編者按：今年6月8日是第十八個(gè)世界海洋日暨第十九個(gè)全國(guó)海洋宣傳日，今年的活動(dòng)主題為“守護(hù)蔚藍(lán) 向海圖強(qiáng)”。

浩瀚海洋，蘊(yùn)藏著豐富的資源。本版推出特別報(bào)道，聚焦沿海地區(qū)的積極探索，展現(xiàn)海洋科技在保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境、推進(jìn)資源可持續(xù)開發(fā)利用、助力生物多樣性保護(hù)中發(fā)揮的重要作用。

全球首臺(tái)20兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組在福建并網(wǎng)發(fā)電

提升海洋資源利用效率

本報(bào)記者 施 鈺

福建漳州市漳浦縣海域，海風(fēng)強(qiáng)勁吹拂，一座174米高的“大風(fēng)車”上，3支147米長(zhǎng)的葉片緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)，掃風(fēng)面積足有10個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)那么大——這就是全球首臺(tái)20兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組。

今年2月，該機(jī)組成功實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，在額定工況下，該機(jī)組單機(jī)年發(fā)電量預(yù)計(jì)超8000萬(wàn)千瓦時(shí)，可滿足約4.4萬(wàn)戶家庭一年用電需求。該機(jī)組實(shí)現(xiàn)了全產(chǎn)業(yè)鏈自主可控，關(guān)鍵部件100%國(guó)產(chǎn)化，由中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)有限公司與金風(fēng)科技股份有限公司聯(lián)合設(shè)計(jì)、建造和示范應(yīng)用。

海風(fēng)浩蕩，風(fēng)能資源充沛?！案＝ㄊ呛Ｉ巷L(fēng)能資源的‘富礦’區(qū)域，受狹管效應(yīng)影響，福建海域風(fēng)電設(shè)備年等效利用小時(shí)數(shù)全國(guó)領(lǐng)先。”三峽集團(tuán)福建分公司計(jì)劃發(fā)展部主任楊德說，“此次選擇的海域風(fēng)速常年較高，能有效檢驗(yàn)這臺(tái)示范機(jī)組的可靠性?！?/p>

風(fēng)大，對(duì)發(fā)電是好事，對(duì)安裝施工而言卻是挑戰(zhàn)。三峽集團(tuán)福建分公司生產(chǎn)管理部高級(jí)主管張程遠(yuǎn)介紹，安裝葉片時(shí)，作業(yè)人員身處174米的高空，147米長(zhǎng)的葉片被吊裝至同樣高度，葉片在空中不停擺動(dòng)。在此環(huán)境下，工人要將葉片上的200顆螺栓逐一精準(zhǔn)插入風(fēng)機(jī)機(jī)艙輪轂的孔洞，誤差不能大于2毫米。

這臺(tái)“大風(fēng)車”，其安裝依靠施工團(tuán)隊(duì)的精細(xì)高效執(zhí)行，也離不開各類海洋裝備的強(qiáng)力“托舉”。2000噸自升式海上風(fēng)電安裝平臺(tái)“大橋海風(fēng)”號(hào)進(jìn)行風(fēng)機(jī)運(yùn)輸、安裝一體化施工；水下機(jī)器人實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，輔助風(fēng)機(jī)底座的鋼管樁與導(dǎo)管架在海面下精準(zhǔn)對(duì)接；葉片安裝時(shí)，也有高精度定位及牽引系統(tǒng)實(shí)時(shí)校準(zhǔn)葉片空中姿態(tài)……

作為綠色電力的重要供給，海上風(fēng)電機(jī)組在安裝與運(yùn)行中也注重綠色發(fā)展。

更大功率的機(jī)組帶來直觀的經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益。相比16兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組，應(yīng)用20兆瓦機(jī)組的風(fēng)電場(chǎng)可減少25%機(jī)位點(diǎn)，顯著降低用海面積和成本，同時(shí)發(fā)電效率提升5%，綜合推動(dòng)項(xiàng)目度電成本下降5%—8%。

“在20兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組上，我們首次使用了海水冷卻技術(shù)?！睆埑踢h(yuǎn)介紹，過去大多采用空冷或特殊液體冷卻電機(jī)設(shè)備，不僅消耗電能，還會(huì)占用較大機(jī)艙空間，而該風(fēng)電機(jī)組直接抽取海水通入管道實(shí)現(xiàn)機(jī)艙降溫，為機(jī)頭減重超15噸，節(jié)約機(jī)艙空間超18%，并有效提升發(fā)電量和變流器、齒輪箱、主軸承等大部件的使用壽命。

有趣的是，在實(shí)際使用中，張程遠(yuǎn)還發(fā)現(xiàn)，很多海洋生物把風(fēng)電機(jī)組的水下導(dǎo)管架當(dāng)成了棲息地。

“目前，我們正在探索風(fēng)電設(shè)備與深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖設(shè)備的融合?！闭雇磥?，楊德期待，通過風(fēng)電設(shè)備持續(xù)創(chuàng)新，進(jìn)一步提升海洋資源利用效率，“海上風(fēng)電平臺(tái)還可以和制氫、制氨、算力中心等融合，實(shí)現(xiàn)資源利用的多方共贏”。

水下機(jī)器人助力海南珊瑚養(yǎng)護(hù)

