明阳智慧能源集团股份公司海工结构设计主任工程师胡冰楠:明阳智能“风渔融合”探索与项目实践

能见App 2023年10月18日 3704

2023年10月16日-19日,2023北京国际风能大会暨展览会(CWP2023)在北京如约召开。作为全球风电行业年度最大的盛会之一,这场由百余名演讲嘉宾和数千名国内外参会代表共同参与的风能盛会,再次登陆北京,聚焦中国能源革命的未来。

本届大会以“构筑全球稳定供应链 共建能源转型新未来”为主题,将历时四天,包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“全球风电产业布局及供应链安全”“双碳时代下的风电技术发展前景”“国际风电市场发展动态及投资机会”“风电机组可靠性论坛”等不同主题的21个分论坛。能见App全程直播本次大会。

10月18日下午,明阳智慧能源集团股份公司海工结构设计主任工程师胡冰楠在风电产业技术创新论坛II上发表题为《明阳智能“风渔融合”探索与项目实践》的主题演讲。

以下为发言全文:

大家下午好,很高兴在这里和大家针对《明阳智能"风渔融合"探索与项目实践》做分享。

首先是风渔融合,风是指风电,渔是海洋牧场,一般是指海洋生态,通过特定的海域帮助海洋生物构建修复繁殖所需要的场所,从而实现渔业资源的开发。根据功能和侧重点不同,海洋牧场分四类,今天我们谈的是海上风电和海洋牧场两个产业之间的融合。

经过多年的发展和探索,海上牧场和海上风电进入到商业化、产业化的比较阶段,同时也遇到发展瓶颈。受评价政策影响,海上利润大幅度下降,近岸养殖已经不能满足需求,但是要向远海发展,一方面需要装备进行支撑,二是用电比较难。

从资源利用的角度来看,无论是单一的海上风电或者海上牧场发展模式,对于海域的资源利用开发比较低。

风渔融合能做什么呢?一方面可以供应同一海域实现立体的开发模式,共用支撑基础同步建设,降低成本。这两个产业的融合是行业优势互补,可以助力海洋经济增长和助力海洋强国。

通常来讲,现在风力融合开发分为两种模式:一是在结构上的融合,指以海上风机基础作为载体,在上面增设网箱伐架,这种共享钢结构的模式也叫做强融合。二是注重空间上的融合,只在海上风电场内部,根据条件、地质设置不同类型的渔业装备,比如说网箱、伐架等等。

我们在空间结构融合的基础上,推动其他结构的融合和运维管理的融合,最终可以实现风渔的全面融合。

风渔装备研发设计,明阳对于海洋牧场板块有整体的规划分为四块:一是海上牧场事业部负责前期海洋牧场建设和订单获取,二是海洋能源研究院负责整体规划和装备设计,三是汕尾海洋牧场装备建造基地,四是明阳渔业公司负责销售。

我所在的团队,目前是从厂址选择、装备研发、养殖方案认定、施工方案认定、运营模式分析等等,已经具备全方位、全生命周期的海上风电加海洋牧场融合设计的能力。右边的山海平台是面向海上能源综合场规划设计、工程建设、运营服务,全周期数字化解决方案数字平台。这个平台中,集成气象、水文、船机、鱼种,给出解决方案。

我们团队针对多种形式的渔业设备做研发,具备全海域全地形的装备研发能力,想采购钢结构的模式,可以采用漂浮式基础加网箱的装备,如果想进行空间融合,30米以下水深可以采用坐底式的装备,如果水更深采用漂浮式的。无论您在什么样的海域和条件,总有一款装备是适合您的。

目前我们团队具备从概念设计、基本设计、详细设计的能力,主要工作包括设备选型和主尺度设计,我们要解决到底要做什么形式的装备,我们是漂浮式、坐底式?主要是解决这些问题。

总部的设计是将产品的功能具像化,比如这一款网箱应该配备几台吊机?主要是做这样一些规划。仿真计算,如果是漂浮式装备还要进行系统分析和设计。结构设计进行强度分析等工作,还会进行模型实验,通过实验结果对设计思路进行一定的修正。

网衣系统对于网箱装备来说非常重要,一方面要保证网衣在极端环境下不发生损坏,它在水下会遇到很大的浪流力量。现在很多的网衣系统设计比较粗放,而我们团队通过对柔性网衣系统进行分析,同时得到网衣载荷和变形。同时,对防摩擦的设计和相匹配的安装方案做深入研究,目前也是有多种可行安全方案。这样我们就可以保证网衣系统整体是安全可靠好用,同时降低设计成本。

刚才说这么多的前提,看一下明阳智能到底做哪些实践?

