【人物簡介】樊天慧，中共黨員，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，現(xiàn)任華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院船舶與海洋工程系副主任，廣州市青年科技工作者協(xié)會副理事長，廣東造船工程學(xué)會常務(wù)理事、副秘書長，廣州市科協(xié)首批“青年人才托舉工程”青年科技人才稱號獲得者（海洋學(xué)科唯一），國家科技部、國家自然科學(xué)基金委、廣東省科技廳、廣東省科協(xié)等項(xiàng)目評審專家，中國海洋平臺副主任編委。長期致力于海洋工程深遠(yuǎn)化、綠色化以及智能化相關(guān)研究工作，針對海洋工程裝備優(yōu)化設(shè)計(jì)、性能分析與試驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。作為項(xiàng)目國內(nèi)負(fù)責(zé)人與挪威技術(shù)科學(xué)院院士Prof. Muk Chen Ong（項(xiàng)目國外負(fù)責(zé)人）承擔(dān)廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目粵港澳大灣區(qū)國際科技創(chuàng)新中心建設(shè)專項(xiàng)“南海近海淺水區(qū)域浮式風(fēng)機(jī)錨泊系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究”，研究成果預(yù)期解決我國南海近海淺水區(qū)域浮式風(fēng)機(jī)錨泊系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)問題，為漂浮式風(fēng)電場的大范圍建設(shè)開發(fā)提供科學(xué)技術(shù)支撐。
碧海藍(lán)天中，全球首臺抗臺風(fēng)型漂浮式海上風(fēng)電系統(tǒng)裝備“三峽引領(lǐng)號”巍峨矗立在廣東陽江百萬千瓦級海上風(fēng)電場上。去年12月，“三峽引領(lǐng)號”在廣東陽江成功并網(wǎng)發(fā)電，標(biāo)志著我國實(shí)現(xiàn)了漂浮式海上風(fēng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的突破，對促進(jìn)我國海上風(fēng)電高端裝備制造升級、挖潛深遠(yuǎn)海風(fēng)能資源具有積極意義。
“三峽引領(lǐng)號”是三峽集團(tuán)牽頭打造的海上風(fēng)電“大國重器”，是引領(lǐng)我國海上風(fēng)電行業(yè)走向深海的重大成果，該風(fēng)電機(jī)組根據(jù)50年一遇的極端風(fēng)浪流工況設(shè)計(jì)，最高可抗17級臺風(fēng)?！叭龒{引領(lǐng)號”是如何突破這一關(guān)鍵技術(shù)？這離不開廣東省自然科學(xué)基金杰出青年項(xiàng)目獲得者、華南理工大學(xué)船舶與海洋工程系副主任樊天慧以及團(tuán)隊(duì)背后的默默付出——2018年起，作為唯一的高校研發(fā)力量，華南理工大學(xué)陳超核教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)參與了“三峽引領(lǐng)號”“浮式海上風(fēng)電平臺全耦合動態(tài)分析及其裝置研發(fā)”項(xiàng)目的科研攻關(guān)。樊天慧作為團(tuán)隊(duì)核心骨干，與團(tuán)隊(duì)解決了海上漂浮式風(fēng)電基礎(chǔ)以及錨泊系統(tǒng)性能評估、模型試驗(yàn)與優(yōu)化設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)，其研究成果對支撐“三峽引領(lǐng)號”的成功建設(shè)做出突出貢獻(xiàn)。
立志投身海洋工程研究
