無人船駛向深遠海 ——記海上風電行業(yè)首個海纜綜合探測平臺成功首航
來源：《中國電力報》 時間：2025-03-19 11:45
通訊員 任少義 楊景懿 中國電力報記者 莫非
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動。近日，國家能源集團龍源電力集團股份有限公司（以下簡稱“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邁入了全新發(fā)展階段，在海上風電技術創(chuàng)新領域樹立了典范，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>
海上風電是我國構建新型能源體系、建設海洋強國的重要戰(zhàn)略方向。
作為新能源行業(yè)科技領軍企業(yè)，龍源電力扎實落實國家能源集團“1331”科技創(chuàng)新戰(zhàn)略，深化建設“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布局，圍繞引領行業(yè)未來發(fā)展的重要首臺套技術裝備聚力攻堅。
17年前，作為國內最大的風電開發(fā)企業(yè)，龍源電力響應國家“風電出?！碧栒?，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。
滄海橫流顯砥柱，萬山磅礴看主峰。2018年到2024年，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)質的深遠海成為海上風電未來發(fā)展“新藍海”。據(jù)統(tǒng)計，我國深遠海風能資源技術可開發(fā)量超過12億千瓦，是近海的3倍至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創(chuàng)新和示范應用。
2024年6月28日，全球首座風漁融合漂浮式平臺——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支撐保障?！皣芎y1號”的出現(xiàn)，正是這一項目的成果結晶。
連接海上風機和陸上電網(wǎng)的海纜，承擔著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)境導致危險系數(shù)成倍增加，影響著電力傳輸?shù)姆€(wěn)定性，也造成了巨大經(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現(xiàn)實，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，修復周期長達3個月，僅故障定位就花費了近3周的時間，導致大量電量損失?！饼堅措娏σ晃贿\維工程師回憶起之前的一次經(jīng)歷，仍然感慨不已。
海纜故障定位難，除受海上作業(yè)窗口期短、海況復雜等特殊因素制約外，還受傳統(tǒng)人工檢測效率不高、結果不準的影響?！皞鹘y(tǒng)人工海纜檢測需要配備1艘大型載人船、9名工作人員和1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公司高壓系統(tǒng)所工程師任少義介紹。
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 攻克技術創(chuàng)新難關
“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的智能化、無人化發(fā)展貢獻力量?！薄皣芎y1號”項目負責人表示。
百舸爭流，奮楫者進。在調研階段，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、海洋工程等跨領域、跨學科的技術調研，探索無人船動態(tài)定位、水下機器人聯(lián)調、高精度探測器等多項關鍵技術，完成總體性能、結構、控制系統(tǒng)等多專業(yè)技術融合，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)的傳感器等多個系統(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、出海探測自主導航、靈活應對復雜海況，幫助運維團隊掌握水下設備運行狀態(tài)，為未來的維護和升級提供數(shù)據(jù)支持。
研發(fā)團隊還在“國能海測1號”上應用了一體化監(jiān)控系統(tǒng)，實時采集平臺無人船、水下機器人、傳感器等各類設備的全量數(shù)據(jù)，并在常規(guī)風電監(jiān)控的基礎上，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)“海上風電+智能運維”的多元一體化監(jiān)控。
在建造階段，建設團隊面臨著無人船建造、水下機器人調試、動態(tài)定位系統(tǒng)校準等多項難題?！拔覀儾粌H要攻克技術難題，還要綜合考慮實際應用中的各種復雜情況?！比紊倭x說。在無人船的建造過程中，團隊按照“人停設備不?！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與調試工作。
“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460千米，具備遙控航行、自主航行和人工駕駛3種工作模式。無人船安裝動態(tài)定位系統(tǒng)，能夠在3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度攝像機、激光雷達等先進設備，360度實時顯示周圍海況，確保陸上操作人員全面掌握現(xiàn)場情況。這些無人化性能，使船只能夠在更加復雜的海洋環(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
1月8日15時許，在龍源電力江蘇如東海上環(huán)港風電場升壓站碼頭，技術人員遠程操控，“國能海測1號”無人船載著重約300千克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。
據(jù)工程師介紹，“國能海測1號”的作業(yè)流程主要分為4個階段：任務規(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。
在任務規(guī)劃與準備階段，項目人員細致設定航行路徑、任務點及作業(yè)模式，檢查各設備的狀態(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。機器人根據(jù)任務需求執(zhí)行水下探測任務，如海纜探測、腐蝕檢測、地形地貌掃測等。完成任務后，機器人通過無人船的布放回收裝置返回船上。
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依據(jù)。
“國能海測1號”投運后，將顯著提升海上風電的運維效率與經(jīng)濟效益。下水實測數(shù)據(jù)顯示，探測平臺耗時從22天大幅縮短為2天至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±0.1米，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，確保每一臺風機安全穩(wěn)定運行。
責任編輯：沈馨蕊
