厂）、Wind Turbine（风力机）、O＆M（运营与维护）的 5大主题分类，广泛涉及ICT类技术、风机转子及叶片（Rotor／Blades）技术、风机结构（Structure）技术、创新型风力发电机概念原型，以及电气技术、控制技术、传感技术、检测技术、风资源与选址技术、机器人运维技术等多种主题类型项目。体现欧盟风能研究资助的全面、深入，符合其持续全面引领全球风电技术发展的野心和目标。

图4 EU-H2020风能项目研究主题共现聚类Fig.4 Research Topic Co-occurrence Cluster Map for EU-H2020Wind Energy Projects

2.2.1 ICT类技术资助项目

深入分析关键词，可以发现ICT类技术主题如 IOT、5G、AI、Open-source、Software Platform、HPC等与大多数主题聚类均有连接。这与前文2.1节统计分析所揭示的欧盟高度重视ICT技术在风能行业各环节的前沿应用研究这一结果保持一致。ICT技术涉及风能行业各个主题领域，其主要项目有：

1）云计算技术应用。例如，CLOUD DIAGNOSIS开展基于低成本云监控技术的风力发电机组预测性维护研究；ZephyCloud开展基于ZephyTOOLS云计算的新一代CFD开源软件开发，并且连续两期得到EU-H2020项目资助资金。

2）人工智能（Artificial Intelligence，AI）与智能运维应用。例如，WINDMIL RT-DT（自主的实时决策树框架）项目用于风力涡轮机的监视和诊断，公开了风机结构健康监测（SHM）方法和自主实时决策树框架，发布了WINDMIL开源软件SHM／VoI；ROMEO项目寻求通过边缘的机器学习和物联网来改善风电场发电；Motorlisten则基于AI开展非侵入式电机健康监测研究；WakeOpColl项目通过大规模尾流数值仿真建立面向风场运营优化的智能学习框架；Windrone Zenith（基于自主和智能无人机的风力涡轮机检查系统）项目可进行经济高效、可靠、安全且可操作的叶片故障检测和预测；A2MiroSensorCopter（全自动检查系统）项目可减少风力涡轮机停机时间；WINDMIL（风力发电机的智能监控）项目用于实现风机的智能监控、检查和全生命周期评估；PAVIMON（用于风轮机预测维护的AI）项目可对风力涡轮机进行安全、可靠和有效的检查。

3）风能数据共享与大数据分析技术应用。例如，MARINET2项目研究开发海洋可再生能源基础设施的增强技术等，盘点现有的数据管理／共享能力，开展了基于SeaDataNet基础结构改编的标准和工具的新系统的操作，这类数据共享项目将有益于风能领域大数据分析的技术应用发展。

4）5G等网络通讯技术应用。例如，VirtuWind（在运营中的风电场中部署虚拟和可编程的工业网络原型）将基于开放、模块化和安全的框架开发和演示SDN和NFV生态系统；NRG-5项目通过5G移动网络的进步致力于实现“智能能源即服务”商业模式。

5）VR／AR技术应用。例如，3DEPLAN项目采用AR的交互式云规划平台，使用数字地图和卫星图像实现更快、更便宜、更直观的规划。

6）高性能计算技术与高保真多尺度综合模型等仿真技术应用。例如，HPCWE（高性能风能计算）项目解决将HPC应用到风能上的关键开放挑战；UPWARD（通过集成仿真框架了解风力涡轮机和转子动力学的物理原理）项目开发一个包含高保真度仿真代码的集成仿真开源框架，基于此结果发布了15 MW虚拟风力涡轮机原型描述并开展15 MW风力涡轮机的CFD仿真；WindSider（自动化、低成本、准确的AI驱动风资源评估技术工具平台）将数值建模和AI结合在云中，可加快风电场投资决策并降低新风电场项目风险；Adaptive Simulations项目推出基于云计算的高性能计算CFD开源框架，并提供了一种颠覆性的全自动“仿真即服务”模式。

