黃海之畔，冬日暖陽。在江蘇南通如東縣波光粼粼的海面上，一排排海上風機在微風中輕輕轉(zhuǎn)動。近日，國家能源集團龍源電力自主研發(fā)的行業(yè)首個海上風電海纜綜合探測平臺——“國能海測1號”成功首航，標志著我國海上風電運維技術(shù)邁入了全新的發(fā)展階段，在海上風電技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域樹立了典范，有力推動海上風電事業(yè)向更為廣闊的未來邁進。

超前布局 “新藍?！焙魡拘履Ｊ?/strong>

作為新能源行業(yè)科技領(lǐng)軍企業(yè)，龍源電力扎實落實集團公司“1331”科技創(chuàng)新戰(zhàn)略，深化建設(shè)“1+1+4+N”科技創(chuàng)新體系，統(tǒng)籌兼顧一線難點痛點與前瞻性技術(shù)布局，圍繞引領(lǐng)行業(yè)未來發(fā)展的重要首臺套技術(shù)裝備聚力攻堅。

海上風電是我國構(gòu)建新型能源體系、建設(shè)海洋強國的重要戰(zhàn)略方向。17年前，作為國內(nèi)最大的風電開發(fā)企業(yè)，龍源人響應(yīng)國家“風電出海”號召，按照“先試驗、再小規(guī)模示范、后續(xù)大規(guī)模開發(fā)的思路”，在江蘇如東的遼闊海域，建成了全球首個潮間帶試驗風電場等12個海上風電項目，實現(xiàn)了我國風電從0到1的突破，為我國海上風電產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展作出歷史性貢獻。

圖為龍源電力江蘇如東海上環(huán)港風電場

滄海橫流顯砥柱，萬山磅礴看主峰。從2018年到2024年的短短6年間，累計并網(wǎng)容量從不足500萬千瓦增長到3910萬千瓦，穩(wěn)居全球榜首。隨著我國近海風電資源開發(fā)利用趨近飽和，風速風頻更優(yōu)質(zhì)的深遠海成為海上風電未來發(fā)展“新藍?！薄?jù)統(tǒng)計，我國深遠海風能資源技術(shù)可開發(fā)量超過12億千瓦，是近海的3至4倍。國家《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》提出，推動深遠海海上風電技術(shù)創(chuàng)新和示范應(yīng)用。

2024年6月28日，全球首座風漁融合浮式平臺——龍源電力“國能共享號”成功投產(chǎn)，龍源電力進軍深遠海再下一城。與此同時，龍源電力加速推進《海上風電海纜運行狀態(tài)監(jiān)測與快速故障技術(shù)研究》科技項目，旨在開發(fā)一套全國產(chǎn)化的無人化自主巡航海上風電綜合探測平臺，為未來挺進深遠海做好堅實技術(shù)支撐保障?！皣芎y1號”的出現(xiàn)，正是這一項目的成果結(jié)晶。

連接海上風機和陸上電網(wǎng)的海纜，承擔者輸送電能的重要作用，常年面臨著嚴峻的安全性考驗，鹽霧腐蝕、海洋生物附著、極端天氣、船舶錨害等自然環(huán)境導(dǎo)致危險系數(shù)成倍增加，影響著電力傳輸?shù)姆€(wěn)定性，也帶來了巨大經(jīng)濟損失。面對深遠海風速更快、惡劣天氣更多、傳輸距離更遠的客觀形勢，海纜運維難度系數(shù)直線飆升。

“幾年前我們遇到了一起海底電纜故障，修復(fù)周期長達3個月，僅故障定位就花費了近3周的時間，導(dǎo)致數(shù)以億計千瓦時電量的損失。”龍源電力一位運維工程師回憶起幾年前的一次經(jīng)歷，仍然感慨不已。

海纜故障定位難，除了海上作業(yè)窗口期短、海況復(fù)雜等特殊因素制約外，傳統(tǒng)人工檢測效率不高、結(jié)果不準的弊端也開始逐漸顯露。“傳統(tǒng)人工海纜檢測需要配備一艘大型載人船、9名工作人員和一臺海底探測器，船通過繩子拖拽著探測器在海里航行，探測器也依賴國外進口，檢測精度遠遠達不到運維人員的期望值?！饼堅措娏こ碳夹g(shù)公司高壓系統(tǒng)所工程師任少義介紹說。打造面向海上風電未來發(fā)展的海纜探測新模式，勢在必行。

首次突破 攻克技術(shù)創(chuàng)新難關(guān)

“作為全國首臺無人化自主巡航海上風電綜合探測平臺，從項目設(shè)計到最終落地，每一步都充滿了挑戰(zhàn)。我們堅持守正創(chuàng)新，融合發(fā)展，通過‘國能海測1號’的研發(fā)為海上風電運維技術(shù)的智能化、無人化發(fā)展貢獻力量。”“國能海測1號”項目負責人表示。

百舸爭流，奮楫者進。在調(diào)研階段，面對無先例參考、跨行業(yè)融合等多重挑戰(zhàn)，研發(fā)團隊深入開展能源電力、機械工程、海洋工程等跨領(lǐng)域、跨學(xué)科的技術(shù)調(diào)研，探索無人船動態(tài)定位、水下機器人聯(lián)調(diào)、高精度探測器等多項關(guān)鍵技術(shù)，完成總體性能、結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)等多專業(yè)技術(shù)融合，在理論上實現(xiàn)平臺“探測精度、作業(yè)效率、安全性能”多維度的提升。

