年輕“追風者”深海穩立“不倒翁”

　　時至今日，青年工程師鄧石還記得超強臺風“摩羯”襲擊海南文昌海域時驚心動魄的情景：狂風裹挾著11.64米高的巨浪，以72米/秒的速度正面撲向我國首座深遠海漂浮式風電平臺“海油觀瀾號”。這如同讓一輛動車正面撞向漂浮在海上的一架30多層樓高的“大風車”。能扛住嗎？

　　臺風過境，幾千公里之外的監控室內，鄧石和平均年齡32歲的青年工程師團隊終于等來了回傳的數據——平臺傾斜角度始終未超過設計極限的10度。平臺很快恢復并網發電，成為全球首個實證通過超強臺風考驗的漂浮式風電系統。

　　日前，由海洋石油工程股份有限公司（以下簡稱“海油工程”）牽頭研發的“深遠海漂浮式能源開發裝備多體協同設計和智慧運維關鍵技術及應用”項目被授予天津市科技進步特等獎。榮譽背后，是一群年輕的“追風者”在深海“無人區”，寫下“化驚濤駭浪為千鈞之力”的青春注腳。

　　開辟浮式風電“中國路徑”

　　深海，蘊藏著極其豐富的能源資源。要到更深更遠的海域找油，強大的電力系統是不可或缺的保障，人們不斷想辦法開發利用海上的風能，為深海油氣平臺送去源源不斷的動力。

　　然而，全球80%以上的海上風能資源，都分布在水深超過60米的海域，固定式風電根本無法開發，于是漂浮式裝備應運而生。海油工程設計院副院長何楊介紹，漂浮式裝備憑借浮體結構與系泊系統的配合，在風浪中像一座巨大的“不倒翁”穩穩“漂”在海面上，風機轉動發出的電能，通過海底電纜為海上油田群供電。

　　長期以來，這項核心技術一直掌握在少數發達國家手中，嚴重制約我國深海能源開發步伐。

　　接到這項任務時，博士畢業的鄧石剛放棄了國外頂尖科研院拋來的橄欖枝，選擇成為海油工程的工程師。這個年輕人渴望用多年所學為祖國深海能源開發做點事。擺在他和年輕同事面前的難題是，踏出一條前人沒走過的路——開辟浮式風電“中國路徑”。

　　挑戰接踵而至。國外風機廠商拒絕開放風機內部的關鍵參數，這使得設計工作幾乎寸步難行。“沒了這些數據，就像要給一個蒙著黑布的巨人量身定做鞋履，寸步難行。”鄧石形容。

　　作為海油工程設計院浮體性能設計首席工程師，他作出一個大膽決定——利用已有參數，逆向推導出風機各項結構參數。

　　他和團隊一頭扎進浩如煙海的文獻資料中，利用人工智能技術識別風機的關鍵參數，構建風機結構模型。參數不對就推倒重來，模型不準就迭代優化。最終，他們憑著一股韌勁，通過對風機和浮式平臺數據的耦合分析，不斷對各項參數進行迭代優化，技術準確率超90%，不僅突破國際技術封鎖，更首創浮式風電全耦合設計方法，較傳統解耦設計冗余度降低15%。最終，由這支青年團隊設計建造的“海油觀瀾號”成為全球首座水深超100米、離岸距離超100公里的“雙百”深遠海浮式風電平臺。

　　海上“打太極”化解最強臺風

　　從外觀看，“海油觀瀾號”擁有一個三角形的浮式底座，由3個邊立柱和1個中間立柱構成，底座上是風機和塔筒。風機如同一個超大風車，僅單支風葉的長度就是76.6米，旋轉起來葉輪直徑近158米，總重量約200噸，風車轉動一圈的掃風面積近兩萬平方米，約等于2.7個標準足球場的大小。

