最高可抵御17级台风!三峡龙头:巨型“不倒翁”漂浮在海上发电

近日,华南理工大学船舶与海洋工程系主任樊天慧教授在 2025 科普中国说·广东专场带来演讲《驭风驭海 智创未来》。以下是樊天慧的演讲节选:我家在东北,那儿流行一

以下为范天辉演讲节选:

我的家乡在东北,那里有句俗话:“谁的钱不是大风吹来的”。现在我的研究正好证明,风确实可以“吹”财富。它带来的是绿色清洁能源、海上风电。

《海之杯》

它是如何完成的?

海上风电整个产业链分为海上发电、升压送电、陆上发电并并网四个环节,最终进入千家万户。从风到电的转变,使浩瀚的海洋变成了能源宝库。

在这个产业链中,最核心也是最具挑战性的部分是如何让风力发电机在海上立足。

固定式海上风电平台就像一个成为“金钟罩”的战士。尽管受到风浪的冲击,它仍然屹立不倒。浮台更像是一位练过太极拳的高手,利用自己的力量灵活应对海浪。风、波浪、洋流所蕴含的能量部分转化为系统的动能,结构本身所受的应力变小。

随着风电场逐渐向深海转移,浮式结构成为必然选择。为了使装置具有足够的、可调节的浮力,我们将浮体设计为内部有多个“房间”的中空结构。我们在房间的底部加了重物,力图让主体尽可能的没入水中,漂浮不沉,晃动不倒,就像海上的“不倒翁”一样。

最高可抵御17级台风!三峡龙头:巨型“不倒翁”漂浮在海上发电

遗传算法改进

海上风电的“安全带”

为了让风力发电机在风浪中保持在原位并在其原始位置附近发电而不被吹走,需要有一个系泊系统,它是一根将平台连接到海底的绳索。它们既是安全带,又是生命线。如果拉得太紧,结构容易损坏;如果放得太松,电缆就会断裂。设计的难点在于找到平衡点。

为了优化这个设计,我们引入了遗传算法。就像生物进化一样,我们将大绳子的设计参数编码成二进制遗传密码,让程序通过“繁殖”、“变异”和“筛选”不断寻找最优解。这将传统的手动试算转变为自动化的智能优化过程。基于此,我们团队开发了浮式海上风电系泊系统智能设计软件,填补了技术空白。

设计完成后,必须经过实验验证。海洋工程投资大、风险高,每一次施工都必须万无一失。漂浮式风电模型测试是全球公认的难题。风,即空气动力,波浪,即水动力。当缩小到模型规模时,它们的等效规则是矛盾的。

为此,我们团队将实验分为两部分:首先完成水动力测试,训练和校准我们的水动力和耦合运动响应数值模型,然后在气动测试中使用控制系统模拟真实风的影响。最终,我们成功开辟了一条准确可靠的漂浮式风电全流程模型测试新路径。

我们的研究成果终于在阳江得到了实际应用。三峡集团公司在此建设了我国第一个漂浮式海上风电项目——“三峡龙头”。是我国自主开发的标志性工程。这也是全球首次在强台风地区运行漂浮式风电,可抵御高达17级台风。

“三峡引舟”满功率每小时可发电5500度,每年为3万户家庭提供绿色清洁能源。这一成果标志着我国海上风电从海上走向深海进入了新阶段。

最高可抵御17级台风!三峡龙头:巨型“不倒翁”漂浮在海上发电

拓展无人智能装备边界

我国海域蕴藏着巨大的石油、天然气、矿产和可再生能源资源。要开发这些资源,我们首先要了解海洋。

过去,我们依赖昂贵的人工观测。现在,我们正在迈向无人智能观测时代。无人机、无人船、智能传感器共同构建“海洋互联网”,实现广域、长时间、高分辨率的实时监控。这些设备要在复杂海况下长期运行,续航能力是关键。

“当鲸鱼坠落时,一切都苏醒了。”鲸鱼落下后,它体内所蕴含的能量可以滋养一个水体,我们也从中得到灵感。鲸鱼的尸体不仅在波浪中上下起伏,而且还缓慢地向前移动。科学家们受到启发,开发了波浪滑翔机:一种不需要燃料并依赖波浪推进的智能车辆。

基于此,我们研发了波浪推进超长航时无人船。其原理就像在船的水下部分安装翅膀一样。波浪带动水下机翼上下摆动,产生向前的推力。我们教会了小船如何游泳,让它即使逆风而行,也能坚强地前行。

我们根据我国不同海域波浪的大小,合理设计船体的运动周期,进一步提高水翼的推进效率,让无人船游得更快、更远。结合光伏供能和储能系统,可实现海上超长续航,成为新一代智能海洋勘探装备。