“未來海洋資源開發(fā)利用的重點(diǎn)一定是海洋可再生能源?！狈旎劬妥x本科時(shí)，海上風(fēng)電剛剛在國內(nèi)起步，直到其研究生期間，我國才真正誕生了首個(gè)海上固定式風(fēng)電項(xiàng)目。當(dāng)時(shí)海洋資源開發(fā)的熱點(diǎn)領(lǐng)域仍然是海洋油氣，而在全球溫室效應(yīng)的大背景下，樊天慧認(rèn)識到海上風(fēng)電在發(fā)電效率和碳排放控制方面的發(fā)展?jié)摿?，認(rèn)為海洋可再生能源，尤其是海上風(fēng)電將是未來能源開發(fā)利用的主要方向。
樊天慧
2016年，博士畢業(yè)后，樊天慧來到華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院工作，并很快融入到陳超核教授團(tuán)隊(duì)，從事海洋工程裝備的研發(fā)工作。
“博士期間，我跟隨導(dǎo)師歐進(jìn)萍院士進(jìn)行了深海漂浮式裝備、水動力分析方法、海洋高端工程裝備研發(fā)等研究，主要服務(wù)于南海海洋工程建設(shè)，這些研究的開展主要以我國南海為研究背景。”談及為何選擇廣東、選擇到華南理工大學(xué)發(fā)展，樊天慧說，21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，開發(fā)南海是建設(shè)海洋強(qiáng)國的重要支撐，在科研、國防、能源開發(fā)上有著重要的戰(zhàn)略地位，而廣東有著毗鄰南海的區(qū)位優(yōu)勢。華南理工大學(xué)船舶與海洋工程系創(chuàng)建于1958年，具有華南地區(qū)最大的船模拖曳水池實(shí)驗(yàn)室、海岸與近海工程實(shí)驗(yàn)室、船舶與海洋工程先進(jìn)材料研究中心，學(xué)術(shù)底蘊(yùn)和研究基礎(chǔ)深厚，再加上學(xué)校給青年人才提供了“海闊憑魚躍”的成長與創(chuàng)新環(huán)境，自信自己能在華工發(fā)揮專長，在這個(gè)領(lǐng)域闖出一片天地。
參與“三峽引領(lǐng)號”逐夢深遠(yuǎn)海
由于近海空間資源有限，海上風(fēng)電的發(fā)展也必然像過去油氣工業(yè)的發(fā)展軌跡，不斷地從淺近海走向深遠(yuǎn)海。相應(yīng)的，海上風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)形式也將伴隨水深變化，從固定式支撐結(jié)構(gòu)到漂浮式支撐結(jié)構(gòu)演變?？梢哉f，由陸向海、由淺到深、由固定基礎(chǔ)到漂浮式平臺將成為海上風(fēng)電的發(fā)展趨勢。
“三峽引領(lǐng)號”校內(nèi)研發(fā)實(shí)驗(yàn)
2018年起，樊天慧所在團(tuán)隊(duì)參與了“三峽引領(lǐng)號”的研發(fā)，取得了海上漂浮式風(fēng)電基礎(chǔ)以及配套錨泊系統(tǒng)性能評估、優(yōu)化設(shè)計(jì)以及模型試驗(yàn)方法等多項(xiàng)研究成果，解決了新型漂浮風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)極端環(huán)境作用分析、設(shè)計(jì)與試驗(yàn)的關(guān)鍵難題和普遍問題。
“固定式海上風(fēng)電是以整體結(jié)構(gòu)插入海里，而漂浮式海上風(fēng)電結(jié)構(gòu)是漂浮在海面，是錨泊線連接海底的順應(yīng)式結(jié)構(gòu)，可以抵抗更大外部荷載。漂浮式風(fēng)電拓展了海上風(fēng)電的使用范圍，使海上風(fēng)電向深海、遠(yuǎn)洋擴(kuò)展；克服了海床地質(zhì)條件問題，可在深遠(yuǎn)海區(qū)域建設(shè)更大規(guī)模的風(fēng)場，擁有更佳的經(jīng)濟(jì)性。”樊天慧介紹，漂浮式海上風(fēng)電的建設(shè)成本對水深的變化并不敏感，隨著水深的增加，它的成本增加是平緩的，而固定式風(fēng)電在水深超過50米后，建設(shè)成本呈指數(shù)型增長。