　　鄧石介紹說，風機就放置在中間的立柱上，這樣的設計是無數次計算和模擬的結果，有利于減少風機與浮體結構的相互擾動，使風機的運行更平穩，結構重量更優化。為了讓穩定性加倍，他們設計了垂蕩艙，好比給浮體穿了一條連衣裙，水下部分如同裙擺般增加了抓水能力。

　　“海油觀瀾號”是一個無人駐守的自動化平臺。風機的“大腦”在塔筒底部和頂部機艙的兩個操作柜里，兩者合稱為主控系統，控制著整個風機的運行狀態。風機在海上安家之后，實時數據就通過“大腦”傳遞到安裝在數公里外海上平臺的中控室。

　　風機在海上“追風”，就像向日葵追著太陽，機艙方向會隨風轉動。

　　我國海域臺風、巨浪、內波等極端海況頻發，如何讓這個“大風車”抵抗海上超強臺風？

　　前幾版方案在模擬中接連“翻車”——要么搖擺幅度過大，要么結構應力超標。每逢思路打結、壓力爆表，鄧石就會換上跑鞋去海河邊跑上一段，跑5公里想不通，就跑10公里。鄧石說：“跑著跑著，路就出來了。”

　　“搞工程就是跟失敗做朋友。”他一邊鼓勵大家，一邊把失敗案例編成內部“錯題本”，不斷嘗試“試錯分享”，讓每次跌倒都變成集體的經驗。

　　終于，經過8輪迭代優化，這群年輕人利用大海波濤的力量，讓平臺在海上“打太極”，“四兩撥千斤”地解決了風機在惡劣海況下搖擺幅度過大的世界性難題。

　　不僅如此，他們還首創漂浮式風電接入油氣田微電網的系統穩定性建模與協調控制技術體系，實現新能源發電電網消納比例達99.8%。

　　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”等多個重大工程項目。其中，“海油觀瀾號”投運以來，累計發電量超5100萬度，每年減少二氧化碳排放2.6萬噸，開創了海上風電與海洋油氣融合發展的全新模式。

　　追風，向更深更遠處

　　這群年輕人并不滿足，團隊仍在全力攻關TLP（張力腿）浮式風電技術，誓言要攻克穩定性更強、工程成本更低、工作效率更高的新能源開發核心難題。

　　浮式風電張力腿平臺是另一種用于深海風力發電的漂浮式基礎平臺。與其他平臺不同之處在于，它通過數條“張力腿”固定在海底，呈現“半漂半固”狀態，是實現深遠海風電規模化開發的關鍵技術之一。

　　然而，我國南海環境復雜：海上強季風、水下暗流洶涌、海底地質復雜。沒有先例可循，團隊決定自主研發“垂直張力腿風電平臺”。項目頭腦風暴會上，風電研發組的年輕人各抒己見，爭論得很激烈——浮體平臺選擇什么型式？平臺尺度要做多大？平臺如何與風機進行耦合？

　　“工程要靠數據說話。”鄧石擔任這個項目的副總工程師，他有條不紊地帶著大家翻閱論文、建立模型、計算論證。兩個月后，一套完全由中國海油自主研發的垂直張力腿風電平臺主尺度模型亮相，順利通過專家論證。

　　但鄧石覺得還不夠，在浮體性能允許的條件下，他希望將經濟性和可建造性做到極致。反復打磨后的最終方案提交給國際權威機構，一舉斬獲4份國際認證證書。至此，我國首個擁有完全自主知識產權的垂直張力腿風電技術體系正式成型，將我國深遠海風電設計能力推向了國際前沿，為復雜海域的風能開發給出了堅實的“中國方案”。

　　從打破國外技術封鎖，到布局深海未來，鄧石慶幸自己的青春與海洋強國的夢想同行。這位深海重器的青年領航者仍奔跑在探索的路上，他說：“跑步教會我，長路要一步步丈量，風浪再大，節奏不亂就穩得住。”

來源：中國青年報