未来,当我们靠近海岸时,我们可能会看到:一排排海上风力发电机矗立在海面上,为城市输送清洁电力;无人船和无人机在海上巡航,维护生态和安全;智能机器人在海洋工程现场自主运行,守护我们的蓝色家园。科幻电影中的场景正在一步步变成现实。

随着海洋科技的发展,海岸日益成为我们探索海洋、探索地球、探索未知边界的起点。希望未来我们能够一起乘风破浪,共同创造美好的未来。

用户评论

最高可抵御17级台风!三峡龙头:巨型“不倒翁”漂浮在海上发电
哥帅但不是蟋蟀

哇,这三峡龙头真是厉害,17级台风都不怕,感觉以后海上发电更安全了。

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最高可抵御17级台风!三峡龙头:巨型“不倒翁”漂浮在海上发电
怪咖

看了这个新闻,我真心为我国科技点赞!巨型“不倒翁”太酷了。

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最高可抵御17级台风!三峡龙头:巨型“不倒翁”漂浮在海上发电
龙吟凤

17级台风?那得有多稳啊!我得去看看这个“不倒翁”是怎么做到的。

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最高可抵御17级台风!三峡龙头:巨型“不倒翁”漂浮在海上发电
久爱不厌

这三峡龙头的设计真是巧妙,既能发电又能抗台风,厉害了我的国!

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最高可抵御17级台风!三峡龙头:巨型“不倒翁”漂浮在海上发电
如你所愿

海上发电一直是难题,这个“不倒翁”技术突破,真是让人眼前一亮。

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最高可抵御17级台风!三峡龙头:巨型“不倒翁”漂浮在海上发电
眉黛如画

17级台风?我有点担心这东西的安全性,毕竟是在海上。

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最高可抵御17级台风!三峡龙头:巨型“不倒翁”漂浮在海上发电
花容月貌

三峡龙头这个设计,感觉以后海上风力发电会越来越普及。

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最高可抵御17级台风!三峡龙头:巨型“不倒翁”漂浮在海上发电
安之若素

巨型“不倒翁”漂浮在海上发电,这创意太棒了,期待看到实际效果。

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最高可抵御17级台风!三峡龙头:巨型“不倒翁”漂浮在海上发电
暖瞳

17级台风都不倒,这技术得有多牛啊!我得赶紧了解一下。

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最高可抵御17级台风!三峡龙头:巨型“不倒翁”漂浮在海上发电
挽手余生ら

这个三峡龙头的设计,简直是为我国海上风力发电量身定做的。

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最高可抵御17级台风!三峡龙头:巨型“不倒翁”漂浮在海上发电
■□丶一切都无所谓

海上发电一直是难题,这个“不倒翁”技术突破,感觉未来海上能源更可靠了。

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最高可抵御17级台风!三峡龙头:巨型“不倒翁”漂浮在海上发电
君临臣

17级台风都能抵御,这“不倒翁”技术得有多先进啊!

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最高可抵御17级台风!三峡龙头:巨型“不倒翁”漂浮在海上发电
念初

看了这个新闻,我有点担心海上风力发电的安全问题,希望技术能更成熟。

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最高可抵御17级台风!三峡龙头:巨型“不倒翁”漂浮在海上发电
余温散尽ぺ

三峡龙头这个设计,真是让人惊叹,期待它能给我国能源带来更多可能。

    有13位网友表示赞同!

最高可抵御17级台风!三峡龙头:巨型“不倒翁”漂浮在海上发电
打个酱油卖个萌

17级台风都不倒,这技术得有多稳啊!我得看看这个“不倒翁”是怎么做到的。

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最高可抵御17级台风!三峡龙头:巨型“不倒翁”漂浮在海上发电
风中摇曳着长发

海上发电一直是难题,这个“不倒翁”技术突破,感觉未来海上能源更可靠了。

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最高可抵御17级台风!三峡龙头:巨型“不倒翁”漂浮在海上发电
一个人的荒凉

这个三峡龙头的设计,感觉以后海上风力发电会越来越普及。

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最高可抵御17级台风!三峡龙头:巨型“不倒翁”漂浮在海上发电
汐颜兮梦ヘ

17级台风都不怕,这技术真是让人放心,期待看到更多应用场景。

    有7位网友表示赞同!

最高可抵御17级台风!三峡龙头:巨型“不倒翁”漂浮在海上发电
艺菲

看了这个新闻,我对我国科技发展更有信心了,这个“不倒翁”技术太牛了!

    有17位网友表示赞同!

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