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樊天慧:逐夢(mèng)深海遠(yuǎn)洋,讓華工智慧閃耀海上“大國(guó)重器”

時(shí)間:2022-05-26供稿單位:黨委宣傳部瀏覽量:4737

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  【人物簡(jiǎn)介】樊天慧,中共黨員,副教授,碩士研究生導(dǎo)師,現(xiàn)任華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院船舶與海洋工程系副主任,廣州市青年科技工作者協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)廣東造船工程學(xué)會(huì)常務(wù)理事、副秘書(shū)長(zhǎng),廣州市科協(xié)首批“青年人才托舉工程”青年科技人才稱號(hào)獲得者(海洋學(xué)科唯一),國(guó)家科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、廣東省科技廳、廣東省科協(xié)項(xiàng)目評(píng)審專家,中國(guó)海洋平臺(tái)副主任編委。長(zhǎng)期致力于海洋工程深遠(yuǎn)化、綠色化以及智能化相關(guān)研究工作,針對(duì)海洋工程裝備優(yōu)化設(shè)計(jì)、性能分析與試驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。作為項(xiàng)目國(guó)內(nèi)負(fù)責(zé)人與挪威技術(shù)科學(xué)院院士Prof. Muk Chen Ong項(xiàng)目國(guó)外負(fù)責(zé)人承擔(dān)廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目粵港澳大灣區(qū)國(guó)際科技創(chuàng)新中心建設(shè)專項(xiàng)南海近海淺水區(qū)域浮式風(fēng)機(jī)錨泊系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究,研究成果預(yù)期解決我國(guó)南海近海淺水區(qū)域浮式風(fēng)機(jī)錨泊系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題,為漂浮式風(fēng)電場(chǎng)的大范圍建設(shè)開(kāi)發(fā)提供科學(xué)技術(shù)支撐


  碧海藍(lán)天中,全球首臺(tái)抗臺(tái)風(fēng)型漂浮式海上風(fēng)電系統(tǒng)裝備“三峽引領(lǐng)號(hào)”巍峨矗立在廣東陽(yáng)江百萬(wàn)千瓦級(jí)海上風(fēng)電場(chǎng)上。去年12月,“三峽引領(lǐng)號(hào)”在廣東陽(yáng)江成功并網(wǎng)發(fā)電,標(biāo)志著我國(guó)實(shí)現(xiàn)了漂浮式海上風(fēng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的突破,對(duì)促進(jìn)我國(guó)海上風(fēng)電高端裝備制造升級(jí)、挖潛深遠(yuǎn)海風(fēng)能資源具有積極意義。

  “三峽引領(lǐng)號(hào)”是三峽集團(tuán)牽頭打造的海上風(fēng)電“大國(guó)重器”,是引領(lǐng)我國(guó)海上風(fēng)電行業(yè)走向深海的重大成果,該風(fēng)電機(jī)組根據(jù)50年一遇的極端風(fēng)浪流工況設(shè)計(jì),最高可抗17級(jí)臺(tái)風(fēng)。“三峽引領(lǐng)號(hào)”是如何突破這一關(guān)鍵技術(shù)?這離不開(kāi)廣東省自然科學(xué)基金杰出青年項(xiàng)目獲得者、華南理工大學(xué)船舶與海洋工程系副主任樊天慧以及團(tuán)隊(duì)背后的默默付出——2018年起,作為唯一的高校研發(fā)力量,華南理工大學(xué)陳超核教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)參與了“三峽引領(lǐng)號(hào)”“浮式海上風(fēng)電平臺(tái)全耦合動(dòng)態(tài)分析及其裝置研發(fā)”項(xiàng)目的科研攻關(guān)。樊天慧作為團(tuán)隊(duì)核心骨干,與團(tuán)隊(duì)解決了海上漂浮式風(fēng)電基礎(chǔ)以及錨泊系統(tǒng)性能評(píng)估、模型試驗(yàn)與優(yōu)化設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù),其研究成果對(duì)支撐“三峽引領(lǐng)號(hào)”的成功建設(shè)做出突出貢獻(xiàn)。