然而逐浪深海并非易事，“三峽引領(lǐng)號”所在的區(qū)域臺風(fēng)活動頻繁、海況復(fù)雜、波浪惡劣，如何克服這些困難成為首先要解決的問題?！霸谂_風(fēng)載荷和波濤惡劣的影響下，對‘三峽引領(lǐng)號’錨泊系統(tǒng)的控制能力提出更高的要求?！狈旎劢榻B，大部分傳統(tǒng)的浮式油氣平臺工作水深都在200米以上，其錨泊系統(tǒng)的回復(fù)力性能更加線性，我們較為容易控制整體系統(tǒng)的剛度和運(yùn)動響應(yīng)，這個(gè)時(shí)候錨泊系統(tǒng)研發(fā)相對容易。但是漂浮式風(fēng)電平臺的錨泊系統(tǒng)，工作水深相對于油氣平臺較淺，頂張力呈現(xiàn)出非常強(qiáng)的非線性特征，錨泊系統(tǒng)彈性變形的影響會更早更多的介入，這就導(dǎo)致錨泊系統(tǒng)整體的設(shè)計(jì)非常困難。
為了解決這個(gè)難題，團(tuán)隊(duì)在學(xué)校科學(xué)技術(shù)研究院及學(xué)院的大力支持下，專門開發(fā)了海上風(fēng)電配套錨泊系統(tǒng)性能分析與設(shè)計(jì)軟件，并集成智能算法，形成了一套可以完成智能設(shè)計(jì)的錨泊系統(tǒng)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)程序。除此之外，華南理工大學(xué)先進(jìn)的邊界層風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，作為亞熱帶建筑科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的重要組成部分，支撐團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一系列海上風(fēng)電空氣動力載荷試驗(yàn)，推動了“三峽引領(lǐng)號”項(xiàng)目的順利進(jìn)行。
海洋風(fēng)能對廣東意義重大
“廣東很多電力來自西電東送，如果電力供應(yīng)緊張，正常的生產(chǎn)生活都會受到影響，因此海洋風(fēng)能的開發(fā)對廣東能源安全有著重要的意義。”樊天慧認(rèn)為，廣東在海洋風(fēng)能的開發(fā)上有著獨(dú)特的優(yōu)勢：廣東擁有廣闊的海岸線，為海洋風(fēng)能的開發(fā)提供自然基礎(chǔ)；距離消費(fèi)中心近，避免了遠(yuǎn)距離送電；充足的資金支持為海洋風(fēng)能開發(fā)和探索提供了物質(zhì)保障，例如風(fēng)電制氫、風(fēng)電和海洋牧場結(jié)合等風(fēng)能的綜合利用。
三峽引領(lǐng)號（圖片：中國長江三峽集團(tuán)有限公司）
漂浮式海上風(fēng)電被業(yè)內(nèi)寄望為“未來深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電開發(fā)的主要技術(shù)”。據(jù)歐洲風(fēng)能協(xié)會預(yù)測，到2030年底，全球漂浮式風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到1500萬千瓦，保守估計(jì)到2050年，漂浮式機(jī)組成本將下降38%。樊天慧表示，我國未來的海上風(fēng)電一定會走向深遠(yuǎn)海，在這個(gè)過程中海上漂浮式風(fēng)電將是開發(fā)深遠(yuǎn)海風(fēng)資源的必由之路?！叭龒{引領(lǐng)號”為我國實(shí)現(xiàn)深遠(yuǎn)海漂浮式風(fēng)力發(fā)電零的突破做了引領(lǐng)性的探索與示范，為海上利用風(fēng)能走向深遠(yuǎn)海提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。