2.2.2 风机转子及叶片（Rotor／Blades）资助项目

风机转子及叶片（Rotor／Blades）方面的资助项目是EU-H2020在Wind Turbine聚类主题下的热点，并且由于叶片的检测、监测、维护等是风能O＆M的重要内容，但又与风力发电机叶片部件的仿真、设计、材料等密切相关，在主题词聚类图中也显示与Wind Turbine连接紧密，因此主要将该类项目列入Rotor／Blades主题词下进行分析：

1）智能转子叶片技术。由于较大的转子叶片需要考虑能够适应非均匀风流的Rotor／Blades概念，因此出现了结合弯曲扭曲耦合（Bend Twist Coupling）、嵌入风传感器叶片技术等被动或主动负载控制的转子概念，例如Aeropaft（使用被动式流量控制技术延迟翼型的气流分离和失速）项目可将1MW WT的电功率增加5%，DemoWind（海上风电示范叶片）项目采用的低阻力涡流发生器（Low Drag Vortex Generator）技术可以实现类似的作用。

2）转子叶片空气动力效应相关的一些项目。提出和研发针对长大叶片等挑战的新型转子概念或原型，例如，AEROFLEX（气动弹性不稳定性和柔性结构的控制）开展针对涡激共振或颤振问题的理论研究和创新解决方案；TRIBLADE（大型风力涡轮机的颠覆性“三合一”模块化转子叶片概念演示）；VORTEX（涡流式无叶片风力发电机的颠覆性原型）；MEWi-B（更高效的风叶片）；Rotary Wing CLFC（可增强风力涡轮机叶片的空气动力学和空气声学性能的闭环流量控制）。

3）风力涡轮机运行期间的闪电拦截和防雷保护解决方案。例如LIBI（更好地保护风力涡轮机叶片免受雷击）项目；SPARCARB（碳纤维复合材料对风力发电机叶片的防雷保护）项目；Opti-LPS（最佳防雷系统）项目。

4）叶片检测流程的新颖概念。例如，BladeSave（基于风险的叶片结构评估技术）将具有多种传感功能（应变，振动和声发射）的光纤结构健康监测系统（Smartscan）与叶片资产管理软件相融合，实现风力涡轮机叶片监控、维修和管理的综合解决方案；Windrone Zenith（基于自主和智能无人机的风力涡轮机检查系统）项目可进行经济高效、可靠、安全且可操作的叶片故障检测和预测；SheaRIOS项目（风力涡轮机剪切技术机器人叶片检测系统）；Ventura Habitat（新型的风力涡轮机叶片维护罩）可最大限度地减少停机时间。

5）创新的叶片制造技术和材料研究，旨在开发用于更长叶片的先进材料、制造技术以及为叶片材料使用寿命提供环保和经济的解决方案等。例如，DACOMAT（开发出更具耐受性和可预测性的低成本复合材料）项目；Powderblade（由碳／玻璃纤维环氧材料组成的风力涡轮机叶片先进复合材料）项目；EcoBlade（通过现场材料粉碎和分离对风力涡轮机叶片进行经济高效的退役）项目；SEAMETEC（开发智能高效经济型涡轮机叶片复合材料结构）项目；ABLE（延长叶片寿命解决方案）项目。

2.2.3 风机结构（Structure）资助项目

风机结构（Structure）方面的资助项目是EUH2020在Wind Turbine聚类主题下的另一个热点。风电结构技术相关的资助项目组合非常多样化，基础和浮动支撑结构是研究热点，安装和提升操作方面的项目数量和资助金额相对处于劣势，目前还处于研究领域边缘。用于固定在底部安装的风力涡轮机的当前支撑结构主要由单桩组成，EU-H2020建立了一些新的解决方案项目，包括：开始研发风力涡轮机的替代支撑结构，包括固定式底部支撑结构、自升式塔以及应用于结构部件的新材料等，这些创新技术可以应对许多挑战，例如，解决结构频率响应问题、开发比以前使用大得多的涡轮机、使用与陆上风机不同的型材和连接方法，降低腐蚀风险等。另一方面，当前的风力涡轮机塔架和支撑结构所使用的钢或混凝土构造通常与建筑业使用的等级相同，EU-H2020设立了新的解决方案项目，例如，更高等级的钢可以提供更好的结构性能（强度、抗屈曲性）和更轻的结构；钢和混凝土的混合解决方案以及使用替代材料（尤其是复合材料）也提供了类似的性能优势，这些项目包括：