立志投身海洋工程研究

  “未來(lái)海洋資源開(kāi)發(fā)利用的重點(diǎn)一定是海洋可再生能源?!狈旎劬妥x本科時(shí),海上風(fēng)電剛剛在國(guó)內(nèi)起步,直到其研究生期間,我國(guó)才真正誕生了首個(gè)海上固定式風(fēng)電項(xiàng)目。當(dāng)時(shí)海洋資源開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)領(lǐng)域仍然是海洋油氣,而在全球溫室效應(yīng)的大背景下,樊天慧認(rèn)識(shí)到海上風(fēng)電在發(fā)電效率和碳排放控制方面的發(fā)展?jié)摿ΓJ(rèn)為海洋可再生能源,尤其是海上風(fēng)電將是未來(lái)能源開(kāi)發(fā)利用的主要方向。

樊天慧

  2016年,博士畢業(yè)后,樊天慧來(lái)到華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院工作,并很快融入到陳超核教授團(tuán)隊(duì),從事海洋工程裝備的研發(fā)工作。

  “博士期間,我跟隨導(dǎo)師歐進(jìn)萍院士進(jìn)行了深海漂浮式裝備、水動(dòng)力分析方法、海洋高端工程裝備研發(fā)等研究,主要服務(wù)于南海海洋工程建設(shè),這些研究的開(kāi)展主要以我國(guó)南海為研究背景。”談及為何選擇廣東、選擇到華南理工大學(xué)發(fā)展,樊天慧說(shuō),21世紀(jì)是海洋的世紀(jì),開(kāi)發(fā)南海是建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)的重要支撐,在科研、國(guó)防、能源開(kāi)發(fā)上有著重要的戰(zhàn)略地位,而廣東有著毗鄰南海的區(qū)位優(yōu)勢(shì)。華南理工大學(xué)船舶與海洋工程系創(chuàng)建于1958年,具有華南地區(qū)最大的船模拖曳水池實(shí)驗(yàn)室、海岸與近海工程實(shí)驗(yàn)室、船舶與海洋工程先進(jìn)材料研究中心,學(xué)術(shù)底蘊(yùn)和研究基礎(chǔ)深厚,再加上學(xué)校給青年人才提供了“海闊憑魚(yú)躍”的成長(zhǎng)與創(chuàng)新環(huán)境,自信自己能在華工發(fā)揮專長(zhǎng),在這個(gè)領(lǐng)域闖出一片天地。

參與“三峽引領(lǐng)號(hào)”逐夢(mèng)深遠(yuǎn)海

  由于近??臻g資源有限,海上風(fēng)電的發(fā)展也必然像過(guò)去油氣工業(yè)的發(fā)展軌跡,不斷地從淺近海走向深遠(yuǎn)海。相應(yīng)的,海上風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)形式也將伴隨水深變化,從固定式支撐結(jié)構(gòu)到漂浮式支撐結(jié)構(gòu)演變??梢哉f(shuō),由陸向海、由淺到深、由固定基礎(chǔ)到漂浮式平臺(tái)將成為海上風(fēng)電的發(fā)展趨勢(shì)。

“三峽引領(lǐng)號(hào)”校內(nèi)研發(fā)實(shí)驗(yàn)

  2018年起,樊天慧所在團(tuán)隊(duì)參與了“三峽引領(lǐng)號(hào)”的研發(fā),取得了海上漂浮式風(fēng)電基礎(chǔ)以及配套錨泊系統(tǒng)性能評(píng)估、優(yōu)化設(shè)計(jì)以及模型試驗(yàn)方法等多項(xiàng)研究成果,解決了新型漂浮風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)極端環(huán)境作用分析、設(shè)計(jì)與試驗(yàn)的關(guān)鍵難題和普遍問(wèn)題。

  “固定式海上風(fēng)電是以整體結(jié)構(gòu)插入海里,而漂浮式海上風(fēng)電結(jié)構(gòu)是漂浮在海面,是錨泊線連接海底的順應(yīng)式結(jié)構(gòu),可以抵抗更大外部荷載。漂浮式風(fēng)電拓展了海上風(fēng)電的使用范圍,使海上風(fēng)電向深海、遠(yuǎn)洋擴(kuò)展;克服了海床地質(zhì)條件問(wèn)題,可在深遠(yuǎn)海區(qū)域建設(shè)更大規(guī)模的風(fēng)場(chǎng),擁有更佳的經(jīng)濟(jì)性?!狈旎劢榻B,漂浮式海上風(fēng)電的建設(shè)成本對(duì)水深的變化并不敏感,隨著水深的增加,它的成本增加是平緩的,而固定式風(fēng)電在水深超過(guò)50米后,建設(shè)成本呈指數(shù)型增長(zhǎng)。

