年轻“追风者”深海稳立“不倒翁”

　　时至今日，青年工程师邓石还记得超强台风“摩羯”袭击海南文昌海域时惊心动魄的情景：狂风裹挟着11.64米高的巨浪，以72米/秒的速度正面扑向我国首座深远海漂浮式风电平台“海油观澜号”。这如同让一辆动车正面撞向漂浮在海上的一架30多层楼高的“大风车”。能扛住吗？

　　台风过境，几千公里之外的监控室内，邓石和平均年龄32岁的青年工程师团队终于等来了回传的数据——平台倾斜角度始终未超过设计极限的10度。平台很快恢复并网发电，成为全球首个实证通过超强台风考验的漂浮式风电系统。

　　日前，由海洋石油工程股份有限公司（以下简称“海油工程”）牵头研发的“深远海漂浮式能源开发装备多体协同设计和智慧运维关键技术及应用”项目被授予天津市科技进步特等奖。荣誉背后，是一群年轻的“追风者”在深海“无人区”，写下“化惊涛骇浪为千钧之力”的青春注脚。

　　开辟浮式风电“中国路径”

　　深海，蕴藏着极其丰富的能源资源。要到更深更远的海域找油，强大的电力系统是不可或缺的保障，人们不断想办法开发利用海上的风能，为深海油气平台送去源源不断的动力。

　　然而，全球80%以上的海上风能资源，都分布在水深超过60米的海域，固定式风电根本无法开发，于是漂浮式装备应运而生。海油工程设计院副院长何杨介绍，漂浮式装备凭借浮体结构与系泊系统的配合，在风浪中像一座巨大的“不倒翁”稳稳“漂”在海面上，风机转动发出的电能，通过海底电缆为海上油田群供电。

　　长期以来，这项核心技术一直掌握在少数发达国家手中，严重制约我国深海能源开发步伐。

　　接到这项任务时，博士毕业的邓石刚放弃了国外顶尖科研院抛来的橄榄枝，选择成为海油工程的工程师。这个年轻人渴望用多年所学为祖国深海能源开发做点事。摆在他和年轻同事面前的难题是，踏出一条前人没走过的路——开辟浮式风电“中国路径”。

　　挑战接踵而至。国外风机厂商拒绝开放风机内部的关键参数，这使得设计工作几乎寸步难行。“没了这些数据，就像要给一个蒙着黑布的巨人量身定做鞋履，寸步难行。”邓石形容。

　　作为海油工程设计院浮体性能设计首席工程师，他作出一个大胆决定——利用已有参数，逆向推导出风机各项结构参数。

　　他和团队一头扎进浩如烟海的文献资料中，利用人工智能技术识别风机的关键参数，构建风机结构模型。参数不对就推倒重来，模型不准就迭代优化。最终，他们凭着一股韧劲，通过对风机和浮式平台数据的耦合分析，不断对各项参数进行迭代优化，技术准确率超90%，不仅突破国际技术封锁，更首创浮式风电全耦合设计方法，较传统解耦设计冗余度降低15%。最终，由这支青年团队设计建造的“海油观澜号”成为全球首座水深超100米、离岸距离超100公里的“双百”深远海浮式风电平台。

　　海上“打太极”化解最强台风

　　从外观看，“海油观澜号”拥有一个三角形的浮式底座，由3个边立柱和1个中间立柱构成，底座上是风机和塔筒。风机如同一个超大风车，仅单支风叶的长度就是76.6米，旋转起来叶轮直径近158米，总重量约200吨，风车转动一圈的扫风面积近两万平方米，约等于2.7个标准足球场的大小。

　　邓石介绍说，风机就放置在中间的立柱上，这样的设计是无数次计算和模拟的结果，有利于减少风机与浮体结构的相互扰动，使风机的运行更平稳，结构重量更优化。为了让稳定性加倍，他们设计了垂荡舱，好比给浮体穿了一条连衣裙，水下部分如同裙摆般增加了抓水能力。

　　“海油观澜号”是一个无人驻守的自动化平台。风机的“大脑”在塔筒底部和顶部机舱的两个操作柜里，两者合称为主控系统，控制着整个风机的运行状态。风机在海上安家之后，实时数据就通过“大脑”传递到安装在数公里外海上平台的中控室。

　　风机在海上“追风”，就像向日葵追着太阳，机舱方向会随风转动。

　　我国海域台风、巨浪、内波等极端海况频发，如何让这个“大风车”抵抗海上超强台风？

　　前几版方案在模拟中接连“翻车”——要么摇摆幅度过大，要么结构应力超标。每逢思路打结、压力爆表，邓石就会换上跑鞋去海河边跑上一段，跑5公里想不通，就跑10公里。邓石说：“跑着跑着，路就出来了。”

　　“搞工程就是跟失败做朋友。”他一边鼓励大家，一边把失败案例编成内部“错题本”，不断尝试“试错分享”，让每次跌倒都变成集体的经验。

　　终于，经过8轮迭代优化，这群年轻人利用大海波涛的力量，让平台在海上“打太极”，“四两拨千斤”地解决了风机在恶劣海况下摇摆幅度过大的世界性难题。

　　不仅如此，他们还首创漂浮式风电接入油气田微电网的系统稳定性建模与协调控制技术体系，实现新能源发电电网消纳比例达99.8%。

　　目前，项目成果已成功应用于“海油观澜号”“深海一号”“国能共享号”等多个重大工程项目。其中，“海油观澜号”投运以来，累计发电量超5100万度，每年减少二氧化碳排放2.6万吨，开创了海上风电与海洋油气融合发展的全新模式。

　　追风，向更深更远处

　　这群年轻人并不满足，团队仍在全力攻关TLP（张力腿）浮式风电技术，誓言要攻克稳定性更强、工程成本更低、工作效率更高的新能源开发核心难题。

　　浮式风电张力腿平台是另一种用于深海风力发电的漂浮式基础平台。与其他平台不同之处在于，它通过数条“张力腿”固定在海底，呈现“半漂半固”状态，是实现深远海风电规模化开发的关键技术之一。

　　然而，我国南海环境复杂：海上强季风、水下暗流汹涌、海底地质复杂。没有先例可循，团队决定自主研发“垂直张力腿风电平台”。项目头脑风暴会上，风电研发组的年轻人各抒己见，争论得很激烈——浮体平台选择什么型式？平台尺度要做多大？平台如何与风机进行耦合？

　　“工程要靠数据说话。”邓石担任这个项目的副总工程师，他有条不紊地带着大家翻阅论文、建立模型、计算论证。两个月后，一套完全由中国海油自主研发的垂直张力腿风电平台主尺度模型亮相，顺利通过专家论证。

　　但邓石觉得还不够，在浮体性能允许的条件下，他希望将经济性和可建造性做到极致。反复打磨后的最终方案提交给国际权威机构，一举斩获4份国际认证证书。至此，我国首个拥有完全自主知识产权的垂直张力腿风电技术体系正式成型，将我国深远海风电设计能力推向了国际前沿，为复杂海域的风能开发给出了坚实的“中国方案”。

　　从打破国外技术封锁，到布局深海未来，邓石庆幸自己的青春与海洋强国的梦想同行。这位深海重器的青年领航者仍奔跑在探索的路上，他说：“跑步教会我，长路要一步步丈量，风浪再大，节奏不乱就稳得住。”

来源：中国青年报