1）旨在证明新的浮动式海上风能解决方案的项目。例如，i4Offshore项目是有史以来最大的海上风能研发项目之一；LIFES 50plus（用于10 MW风力涡轮机且水深大于50 m的创新浮动子结构）项目；X1 Wind（带来经济高效且可靠的颠覆性浮动式风能技术）项目；TELWIND（低成本深海风电和下一代10MW ＋汽轮机的集成式伸缩塔和演化的SPAR浮式子结构）项目；Corewind（开发两个基于混凝土的浮子概念）项目，包括所需的锚固系统和电缆；FLOTANT（针对深水风场进行了优化的创新、低成本、低重量和安全的集成式海上浮动风能解决方案）项目；EDOWE（经济的深海海上风能开发浮动式海上风力涡轮机）项目；InnoDC（海上风电和直流电网的创新工具）项目，专注于将这些新技术（例如海上风力涡轮机、VSC HVDC转换器、长交流电缆）集成到电力系统中的模型和方法。

2）旨在展示新型浮动概念的项目。例如，FLOWSPA（结合了翼梁和半潜式技术的浮动平台）项目；WTSS（颠覆性的海上浮动式风力发电机支撑结构）项目；FLOW（用于深远海风能的新型浮动平台）项目；FloatMastBlue（创新的浮式桅杆平台）项目；SATH（用于海上风力涡轮机的新型双浮动平台）项目；POSEIDON（浮动风能和波浪能混合发电站）项目。

3）基础结构方面。例如，DEMOGRAVI3（创新重力基础GRAVI3的示范项目）是唯一的地面支撑结构项目；ELICAN（革命性的下部结构包括一个集成的自安装式预制混凝土伸缩塔和地基）项目，可实现整个下部结构和风力涡轮机的无起重机离岸安装，从而克服了对重型船舶的依赖所带来的限制；GroutTube（用于多桩基础海上注浆系统的创新概念和装备）项目；PivotBuoy（经济高效且可靠的浮风系泊、连接、安装和运营系统）项目。

4）安装和提升操作主题的不同概念。例如，POSEIDON（混合浮动和波动装置）项目；OptiLift（改善海上起重和物流的框架）项目；WELL（高效、轻型、无需使用大吨位起重机的“伸缩式升降机”系统）项目。

5）创新塔架结构设计。例如，HYPER TOWER（超高层陆上风力发电机塔架设计）项目提出了一种由桁架组装而成的创新型自升式风力涡轮机塔架配置；AIRCRANE（用于更高风力涡轮机的新型混凝土塔架组装系统）项目；LiraTower（具有成本效益且简化的140m现浇混凝土塔架的新概念）项目；ELISA（自浮式混凝土预制基础）项目，用于完全安装海上风轮机的无肋安装；SE-NBW（风力涡轮机塔架自架系统演示）项目；NBTECH（创新型钢框架塔架验证和演示）项目；TRIWIND（新颖的多功能三塔式海上结构）项目；HSS-WIND（高强度钢在海上风能管状结构中的应用）项目；OFFSHORE TALL TOWER（风浪载荷下海上高架风力发电机的结构安全性改进）项目。

6）结构涂层技术方面。例如，MicroCoating项目借助微结构涂层提高了风力涡轮机的性能；Riblet4Wind项目开发的Riblet-Surfaces涂层技术用于提高风力涡轮机的效率；SUNCOAT项目研发的纳米工程超疏水聚氨酯涂料保护风力涡轮机前缘；LEP4BLADES项目研发创新的风机叶片前缘保护（LEP）聚合物涂层系统。

2.2.4 创新型风力发电机资助项目

EU-H2020资助了以下许多创新型风力发电机概念原型，包括一些非主流的垂直轴、水平轴风机设计，也包括混合风机、高空风能等，这些技术中的大多数用于低功率和分布式应用，适用于城郊环境或嵌入在城市建筑中，目前主要应用于利基市场。其降低成本方法可能是采用更有效的设计、更便宜的制造和材料、更高效的安装，以及规模经济等。这些创新风机的主要挑战不仅是技术，还需要解决噪声，美学和社会认可度。此外，在某些情况下也有明显的立法挑战。上述概念大多尚处于开发的早期阶段，难以根据技术就绪度水平（Technology Readiness Levels，TRL）或发电规模来评估这些技术，因此欧盟通过公共资金来评估和挖掘其潜力，主要项目类型包括：