在設(shè)計階段，項目團隊開創(chuàng)性地將無人船、水下機器人、自主研發(fā)傳感器等多個系統(tǒng)融為一體，同時搭載聲、光、電、磁多種探測設(shè)備，實現(xiàn)海洋經(jīng)濟的跨產(chǎn)業(yè)融合，一舉實現(xiàn)海纜故障精準定位、出海探測自主導(dǎo)航、靈活應(yīng)對復(fù)雜海況，幫助運維團隊掌握水下設(shè)備運行狀態(tài)，為未來的維護和升級提供數(shù)據(jù)支持。

不僅如此，研發(fā)團隊還在“國能海測1號”上應(yīng)用了一體化監(jiān)控系統(tǒng)，實時采集平臺無人船、水下機器人、傳感器等各類設(shè)備的全量數(shù)據(jù)，并在常規(guī)風電監(jiān)控基礎(chǔ)上，創(chuàng)新融合了海纜埋深、破損探測、故障點精確定位等功能，實現(xiàn)了“海上風電+智能運維”的多元一體化監(jiān)控，多維度實時監(jiān)視和設(shè)備故障報警。

圖為技術(shù)人員開展海上升壓站掃測

在建造階段，建設(shè)團隊面臨著無人船建造、水下機器人調(diào)試、動態(tài)定位系統(tǒng)校準等多項復(fù)雜環(huán)節(jié)?！盁o人船建造的過程，每一個細節(jié)都是對未來的承諾，我們不僅要攻克技術(shù)難題，還要綜合考慮實際應(yīng)用中的各種復(fù)雜情況?！表椖控撠熑巳紊倭x說。在無人船的建造過程中，團隊按照“人停設(shè)備不?！钡牡拱喙ぷ鳈C制，緊抓每一個窗口期，爭分奪秒完成了所有建設(shè)與調(diào)試工作。

“國能海測1號”無人船總長度為18米，寬度為4.1米，吃水深度0.76米，航程可達460公里，具備遙控航行、自主航行和人工駕駛?cè)N工作模式。無人船安裝動態(tài)定位系統(tǒng)，能夠在三級海況下（浪高2.5米）保持±3米的定位精度，并通過配備海事雷達、360攝像機、激光雷達等先進設(shè)備，360度實時顯示周圍海況，確保陸上操作人員能夠全面掌握現(xiàn)場情況。這些無人化性能使船只能在更加復(fù)雜的海洋環(huán)境中高效作業(yè)，大幅提升作業(yè)窗口期。

首航成功，智能運維照進現(xiàn)實

2025年1月8日下午3時許，龍源電力江蘇如東海上環(huán)港風電場升壓站碼頭，在技術(shù)人員的遠程操控下，“國能海測1號”無人船載著重約300公斤的水下機器人緩緩駛離碼頭，開始執(zhí)行我國海上風電首次無人化海纜探測任務(wù)。

據(jù)工程師介紹，“國能海測1號”的作業(yè)流程分為四個主要階段：任務(wù)規(guī)劃與準備、出發(fā)與巡航、水下機器人布放與回收、數(shù)據(jù)處理與分析。

在任務(wù)規(guī)劃階段，項目人員細致設(shè)定航行路徑、任務(wù)點及作業(yè)模式，檢查各設(shè)備的狀態(tài)，確保一切就緒。進入巡航階段后，無人船根據(jù)設(shè)定的路徑自主航行，宛如一位經(jīng)驗豐富的航海家，憑借先進的導(dǎo)航系統(tǒng)自動識別并避開障礙物，確保航行的安全性和高效性。

到達指定位置后，無人船將布放水下機器人，并通過電纜保持通信和電力供應(yīng)。機器人根據(jù)任務(wù)需求執(zhí)行水下探測任務(wù)，如海纜探測、腐蝕檢測、地形地貌掃測等。完成任務(wù)后，機器人通過無人船的布放回收裝置返回船上。

圖為“國能海測1號”首航作業(yè)

最后，在數(shù)據(jù)處理與分析階段，無人船將機器人采集到的數(shù)據(jù)實時傳輸至岸基控制基站，生成詳細的探測報告，為后續(xù)的決策和行動提供科學(xué)依據(jù)。

“國能海測1號”投運后，將顯著提升海上風電運維的效率與經(jīng)濟效益。下水實測數(shù)據(jù)顯示，探測平臺耗時從22天大幅縮短至2至3天，檢測精度提升10倍以上，其中埋深探測、路由定位、故障點探測精度均達到±0.1m，海纜故障定位成本降至國外同類產(chǎn)品的十分之一，運維效率的提升可避免數(shù)千萬千瓦時的電量損失。隨著平臺的逐步完善和推廣，它將為更多的海上風電場提供全方位的智能巡檢服務(wù)，確保每一臺風機安全穩(wěn)定運行。

新時代呼喚新作為，新征程須有新?lián)敗｝堅措娏猿忠浴八膫€革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略為指導(dǎo)，深入踐行集團公司“1331”科技創(chuàng)新戰(zhàn)略，先人一步謀發(fā)展、快人一拍搶機遇，打造更多具有行業(yè)示范引領(lǐng)意義的龍源方案，為海上風電駛向“深遠海”貢獻國能力量。（任少義、楊景懿）