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當深遠海浮式風電平臺遭遇超強臺風，會怎樣？全球首座水深超過100米、離岸距離超過100公里的“雙百”深遠海浮式風電平臺——“海油觀瀾號”給出了令人驚嘆的回答。當17級超強臺風“摩羯”中心經過時，風速超過每秒60米，浪高近兩層樓。這座巨大的“不倒翁”不僅穩(wěn)穩(wěn)扛住了狂風巨浪，而且在風暴過后，自動檢測并迅速恢復并網發(fā)電。

“海油觀瀾號”之所以能在驚濤駭浪中穩(wěn)如泰山，得益于海洋石油工程股份有限公司（以下簡稱“海油工程”）牽頭研發(fā)的一系列浮式能源裝備?？蒲袌F隊歷經十余年攻關，形成“深遠海漂浮式能源開發(fā)裝備多體協同設計和智慧運維關鍵技術及應用”系列成果。近日，天津頒發(fā)2025年度天津市科學技術獎，該成果獲得科學技術進步特等獎。

“數字排練”找到最優(yōu)解

深海蘊藏著極為豐富的石油、天然氣和風電資源，如何開發(fā)這些“藍色寶藏”？漂浮式能源裝備是當前國際上的主流解決方案。它像一個巨大的“不倒翁”，依靠浮體結構與錨鏈系統的配合，在茫茫大海上“漂”著，既能鉆井采油，也能支撐起百米高的風力發(fā)電機。

然而面對臺風、巨浪，普通船只可以回港避風，能源平臺卻必須堅守陣地、持續(xù)作業(yè)。這帶來了一個讓開發(fā)難度呈幾何級數增長的世界級難題：能源裝備如何在狂風巨浪中站得穩(wěn)、扛得??？

這項核心技術曾長期被國外壟斷，嚴重制約了我國深海能源的開發(fā)步伐。為了打破壟斷，海油工程聯合國內高校、科研院所及產業(yè)鏈上下游企業(yè)，依托重大工程項目，經過十余年持續(xù)攻關，最終形成了一批原創(chuàng)性、引領性技術成果，實現了從理論分析、設計方法、技術研發(fā)到裝備制造、工程應用的全鏈條突破。

“過去，由于缺少相關技術，設計浮式能源平臺的難度，不亞于在沒有圖紙的情況下造一艘大船，設計周期長、成本高?！焙Ｓ凸こ淘O計院深水設計分院副院長楊亮介紹。為此，團隊創(chuàng)新運用人工智能算法，在電腦中為浮式平臺搭建起一套“數字孿生”虛擬模型——相當于在動工之前，先做一次完整的“數字排練”。平臺哪里受力過大、哪里需要加固，全部一目了然。這樣一來，系統設計周期比國際同類項目大幅縮短，關鍵部位的設計冗余度（即為保障安全而額外增加的材料與結構）降低了30%以上，既節(jié)省材料，又保障安全。

平臺設計出來了，如何驗證它是否真能扛住超強臺風？為此，團隊建立了一套復雜動力環(huán)境下浮式能源開發(fā)裝備的實驗觀測技術體系，并在全球首創(chuàng)六軸旋翼無人機模擬動態(tài)風載荷技術，實現極端海況復現精度超過90%。海油工程設計院浮體性能專業(yè)負責人鄧石解釋：“簡單來說，就是通過軟件實時控制無人機旋翼轉速，在實驗室里精準‘復刻’出17級狂風下風機受到的實時載荷，復現精度超過90%。設計人員可以反復試錯，直到找到最優(yōu)方案?！?/p>

除了上述難題，團隊遇到的更大挑戰(zhàn)在于，預測平臺結構在風浪中的受力情況時，傳統方法要么算得快但不準，要么算得準但太慢。經過多年攻關，團隊成功攻克了結構動力響應預測效率與精度無法兼顧的世界級技術難題，構建起全生命周期安全評估技術體系。相關成果獲得挪威船級社、中國船級社等國內外權威機構的一致認可。

“AI工程師”24小時值守

如何確保平臺在遠離海岸、無人值守的情況下長期安全運行？

團隊研發(fā)了覆蓋極端海況的無人化智能監(jiān)測與數字孿生平臺?！斑@套系統相當于一位24小時在崗、永不疲倦的‘AI工程師’。”海油工程設計院總工程師李懷亮介紹，他們在平臺上布置大量傳感器，實時采集振動、傾斜、應力等關鍵數據，然后通過衛(wèi)星傳回指揮中心。即便在超強臺風來襲、人員無法登臺的情況下，工程師也能在地面上“把脈”平臺結構的健康狀況，提前預警潛在風險。

漂浮式風電發(fā)出來的電，要接入海上油氣田的微電網。過去，風力忽大忽小，容易引起電網頻率波動、電壓不穩(wěn)。“我們首創(chuàng)了一套多能源協調控制技術，成功解決了這一難題，讓新能源發(fā)電的電網消納比例高達99.8%，幾乎每一度風電都被高效利用?！焙Ｓ凸こ淘O計院深水設計分院結構防腐設計部經理張法富說。

目前，項目成果已成功應用于“海油觀瀾號”“深海一號”“國能共享號”等多個國家重大工程項目，獲授權發(fā)明專利12項，形成技術標準10部。

其中最引人注目的是“海油觀瀾號”。投運以來，“海油觀瀾號”累計發(fā)電量已超5100萬度，相當于2萬多戶家庭一年的用電量，每年可減少二氧化碳排放2.6萬噸。更重要的是，它在全球率先實現海上風電與海洋油氣融合發(fā)展，用風電代替燃氣輪機發(fā)電。這既降低了油氣開采的碳排放，又解決了深遠海風電獨立送出的難題。

李懷亮表示，這項成果不僅為我國深海油氣和風電開發(fā)提供了可靠裝備，也為全球海洋能源開發(fā)貢獻了“中國方案”。