年輕“追風(fēng)者”深海穩(wěn)立“不倒翁”

　　時至今日，青年工程師鄧石還記得超強臺風(fēng)“摩羯”襲擊海南文昌海域時驚心動魄的情景：狂風(fēng)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(fēng)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(fēng)車”。能扛住嗎？

　　臺風(fēng)過境，幾千公里之外的監(jiān)控室內(nèi)，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(shù)據(jù)——平臺傾斜角度始終未超過設(shè)計極限的10度。平臺很快恢復(fù)并網(wǎng)發(fā)電，成為全球首個實證通過超強臺風(fēng)考驗的漂浮式風(fēng)電系統(tǒng)。

　　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(fā)的“深遠海漂浮式能源開發(fā)裝備多體協(xié)同設(shè)計和智慧運維關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)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(fēng)者”在深海“無人區(qū)”，寫下“化驚濤駭浪為千鈞之力”的青春注腳。

　　開辟浮式風(fēng)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(tǒng)是不可或缺的保障，人們不斷想辦法開發(fā)利用海上的風(fēng)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(fēng)能資源，都分布在水深超過60米的海域，固定式風(fēng)電根本無法開發(fā)，于是漂浮式裝備應(yīng)運而生。海油工程設(shè)計院副院長何楊介紹，漂浮式裝備憑借浮體結(jié)構(gòu)與系泊系統(tǒng)的配合，在風(fēng)浪中像一座巨大的“不倒翁”穩(wěn)穩(wěn)“漂”在海面上，風(fēng)機轉(zhuǎn)動發(fā)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(shù)一直掌握在少數(shù)發(fā)達國家手中，嚴(yán)重制約我國深海能源開發(fā)步伐。

　　接到這項任務(wù)時，博士畢業(yè)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(xué)為祖國深海能源開發(fā)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(fēng)電“中國路徑”。

　　挑戰(zhàn)接踵而至。國外風(fēng)機廠商拒絕開放風(fēng)機內(nèi)部的關(guān)鍵參數(shù)，這使得設(shè)計工作幾乎寸步難行。“沒了這些數(shù)據(jù)，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(shè)計院浮體性能設(shè)計首席工程師，他作出一個大膽決定——利用已有參數(shù)，逆向推導(dǎo)出風(fēng)機各項結(jié)構(gòu)參數(shù)。

　　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(shù)識別風(fēng)機的關(guān)鍵參數(shù)，構(gòu)建風(fēng)機結(jié)構(gòu)模型。參數(shù)不對就推倒重來，模型不準(zhǔn)就迭代優(yōu)化。最終，他們憑著一股韌勁，通過對風(fēng)機和浮式平臺數(shù)據(jù)的耦合分析，不斷對各項參數(shù)進行迭代優(yōu)化，技術(shù)準(zhǔn)確率超90%，不僅突破國際技術(shù)封鎖，更首創(chuàng)浮式風(fēng)電全耦合設(shè)計方法，較傳統(tǒng)解耦設(shè)計冗余度降低15%。最終，由這支青年團隊設(shè)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(fēng)電平臺。

　　海上“打太極”化解最強臺風(fēng)

　　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(gòu)成，底座上是風(fēng)機和塔筒。風(fēng)機如同一個超大風(fēng)車，僅單支風(fēng)葉的長度就是76.6米，旋轉(zhuǎn)起來葉輪直徑近158米，總重量約200噸，風(fēng)車轉(zhuǎn)動一圈的掃風(fēng)面積近兩萬平方米，約等于2.7個標(biāo)準(zhǔn)足球場的大小。

　　鄧石介紹說，風(fēng)機就放置在中間的立柱上，這樣的設(shè)計是無數(shù)次計算和模擬的結(jié)果，有利于減少風(fēng)機與浮體結(jié)構(gòu)的相互擾動，使風(fēng)機的運行更平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)重量更優(yōu)化。為了讓穩(wěn)定性加倍，他們設(shè)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(fēng)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(tǒng)，控制著整個風(fēng)機的運行狀態(tài)。風(fēng)機在海上安家之后，實時數(shù)據(jù)就通過“大腦”傳遞到安裝在數(shù)公里外海上平臺的中控室。

　　風(fēng)機在海上“追風(fēng)”，就像向日葵追著太陽，機艙方向會隨風(fēng)轉(zhuǎn)動。

　　我國海域臺風(fēng)、巨浪、內(nèi)波等極端海況頻發(fā)，如何讓這個“大風(fēng)車”抵抗海上超強臺風(fēng)？

　　前幾版方案在模擬中接連“翻車”——要么搖擺幅度過大，要么結(jié)構(gòu)應(yīng)力超標(biāo)。每逢思路打結(jié)、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(nèi)部“錯題本”，不斷嘗試“試錯分享”，讓每次跌倒都變成集體的經(jīng)驗。

　　終于，經(jīng)過8輪迭代優(yōu)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(fēng)機在惡劣海況下?lián)u擺幅度過大的世界性難題。

　　不僅如此，他們還首創(chuàng)漂浮式風(fēng)電接入油氣田微電網(wǎng)的系統(tǒng)穩(wěn)定性建模與協(xié)調(diào)控制技術(shù)體系，實現(xiàn)新能源發(fā)電電網(wǎng)消納比例達99.8%。

　　目前，項目成果已成功應(yīng)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(fā)電量超5100萬度，每年減少二氧化碳排放2.6萬噸，開創(chuàng)了海上風(fēng)電與海洋油氣融合發(fā)展的全新模式。

　　追風(fēng)，向更深更遠處

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

　　浮式風(fēng)電張力腿平臺是另一種用于深海風(fēng)力發(fā)電的漂浮式基礎(chǔ)平臺。與其他平臺不同之處在于，它通過數(shù)條“張力腿”固定在海底，呈現(xiàn)“半漂半固”狀態(tài)，是實現(xiàn)深遠海風(fēng)電規(guī)模化開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

　　然而，我國南海環(huán)境復(fù)雜：海上強季風(fēng)、水下暗流洶涌、海底地質(zhì)復(fù)雜。沒有先例可循，團隊決定自主研發(fā)“垂直張力腿風(fēng)電平臺”。項目頭腦風(fēng)暴會上，風(fēng)電研發(fā)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(fēng)機進行耦合？

　　“工程要靠數(shù)據(jù)說話。”鄧石擔(dān)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(fā)的垂直張力腿風(fēng)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(jīng)濟性和可建造性做到極致。反復(fù)打磨后的最終方案提交給國際權(quán)威機構(gòu)，一舉斬獲4份國際認(rèn)證證書。至此，我國首個擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的垂直張力腿風(fēng)電技術(shù)體系正式成型，將我國深遠海風(fēng)電設(shè)計能力推向了國際前沿，為復(fù)雜海域的風(fēng)能開發(fā)給出了堅實的“中國方案”。

　　從打破國外技術(shù)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(lǐng)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(fēng)浪再大，節(jié)奏不亂就穩(wěn)得住。”

來源：中國青年報