海油观澜号可抵御17级超强台风 我国“双百”深远海浮式风电平台有什么技术特点

 当17级超强台风“摩羯”中心从南海深处呼啸而过,风速飙升至每秒60米以上,浪高接近两层楼,任何船舶恐怕都早已掉头返航。然而,一座矗立在距海南文昌136公里海域的钢铁巨构却丝毫没有退缩的打算。这便是全球首座水深超过100米、离岸距离超过100公里的“双百”深远海浮式风电平台——“海油观澜号”。风暴肆虐过后,它不但稳稳扛住了狂风巨浪的正面冲击,而且在极端天气结束后迅速进行自动检测并从容恢复并网发电。投运以来,该平台累计发电量已超5100万度,交出的一份长期平稳运行的成绩单,证明了深远海风电不只是实验室里的构想,而是能够在极端环境下持续创造价值的能源新力量。

 “双百”二字看似简洁,内里却折射出深远海开发的巨大技术跨度。超过100米的离岸距离与超过100米的水深,意味着平台必须驻扎在传统固定式风电基础根本无法触及的海洋深处。浅海可以依靠钢管桩直接植入海床,将风机牢牢“钉”在海底,到了水深近百米的深水区,这种方案在重量和成本上都难以承受。要想在此类海域站稳脚跟,浮式平台是眼下唯一可行的通行证。“海油观澜号”整座平台以半潜式漂浮风电系统为设计根基,由风电机组与浮式基础两大部分构成,整体高度超过200米,吃水总重达到11000吨,远远望去如同海上一座30多层楼高的巨型风车。正是依靠浮体结构与系泊系统的协同工作,它才能像一座巨大的“不倒翁”在惊涛骇浪中始终稳稳漂浮。

 三重利器 抗台风设计的硬核实力

 文昌海域风急浪高,历史上有记录的最大台风中心风力接近17级,如此恶劣的自然条件对风电平台的设计而言无疑是巨大的考验。要在这样的海域实现长期稳定运行,“海油观澜号”从三个层面构筑了一道牢不可破的抗台风防线。

 第一道防线藏在平台的结构设计里。底部为一个三角形浮式基础,由3个边立柱和1个中心立柱共同构成,整体边长近90米、高约35米,重量达4000吨。科研团队通过优化平台尺度、增设高效阻尼结构等一系列创新设计,使浮式平台在极端台风作用下倾斜角度被牢牢限定在10度之内,有效避免了海浪对风机叶片造成冲击性破坏。更令人惊叹的是,这一平台能够在最高84米/秒的风速环境下保障风机安全运转,这一风速远超普通台风的极限数值。

 第二道防线由系泊系统来承担。平台采用多点系泊的方式固定,9根总重超过2400吨的高强度锚链从不同方向牢牢拽住这个“海上摩天轮”。工程团队还首次在国内采用了在线张紧器等创新锚泊技术,即使在极端天气条件下水平位移达到33.8米,锚链系统依然能够提供稳定的系泊力,将平台可靠地锚固于海床之上。

 第三道防线体现在一体化设计理念之中。团队通过深度研究南海多要素联合分布环境数据,创新应用了风机与浮式基础一体化设计与迭代优化技术,使风电机组与漂浮基础之间的动态耦合达到最优匹配,让整座平台在面对滔天巨浪时像一支经过精密校对的军团,各部分协调应对、默契配合。

 智慧大脑 从被动抗风到主动感知

 如果说扎实的结构与稳固的系泊为平台建造了一道有形的物理屏障,那么嵌入到这座“钢铁不倒翁”体内的智慧运维系统,则相当于给深海能源开发装上了一双洞察万物的眼睛。

 长期以来,浮式能源装备的抗台风设计是个令全球工程师头疼的棘手难题——想要准确预测平台在风浪中的受力与响应,传统方法要么计算速度快但精度不足,要么精度高但耗时太长,很难两者兼顾。科研团队历时十余年攻关,最终成功攻克了这一效率与精度无法兼顾的“卡脖子”难题,构建起一套覆盖全生命周期的安全评估技术体系,相关成果获得了挪威船级社、中国船级社等国际权威机构的高度认可。

 在常规设计中,设计人员往往需要反复试错才能找到安全性与经济性的平衡点。为此,团队创新运用人工智能算法,在电脑中为浮式平台搭建起一套“数字孪生”虚拟模型——通俗地说,就是先在电脑里模拟平台在风浪中的所有受力情况:哪里受力过大、哪里需要加固,全部一目了然。这一数字化手段使设计周期相比国际同类项目大幅缩短,同时关键部位的设计冗余度降低了30%以上,既节省了材料与成本,又没有牺牲安全冗余。

 平台正式投运后,智慧系统并未因此止步。工作人员在平台各处布置了大量传感器,实时采集振动、倾斜、应力等关键数据,通过卫星链路不断回传至地面指挥中心。这套覆盖极端海况的无人化智能监测系统相当于一位24小时在岗、永不疲倦的AI工程师,即便在超强台风来袭、人员无法登台作业的情况下,地面工程师也能随时“号脉”平台结构的健康状况,提前发现潜在风险并发出预警。

 对于如何在实地模拟17级狂风对平台造成的真实影响,团队更是拿出了全球首创的六轴旋翼无人机模拟动态风载荷技术。通过软件实时调控无人机旋翼转速,实验室便能精准复刻出台风条件下风机所承受的实时载荷,复现精度超过90%。设计人员可在其中反复验证、持续优化,直到找到最能抵御大风大浪的最佳方案。

 绿电出海 经济与生态的双重答卷

 站得稳、守得住,最终是为了产得出、送得远。在绿色低碳转型的时代浪潮中,“海油观澜号”交出的不仅是技术上的突破,更是一笔兼具经济效益与生态价值的双赢账目。

 这座装机容量达到7.25兆瓦的海上风电平台,单支风叶长度就达到76.6米,叶轮旋转起来的直径近158米,单次旋转扫过的面积约相当于2.7个标准足球场的大小。平台发出的绿色电力通过一条5公里长的动态海缆接入海上油田群电网,为文昌油田群的油气生产提供源源不断的清洁能源。

 在油田群内部,还构建起了“风电+气电+智慧电网”一体化供电新模式,将四个燃料电站与“海油观澜号”风电平台进行统一控制和智能调配。投产后,“海油观澜号”年均发电量可达2200万千瓦时,每年节约的天然气燃料接近1000万立方米,减少二氧化碳排放达2.2万吨。这意味着,南海深处的油气田群正在逐步摆脱对传统化石能源的完全依赖,迈入清洁能源与低碳生产协同发展的新阶段。

 从更长远的时间尺度来看,“海油观澜号”的意义远不止于一座单一风电平台的建成。我国深远海风能可开发量约为近海的3至4倍,这片广阔的“蓝色油田”一旦得到有序开发,将为构建清洁低碳的能源体系提供不可估量的战略储备。而“海油观澜号”打通了从核心技术研发、装备制造到工程应用的全链条,为中国深远海风电大规模开发打开了第一扇大门。

 2026年5月,这一系列深远海漂浮式能源开发关键技术的集成成果,荣获了天津市科学技术进步特等奖的殊荣。一座漂浮在狂风巨浪中的“海上不倒翁”,用实实在在的数据与技术,向世界证明了中国在深远海能源装备领域从跟跑、并跑到局部领跑的实力跃迁。当台风来临,它如同一位沉稳的舞者,随波而动却从未倒下;当风暴退去,它又悄然转动巨大的叶片,为南海深处的油气田送来绿色的心跳。