  然而逐浪深海并非易事,“三峽引領(lǐng)號(hào)”所在的區(qū)域臺(tái)風(fēng)活動(dòng)頻繁、海況復(fù)雜、波浪惡劣,如何克服這些困難成為首先要解決的問(wèn)題?!霸谂_(tái)風(fēng)載荷和波濤惡劣的影響下,對(duì)‘三峽引領(lǐng)號(hào)’錨泊系統(tǒng)的控制能力提出更高的要求?!狈旎劢榻B,大部分傳統(tǒng)的浮式油氣平臺(tái)工作水深都在200米以上,其錨泊系統(tǒng)的回復(fù)力性能更加線性,我們較為容易控制整體系統(tǒng)的剛度和運(yùn)動(dòng)響應(yīng),這個(gè)時(shí)候錨泊系統(tǒng)研發(fā)相對(duì)容易。但是漂浮式風(fēng)電平臺(tái)的錨泊系統(tǒng),工作水深相對(duì)于油氣平臺(tái)較淺,頂張力呈現(xiàn)出非常強(qiáng)的非線性特征,錨泊系統(tǒng)彈性變形的影響會(huì)更早更多的介入,這就導(dǎo)致錨泊系統(tǒng)整體的設(shè)計(jì)非常困難。

  為了解決這個(gè)難題,團(tuán)隊(duì)在學(xué)??茖W(xué)技術(shù)研究院及學(xué)院的大力支持下,專門(mén)開(kāi)發(fā)了海上風(fēng)電配套錨泊系統(tǒng)性能分析與設(shè)計(jì)軟件,并集成智能算法,形成了一套可以完成智能設(shè)計(jì)的錨泊系統(tǒng)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)程序。除此之外,華南理工大學(xué)先進(jìn)的邊界層風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室,作為亞熱帶建筑科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的重要組成部分,支撐團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一系列海上風(fēng)電空氣動(dòng)力載荷試驗(yàn),推動(dòng)了“三峽引領(lǐng)號(hào)”項(xiàng)目的順利進(jìn)行。

海洋風(fēng)能對(duì)廣東意義重大

  “廣東很多電力來(lái)自西電東送,如果電力供應(yīng)緊張,正常的生產(chǎn)生活都會(huì)受到影響,因此海洋風(fēng)能的開(kāi)發(fā)對(duì)廣東能源安全有著重要的意義?!狈旎壅J(rèn)為,廣東在海洋風(fēng)能的開(kāi)發(fā)上有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì):廣東擁有廣闊的海岸線,為海洋風(fēng)能的開(kāi)發(fā)提供自然基礎(chǔ);距離消費(fèi)中心近,避免了遠(yuǎn)距離送電;充足的資金支持為海洋風(fēng)能開(kāi)發(fā)和探索提供了物質(zhì)保障,例如風(fēng)電制氫、風(fēng)電和海洋牧場(chǎng)結(jié)合等風(fēng)能的綜合利用。

三峽引領(lǐng)號(hào)(圖片:中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)有限公司)

  漂浮式海上風(fēng)電被業(yè)內(nèi)寄望為“未來(lái)深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)的主要技術(shù)”。據(jù)歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)預(yù)測(cè),到2030年底,全球漂浮式風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到1500萬(wàn)千瓦,保守估計(jì)到2050年,漂浮式機(jī)組成本將下降38%。樊天慧表示,我國(guó)未來(lái)的海上風(fēng)電一定會(huì)走向深遠(yuǎn)海,在這個(gè)過(guò)程中海上漂浮式風(fēng)電將是開(kāi)發(fā)深遠(yuǎn)海風(fēng)資源的必由之路?!叭龒{引領(lǐng)號(hào)”為我國(guó)實(shí)現(xiàn)深遠(yuǎn)海漂浮式風(fēng)力發(fā)電零的突破做了引領(lǐng)性的探索與示范,為海上利用風(fēng)能走向深遠(yuǎn)海提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