“‘三峽引領(lǐng)號’為未來我國風(fēng)資源開發(fā)走向深遠(yuǎn)海注入一針強(qiáng)心劑?！狈旎壅J(rèn)為，雖然目前國內(nèi)海洋風(fēng)電的開發(fā)主要集中在淺水區(qū)，但在未來海洋風(fēng)電開發(fā)走向深遠(yuǎn)海過程中離不開漂浮式海上風(fēng)電科研技術(shù)的支撐。而“三峽引領(lǐng)號”成功并網(wǎng)發(fā)電標(biāo)志我國具備大容量抗臺風(fēng)型漂浮式海上風(fēng)電機(jī)組自主研發(fā)、制造、安裝及運(yùn)營能力，為未來深遠(yuǎn)海風(fēng)能的開發(fā)提供了設(shè)計(jì)流程、方法和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
“更加堅(jiān)定了來華工的選擇”
作為船舶與海洋工程系副主任，樊天慧分管船海學(xué)科的教學(xué)工作。他說：“一代人有一代人的長征，大學(xué)生擔(dān)負(fù)著推進(jìn)國家建設(shè)和社會發(fā)展的歷史重任，作為一名高校教師，我和同事一定會腳踏實(shí)地做好人才的培養(yǎng)教育，為未來積蓄力量?！?/p>
樊天慧制定課程計(jì)劃
“產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合，用實(shí)踐的形式，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力，把知識應(yīng)用到解決實(shí)際問題中去。”樊天慧表示，船舶與海洋工程系致力于為學(xué)生提供更多更好的實(shí)習(xí)機(jī)會，比如除了傳統(tǒng)的船舶產(chǎn)業(yè)之外，還擴(kuò)展了海上能源開發(fā)的新內(nèi)容，新增了海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)相關(guān)實(shí)習(xí)基地，讓學(xué)生更好地接觸學(xué)科前沿，培養(yǎng)科研創(chuàng)新能力。
未來，海洋工程的發(fā)展方向主要為深遠(yuǎn)化、綠色化、智能化。針對這一發(fā)展趨勢，樊天慧表示將繼續(xù)深耕海上風(fēng)電領(lǐng)域，從裝備研發(fā)到海上風(fēng)電運(yùn)維全產(chǎn)業(yè)鏈支撐海洋風(fēng)電的發(fā)展；同時(shí)擴(kuò)展風(fēng)能和波浪能、潮汐能等其他能源綜合利用的研究。他透露，目前自己和團(tuán)隊(duì)正研發(fā)一種水下機(jī)器人，能夠?qū)λ聵?gòu)筑物進(jìn)行檢測探傷與修復(fù)作業(yè)。此外，其團(tuán)隊(duì)還在開展海上風(fēng)電運(yùn)維裝備與技術(shù)的科研攻關(guān)工作，包括智能數(shù)字孿生系統(tǒng)等，通過架設(shè)在風(fēng)電設(shè)備上的傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控風(fēng)電系統(tǒng)裝備運(yùn)行情況以及安全情況，對海上風(fēng)電設(shè)備進(jìn)行智能健康監(jiān)測。
“在十幾年的科研道路中，能堅(jiān)持下來的動力就是希望把所學(xué)知識投入到國家的建設(shè)之中，給社會多做貢獻(xiàn)?！狈旎圩詈髲?qiáng)調(diào)道。
去年9月，華南理工大學(xué)廣州國際校區(qū)成立海洋科學(xué)與工程學(xué)院，旨在為建設(shè)海洋強(qiáng)國培養(yǎng)引領(lǐng)型人才以及開展高水平科學(xué)研究。樊天慧參與了這一學(xué)院的建設(shè)，包括樓宇規(guī)劃以及實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃等等。看到新的樓宇拔地而起，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)雛形已具，樊天慧說自己每一天都被學(xué)校的發(fā)展速度感染并激勵(lì)著，“我更加堅(jiān)定了自己六年前來華工的選擇。”
《追夢人》第9期
文 字：孫彥東 廣州日報(bào)記者葉作林、龍錕
圖 片：受訪者提供
編 審：張征 許穎
總 策 劃：鄒浩