呵護(hù)海洋生態(tài)系統(tǒng)健康

本報(bào)記者 董澤揚(yáng)

“唰……”在海南陵水黎族自治縣分界洲島附近海域，一臺(tái)明黃色的水下機(jī)器人正開足馬力，在水波涌動(dòng)的海面上劃出長(zhǎng)長(zhǎng)的尾波。抵達(dá)目標(biāo)區(qū)域后，機(jī)器人潛入水下，沒了蹤影。岸上，海南熱帶海洋學(xué)院副教授葉旭東正熟練地操作手柄。這臺(tái)能自由上浮下潛、橫滾俯仰的全姿態(tài)水下機(jī)器人，成了守護(hù)這片“海底花園”的新“園丁”。

緩慢下潛，水下機(jī)器人懸停在目標(biāo)珊瑚礁上方。避障聲吶等設(shè)備幫助機(jī)器人靈活避開各種障礙。打開燈光、錄制視頻，數(shù)據(jù)通過零浮力電纜回傳，海底景象在屏幕上實(shí)時(shí)呈現(xiàn)：鹿角珊瑚隨著暗流輕輕搖曳，更有魚群不時(shí)亮相。

“和我們背著氧氣瓶下潛相比，水下機(jī)器人待的時(shí)間更久，對(duì)珊瑚礁環(huán)境的擾動(dòng)也更小?！比~旭東輕推操縱桿，屏幕上下潛深度、航向角度等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)變化。原有的珊瑚礁、新移植的珊瑚斷枝……珊瑚狀態(tài)一目了然。數(shù)據(jù)顯示，分界洲島周邊海域珊瑚覆蓋率達(dá)30%—40%。在眾人的共同守護(hù)下，這片水域更顯生機(jī)。

視線往南，海南三亞市蜈支洲島海域也有這款水下機(jī)器人的身影。與布設(shè)在海底各處的攝像機(jī)一道，水下機(jī)器人搭載的傳感器與載荷，正繪制出這片“海底花園”的精細(xì)景致。人工魚礁、火山石平臺(tái)等構(gòu)成的棲息地，既讓移植的珊瑚植株自在生長(zhǎng)，也讓水下景觀更具觀賞價(jià)值。棲息于珊瑚叢間的硨磲、穿行其間的游魚，動(dòng)靜相宜。

“以前只能靠肉眼看，現(xiàn)在能用機(jī)器人拍、用人工智能來‘算’?！焙Ｄ洗髮W(xué)教授、海南省現(xiàn)代化海洋牧場(chǎng)工程研究中心首席科學(xué)家王愛民介紹，借助水下機(jī)器人收集的大量圖像和數(shù)據(jù)，經(jīng)由人工智能模型辨認(rèn)、分析，可制作出立體、動(dòng)態(tài)的珊瑚“地圖”，為短期抽樣調(diào)查和長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供便利，是珊瑚礁生態(tài)保護(hù)的“好幫手”。

科技范不只在監(jiān)測(cè)，更貫穿于珊瑚修復(fù)的全周期。

種珊瑚，先育苗。當(dāng)?shù)乜蒲袌F(tuán)隊(duì)采用室內(nèi)育苗技術(shù)，提供適宜的溫度、光照、水流和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，營(yíng)造適合珊瑚種苗生長(zhǎng)的“小氣候”。在新的培育條件下，科研人員繁育出近60萬(wàn)株珊瑚苗。

育成的珊瑚苗如何入海？無(wú)人機(jī)將珊瑚苗圃架吊起，放至目標(biāo)海域，既提高效率，又能減少對(duì)珊瑚苗的損傷；水下機(jī)器人在海底穿梭，伸出機(jī)械臂將種苗固定在人工礁體上。王愛民介紹，通過優(yōu)化珊瑚種植密度、模擬自然礁體結(jié)構(gòu)，蜈支洲島近岸海域活珊瑚覆蓋率從不足15%提升至37.08%，目前已記錄到110余種造礁石珊瑚、超260種魚類。

監(jiān)測(cè)完畢，全姿態(tài)水下機(jī)器人逐漸上浮，露出水面。產(chǎn)品研發(fā)方、青島羅博飛海洋技術(shù)有限公司總經(jīng)理劉虎介紹，在海南，企業(yè)研發(fā)的產(chǎn)品能在海洋牧場(chǎng)、珊瑚養(yǎng)護(hù)等場(chǎng)景中得到檢驗(yàn)，用戶反饋也能助力產(chǎn)品提質(zhì)升級(jí)、迭代更新。

隨著環(huán)境變化，機(jī)器人“園丁”也變得更“聰明”?！盎谝咽占膱D像數(shù)據(jù)，我們正開展大模型訓(xùn)練，讓水下機(jī)器人能快速識(shí)別珊瑚和魚類，進(jìn)一步分析海洋生境的健康程度。”劉虎說。

如今，水下機(jī)器人定期下水進(jìn)行勘察?！拔磥砩汉鹘副Ｗo(hù)需要更‘聰明’的技術(shù)手段，我們將推動(dòng)水下機(jī)器人、水下定位監(jiān)控等協(xié)同應(yīng)用，呵護(hù)海洋生態(tài)系統(tǒng)健康。”王愛民說。