  “‘三峽引領(lǐng)號(hào)’為未來(lái)我國(guó)風(fēng)資源開(kāi)發(fā)走向深遠(yuǎn)海注入一針強(qiáng)心劑?!狈旎壅J(rèn)為,雖然目前國(guó)內(nèi)海洋風(fēng)電的開(kāi)發(fā)主要集中在淺水區(qū),但在未來(lái)海洋風(fēng)電開(kāi)發(fā)走向深遠(yuǎn)海過(guò)程中離不開(kāi)漂浮式海上風(fēng)電科研技術(shù)的支撐。而“三峽引領(lǐng)號(hào)”成功并網(wǎng)發(fā)電標(biāo)志我國(guó)具備大容量抗臺(tái)風(fēng)型漂浮式海上風(fēng)電機(jī)組自主研發(fā)、制造、安裝及運(yùn)營(yíng)能力,為未來(lái)深遠(yuǎn)海風(fēng)能的開(kāi)發(fā)提供了設(shè)計(jì)流程、方法和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

“更加堅(jiān)定了來(lái)華工的選擇”

  作為船舶與海洋工程系副主任,樊天慧分管船海學(xué)科的教學(xué)工作。他說(shuō):“一代人有一代人的長(zhǎng)征,大學(xué)生擔(dān)負(fù)著推進(jìn)國(guó)家建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的歷史重任,作為一名高校教師,我和同事一定會(huì)腳踏實(shí)地做好人才的培養(yǎng)教育,為未來(lái)積蓄力量?!?/p>

樊天慧制定課程計(jì)劃

  “產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合,用實(shí)踐的形式,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力,把知識(shí)應(yīng)用到解決實(shí)際問(wèn)題中去?!狈旎郾硎?,船舶與海洋工程系致力于為學(xué)生提供更多更好的實(shí)習(xí)機(jī)會(huì),比如除了傳統(tǒng)的船舶產(chǎn)業(yè)之外,還擴(kuò)展了海上能源開(kāi)發(fā)的新內(nèi)容,新增了海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)相關(guān)實(shí)習(xí)基地,讓學(xué)生更好地接觸學(xué)科前沿,培養(yǎng)科研創(chuàng)新能力。

  未來(lái),海洋工程的發(fā)展方向主要為深遠(yuǎn)化、綠色化、智能化。針對(duì)這一發(fā)展趨勢(shì),樊天慧表示將繼續(xù)深耕海上風(fēng)電領(lǐng)域,從裝備研發(fā)到海上風(fēng)電運(yùn)維全產(chǎn)業(yè)鏈支撐海洋風(fēng)電的發(fā)展;同時(shí)擴(kuò)展風(fēng)能和波浪能、潮汐能等其他能源綜合利用的研究。他透露,目前自己和團(tuán)隊(duì)正研發(fā)一種水下機(jī)器人,能夠?qū)λ聵?gòu)筑物進(jìn)行檢測(cè)探傷與修復(fù)作業(yè)。此外,其團(tuán)隊(duì)還在開(kāi)展海上風(fēng)電運(yùn)維裝備與技術(shù)的科研攻關(guān)工作,包括智能數(shù)字孿生系統(tǒng)等,通過(guò)架設(shè)在風(fēng)電設(shè)備上的傳感器,可以實(shí)時(shí)監(jiān)控風(fēng)電系統(tǒng)裝備運(yùn)行情況以及安全情況,對(duì)海上風(fēng)電設(shè)備進(jìn)行智能健康監(jiān)測(cè)。

  “在十幾年的科研道路中,能堅(jiān)持下來(lái)的動(dòng)力就是希望把所學(xué)知識(shí)投入到國(guó)家的建設(shè)之中,給社會(huì)多做貢獻(xiàn)?!狈旎圩詈髲?qiáng)調(diào)道。

  去年9月,華南理工大學(xué)廣州國(guó)際校區(qū)成立海洋科學(xué)與工程學(xué)院,旨在為建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)培養(yǎng)引領(lǐng)型人才以及開(kāi)展高水平科學(xué)研究。樊天慧參與了這一學(xué)院的建設(shè),包括樓宇規(guī)劃以及實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃等等??吹叫碌臉怯畎蔚囟?,實(shí)驗(yàn)室建設(shè)雛形已具,樊天慧說(shuō)自己每一天都被學(xué)校的發(fā)展速度感染并激勵(lì)著,“我更加堅(jiān)定了自己六年前來(lái)華工的選擇。”



《追夢(mèng)人》第9期

文   字:孫彥東 廣州日?qǐng)?bào)記者葉作林、龍錕

圖   片:受訪者提供

編   審:張征 許穎

總 策 劃:鄒浩


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