首先是明阳自主研发设计全球首台风渔一体化装备“明渔一号”“明渔一号”在空间、结构、电力运输上做融合,也是全球首个实现风鱼深度融合的装备。目前装备搭载渔业智慧系统,所以可以进行智能投喂等功能,工作人员只需要在岸上通过平台进行实时察看,解决无人职守的问题。同时是强融合的装备,网箱部分也是做了抗台风设计。

“明渔一号”从概念设计到方案比选和建造方案制定等,都是由明阳海洋研究院完成的。这台样机在离岸69公里,可以抵抗16级的台风,这台装备7月份正式下线,8月份完成整体安装,并且进行试养殖,养的是金鲳鱼,明年准备养石斑鱼。

现在这台样机将导管水下其中一部分做设计,现在5000立方的养殖水体是可以拓展的,它可以把水体拓展到1.8万方,以500兆瓦的风电场为例,如果都采用“明渔一号”的装备,整体的收益率可以提高1.5%。

“明渔一号”的抗台性能也是经过台风检验的,今年9月份苏拉在广东登陆,“明渔一号”直面台风,过后装备一切都正常。左下角是台风期间通过远程监控看到的内部情况,风浪还是非常大的。右侧图是第二天对智能投喂做察看,从鱼去吃饵料的情况来看,鱼群的状态还是不错的,这台装备相当于是被台风认证过的。

“明渔一号”得到多家主流媒体的关注,像央视新闻联播、广东新闻联播、新华网、人民网等等。目前这台样机在试养殖中,预计今年11月底就可以出渔。

这款是可以作为风电场海上运维基地的网箱,这款装备可以在台风区无掩护海域进行运营,最高可以抵抗17级台风。上面平台可以作为运维基地,为运维人员提供日常生活保障,一方面帮助业主减少发电量损失,在运维船成本上也有很大的提升。平台拥有智能渔业系统,可以实现自动洗网和收鱼等功能。

它上舰区域拓展性非常强,可以通过搭载不同的模块实现风渔+旅游观光多功能开发,帮助我们打造多功能的海上平台。

装机网箱适用于水深超过20米的海域,它的应用范围也是非常广的,它的养殖水体、上舰的功能可以经过设计,建造周期是12-15个月,以目前完成的装备来看,可以抵御17级台风。

这款装备从概念设计开始,到现在形成全套的设计,完成结构强度分析,装机承载力分析,碰撞分析,电器、管路等设计工作。

它可以实现哪些功能?首先是投喂,饵料利用率可以达到95%。鱼脸识别可以进行测量,帮助我们对它有精准的把握。我们6万立方的养殖水体,收鱼其实是挺难的,我们可以通过吸鱼泵把它吸到船上直接运走,对于活鱼的损伤率也非常低。

此外,配备自动洗网系统,机器人它的清洁效率可以达到每小时2000平米。

平台搭载智能监控监测系统,可以对水质、投喂情况、海上天气情况进行监控,通过大数据综合管理平台,对各系统收集上的数据进行汇总分析,最后得到智能化方案策略,帮助我们进行智能管理。这个平台所得到的数据,可以用于科研和国防。总结与展望,风渔融合是明阳的选择,我觉得也是大势所趋。明阳现在已经具备全方位全生命周期的融合方案设计能力,以及全海域全地形的装备研发能力,随着明阳一号的正式落地和养殖成功,明阳又迈出坚实的一步,后续会设计出更多的融合方案,推动传统的海上风电场向综合能源场转型,实现海洋强国的梦想。

以上是我所有的分享,感谢大家的关注,谢谢。

 

(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)

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