1）机载风能系统（Airborne Wind Energy System），也称高空风能系统。例如，AWESOME（用于离网和移动最终用途的机载风能系统），这是获得Google投资的明星项目；AWESCO机载风能系统；Skypull利用高空风的力量；TwingTec无人机飞高以进行高空风能捕获；EK200-AWESOME机载风能和储能系统；NextWind使用刚性风筝收集空中风能。

2）分散式和小型风力涡轮机技术（Small Wind Turbines，SWT）的研究以推进小型风力市场（Small Wind Market，SWM）。例如，Vertical Sky用于可持续，静音和分散式能源生产的下一代风力发电机；SeaTwirl第一台坚固耐用且经济高效的浮动式垂直轴风力发电机；NJORD用于极端风环境的坚固耐用的持久性垂直轴风力发电机；SWITLER小型风轮机轻型高效发电机；SEEDWIND静音、高效、经济的小型风能；URBAVENTO专为城市地区分布式发电设计的产创新型垂直轴风力发电机；EOW应用于低风速下城市环境的高效微型双轴垂直风力涡轮机；GWFortyForty盖亚·温德公司的先进小型风力发电机；Briareo垂直轴微型风力涡轮机；VORTEX无叶片风力发电机的新概念；INNOWIND中功率风力发电机；EOLI FPS市区屋顶风力发电机；IRWES集成屋顶风能系统；Omniflow下一代混合风能和太阳能技术。

3）采用新型风力发电机。例如EcoSwing（使用超导风力发电机优化能源成本）项目全球首次在风力涡轮机上演示3.6兆瓦低成本轻量级超导发电机，由中国风能公司远景能源主持，因而获得广泛关注。

2.2.5 其他主题类型资助项目

此外EU-H2020还大力资助了电气技术、控制技术、传感技术、检测技术、风资源与选址技术、机器人运维技术等多种主题类型项目：

1）电气技术。COOLWIND项目用于海上风电HVDC变压器平台的海底冷却器；YURAKAN开发了可实现超低LCOE的高功率陆基风能旋风交流发电机组颠覆性技术；ReaLCoE的目标是加速海上风能转换器（WEC）以及高性能的12兆瓦以上涡轮机示范；Haeolus变电站风能制氢项目采用优化的电解槽。

2）控制技术。TotalControl先进的集成监控和风力发电机控制；CL-WINDCON闭环风电场控制创新解决方案，把整个风电场视为一个独特的集成优化问题。

3）风电传感器技术。例如，EOLOGIX（首款用于基于状态自动监测的无线风力涡轮机叶片传感器）项目；POFSensor（用于结构工程的新型聚合物光纤传感器）项目；eolACC（先进的无线加速度计系统用于风力涡轮机结构性部件的预测监控）项目；WITRO（用于海上风能的风和湍流雷达）项目。

4）检测技术。例如，ERC-FLOVIST项目致力于将断层摄影颗粒图像测速技术（PIV）推进到一种用于空气动力学问题的非侵入式诊断的通用技术；NOTUS（涂层的无损检测）项目是第一个专门为风力涡轮机检测设计的非接触式工具；INNTERESTING创新的面向未来的测试方法，用于测试风力涡轮机中的关键组件；CMDrive通过非接触式声波传感器监测风力涡轮机传动系统的状态；CLOUD DIAGNOSIS（基于低成本云监控技术的风力发电机组预测性维护）。

5）风资源与选址技术。例如，WindSider（自动化、低成本、准确的AI驱动风资源评估技术工具平台）将数值建模和AI结合在云中，可加快风电场投资决策并降低新风电场项目风险；ZephyCloud项目公开发布了基于ZephyTOOLS云计算的新一代CFD开源软件；zEPHYR致力于更有效地利用陆上和城市的风能资源，FLOATMAST创新的风能资源评估张力腿平台，适用于组合式风速计和激光雷达可靠且可靠的海上风电场风能测量。

6）机器人运维技术。例如，A2MIRO（Airbone资产管理检查机器人-离岸）项目；SheaRIOS（风力涡轮机剪切成像技术机器人叶片检测系统）项目；WInspector（先进的剪切成像套件和机器人部署平台）项目，用于现场检查风力涡轮机叶片；WEGOOI（风力发电机陆上和海上检查员）项目，通过自主和智能的专有RPAS，将用于极端环境的交钥匙数据解决方案；EeCWITUR（风力涡轮机的高效能源清洁机器人平台）项目；WindTRRo（风力涡轮机维修机器人）项目；Wind-Drone（强大的基于无人机的ICT解决方案）项目。

2.3 项目主题演进

通过研究主题随时间的演变情况考察EUH2020历年的研究趋势，如图5所示（圆圈越大，表示2014—2020年间相关获批项目总数越多）。纵轴为关键词的重要度排名，横轴为关键词在EU-H2020中首次出现的时间。由图中可见，2018年以来，EU-H2020项目中 Digital Maps（数字地图）、Satellite Images（卫星云图）、Marine Robots（海洋机器人）、Mooring Systems（系泊系统）、Predictive Models（预测模型）等主题开始受到更多关注。

图5 EU-H2020风能项目研究主题演进Fig.5 Research Topic Evolution Map for EU-H2020 Wind Energy Projects

2.4 项目机构分析

2.4.1 机构合作网络

机构参与EU-H2020项目的数量统计情况（仅列出参与项目大于4项的机构，共18家机构）见图6和表3。其中除了 SIEMENS和TWI LIMITED为企业外，其他均为高校或研究所，并且SIEMENS主要是作为合作机构参与相关项目研究，其主持研究的项目仅 2项，分别是i4Offshore（降低海上风能成本行业创新的系统实施）和VirtuWind（在运营中的风电场中部署虚拟和可编程的工业网络原型）。

表3 活跃研发机构列表Tab.3 List of Active R＆D Organizations

图6 EU-H2020风能项目研发机构Fig.6 Participating in Project Numbers of R＆D Organization of EU-H2020 Wind Energy Project

项目的研究机构合作网络图谱，见图7。图中清晰地显示了以欧盟EU-H2020风能项目科研合作，形成了以SIEMENS（西门子）、DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET（丹麦技术大学）、TECHNISCHE UNIVERSITEIT DELFT（代尔夫特理工大学）、FRAUNHOFER（弗劳恩霍夫研究所）、KATHOLIEKE UNIVERSITEIT LEUVEN（天主教鲁汶大学）等为核心的风能创新生态圈。

图7 EU-H2020风能项目研发机构合作网络Fig.7 R＆D Organizations Cooperation Network Map for EU-H2020Wind Energy Projects

通过VOSviewer软件进一步绘制核心研究机构的合作子网络图谱，如图8所示。可进一步分析这些核心研究机构各自的具体合作伙伴。由图中可见，以核心研究机构为中心，其合作机构涉及数十家中小型研究机构／企业，这些机构以ICT、仿真、新概念机型等各种前沿技术参与其中，形成了极其活跃的创新生态。

2.4.2 Top6活跃机构的研究主题分布

为了进一步了解EU-H2020各个核心研究机构的研究主题，本文基于机构与关键词（主题词）的二模矩阵，通过VOSviewer软件绘制了Top6活跃机构与主题词的二模网络图，见图8。如图中显示，Top6活跃机构的热点研究主题既有重叠又各有不同侧重面，这6家机构的共同热点研究主题包括：Wind Turbine、Economic、Turbine Control、Converters、Direct-drive、Climate、Airborne Wind Energy、Prediction、ICT、Reliability、Generator等。如果需要研究每一个机构的具体研究主题，还可通过VOSviewer软件分别绘制其研究主题分布子网络进一步了解。

图8 核心研发机构合作子网络Fig.8 Core R＆D Institutions Cooperation Sub-network Diagram

3 总结与建议

本文对欧盟Horizon 2020计划风能项目的资助类别、资助数量、资助金额等进行了统计，通过建立风能行业自定义词典及NLP方法提取了项目关键词，采用文献计量学方法，并运用可视化工具绘制知识图谱，分析了项目主题聚类、研究热点和发展趋势等。分析发现：

1）项目均摊资助金额为2.934百万欧元／项，Wind Turbine类资助项目数量最多，达103项，项目均摊资助金额为2.552百万欧元／项，涉及ICT应用类项目达26项，项目均摊资金为2.338百万欧元／项。

2）项目研究内容形成了9个大小不同的聚类 主 题：Wind Turbine、Wind Power Plant、Maintenance、Structures、Monitoring、Small Wind Turbine、Economics、Lifting、Vortex。研究热点包括ICT、转子及叶片、风机结构、风力发电机创新型概念原型、以及风力发电相关的电气技术、控制技术、传感技术、检测技术、风资源与选址技术、机器人运维技术等，其中ICT类技术（例如IOT、5G、AI、Open-source、Software Platform、HPC等）与各主要聚类主题均有连接，表明欧盟高度重视ICT技术在风能行业各环节的前沿应用研究。

3）2018年以来，Horizon 2020计划项目中数字变压器、数字地图、卫星云图、海洋机器人、系泊系统、预测性维护等主题开始受到更多关注。

4）欧盟形成了以西门子、丹麦技术大学、代尔夫特理工大学、弗劳恩霍夫研究所、天主教鲁汶大学等为核心的风能创新生态圈。这些机构的研究主题既有重叠部分又各有侧重，其共同的热点研究 主 题 包 括：Wind Turbine、Economic、Turbine Control、Converters、Direct-drive、Climate、Airborne Wind Energy、Prediction、ICT、Reliability、Generator等。

习近平主席在2020年9月和12月分别在联合国大会和气候雄心峰会上表态，定下了中国二氧化碳排放2030年前达到峰值、2060年前实现碳中和，以及2030年非化石能源占比达到25%以上、风电、太阳能发电装机达到12亿千瓦以上的新目标。中国风电行业积极响应了国家气候战略，在2020年12月北京国际风能大会上联合发布了《风能北京宣言》，提出年均新增装机5000万千瓦以上，到2030年至少达到8亿千瓦，到2060年至少达到30亿千瓦的目标。风能行业宏伟目标的实现需要风能科技发展的支撑，基于本文研究成果，对我国风能研究布局提出以下建议：

图9 TOP 6机构研究主题分布网络Fig.9 Research Topic Distribution Network Diagram of TOP6 R＆D Organizations

1）加强与欧盟风能行业的创新合作。欧盟与其他国家在科研创新领域的共同资助机制基本上是围绕研发框架计划进行的［10］。即将接替Horizon 2020计划的新一轮框架计划“Horizon Europe”（2021—2027年）已确定“向世界开放”，并将大大加强与非欧盟国家开展科技合作，其中“气候、能源与交通”主题集群预计将获得150亿欧元资助。与此同时，美国在不断加强对中国企业进行技术封锁和战略遏制，因此进一步深入研究欧盟风能研究布局，加强与欧盟风能研究机构的技术交流，将有助于加强创新链条，还可进一步考虑以适当形式深入创新合作，例如争取得到主持欧盟研究项目的机会等，着力提高我国风能行业国际研发合作水平。

2）拓展风能行业创新内容的覆盖面。欧盟风能技术研究的9个聚类主题资助范围广泛、项目类型丰富，为国内开展研究项目策划提供了良好的参照系，特别是在风电ICT类技术、海洋风电系统等方面，要整合学术界与工业界各方的资源优势，在核心领域集中力量开展重大科研攻关，从而实现风力发电领域的技术赶超，实现我国风电产业整体技术升级换代。

3）激发中小企业创新活力。欧盟风能研究正大力向智慧化、深远海发展，欧盟创新生态圈形成了以少数核心研究机构为中心，大量中小企业以ICT、仿真、新概念机型等前沿技术参与其中的活跃生态。为此，以国内龙头企业为中心，激发国内中小企业创新活力，促进市场前沿与技术前沿的互动，将有助于推动国内风能行业技术快速迭代升级。