有了这种“大风车”,中国海上风电或将逆势崛起!

原创 樊天慧 华南理工大学船舶与海洋工程系副主任
《海上风电,大风刮来的清洁能源》

2016年,我博士毕业,当时我心中海上风电的种子已经开始开花结果。我下定决心,一定要投入到海上风电这个行业中来。

于是,我毅然决然南下,来到广州,来到华南理工大学,来到这个南海旁边的城市,把所有的科研精力、科研基础和科研方向全部都转移到海上漂浮式风电这个方向上来。

经过2016年、2017年的努力,在2018年,我们获批了一个非常重要的项目——海上浮式风电平台全耦合动态分析及其装置研发。这个项目的核心任务和目标就是要研发中国第一台漂浮式海上风力发电系统装备并进行应用示范。

任务和目标已经确定了,我们接下来要撸起袖子加油干。要做好漂浮式的开发,一定要明确固定式和漂浮式之间有什么本质的区别。

固定式就像一只两脚站立的土木建筑,它深深地扎入到海底,只受到风和波浪的作用。它更像我们常见的陆上建筑物,在抵抗风和波浪的过程中,依靠的是结构的变形。它相当于修炼了金钟罩、铁布衫的功夫:任尔东西南北风,我自岿然不动。

当然风和波浪也造成了很大的压力:就算你会金钟罩、铁布衫,拳头打在身上,它也疼啊。这也就是为什么随着水深的增加,固定式风电的成本会上升得这么快的原因。

而漂浮式是另外一种形式的结构:它由一个漂浮的浮体撑起了风车和浮体本身的重量,然后用锚泊系统,即图中的几条大绳子连接到海里。

漂浮式整体的系统都是非常柔韧的:波浪过来了,浮体就摇一摇;风吹过来的时候,在弹簧也就是在几条大绳子的牵引下动一动,这样以自身的运动来抵抗外部的风和波浪力的作用。就相当于修炼的是太极功夫,讲究的是卸力。

虽然风过来了,我被推走了、被打走了,但是身子就不疼,这也是为什么漂浮式这一形式随着水深的变化,成本增加并不明显的原因。

水中“不倒翁”的秘密 已完成:50%

知道了机理和要求,我们现在要开始进行一些设计工作。

首先我们要设计下边的大浮体。大家刚才也看到了,漂浮式海上风电就是典型的“头重脚轻”,看起来很容易倒。而且它本身一直是漂浮在水面上的,我们要确保它有足够的排水量,提供足够的浮力,这样才能把整体的风车和自身撑在水面上。

大的浮力才有调节的空间,才能让自身具备抗摇动能力。怎么设计它的抗摇动能力呢?我们要尽量地把重心放下,把浮心往上移,在水中打造一个“不倒翁”。水中“大柱子”的尺寸越大、淹没在水中的深度越深、它们之间的距离越长,它抗摇动的能力就越强。

那是不是抗摇动的能力越强,性能就越好?当然是否定的。如果它抗摇动的能力太强,就会和波浪力产生一个共振,这样会造成剧烈的运动,导致结构损坏。

因此,我们既要让它具备比较优秀的抗摇动能力,又不能强到与波浪力发生共振。经过团队的辛勤工作和奋斗,我们最终定格了漂浮式基础的形状,就和图中所示的一样。

设计好了浮体,下面我们要设计这几条大绳子,也就是锚泊系统。漂浮式风电到底需要什么样的大绳子?答案是“软硬适中”。

这条大绳子就像弹簧一样约束着我们的浮体运动,如果它太硬了,相当于没有弹簧卸力的作用,它还是容易受到破坏。

那把这条大绳子变得软一点,是不是就没有问题了?也不是,它的水平方向可能会和波浪力发生共振运动。

所以我们要把它变得更软一点。但是变得更软,也会产生一个问题:绳子越软,平台被吹出去漂移的距离就越远,这样电缆可能就会被破坏了。所以电缆也是控制绳子能有多软的关键因素。我们既要保证整体的绳子足够软,又不能让电缆被破坏,这就是设计大绳子的标准要求。

知道了标准要求后,我们要开始设计大绳子,首先要搞清楚它的机理。

虽然我们把它想象成一个弹簧,但它不是一个真正的弹簧,它是一个非常复杂的系统。绳子的长度、形状、布置方式,包括材质、重量、直径都对整体绳子的软硬有非常大的影响。

大家从右侧这幅图中可以看出,弹簧是线性的一条直线,然而大绳子是非常复杂的,是一直变化的一条曲线。那么这样复杂的系统,我们怎么样才能完成设计?实际上从全球范围来看,目前没有一个专业的商业软件能完成这项工作。

我们需要一位非常有经验的工程师,先选择一条大绳子,然后再不停地试错、改进,最后设计出来一个非常好的绳子。

而这些过程都是非常保密的,比如我们要向外国买一个大绳子的设计,他会给我们一个还不错的最后结果。中间是怎么调整的,为什么这么选,是没有人告诉我们的。

为了解决这个卡脖子的问题,我们专门研发了一个软件,它可以用计算机自动为我们寻找一个好的大绳子的设计方案。

这个软件可以直接输出绳子的长度、形状、布置方式;而且能确定绳子的材质、直径以及重量。这就完成了整个大绳子需要的一个设计。

“乘风破浪”的海上风电 已完成:70%

设计好了我们的大浮体和大绳子,下面要进行验证了。

为什么要进行验证?因为海上风电的建设成本非常高,风险也大。我们设计好之后,需要经过详细的验证,最终才能开工、施工和建造。

做实验的过程中,我们一定要严格考虑风和波浪的双重影响,为什么?

因为在波浪的作用下,平台就会开始摇晃,带动上面的风车也开始摇摆,这样风力就会产生一个比较复杂的变化。

风和波浪的联合耦合的影响,才能决定最终结构的安全,决定发电效率等一系列的问题。因此我们必须在模型试验的过程中,同时考虑风和波浪的双重影响。

模型试验是什么意思?就是把左图中那么大的大家伙,等比例缩小成实验室可以放下的这么小的小东西。当然缩尺的时候要参照一定的原则。

我们按照几何尺寸等比例缩小之后,会发现波浪力是准确地模拟了,但是风力由黏性力为主导,要遵循另一种等效的原则,否则风力就会产生一个变化。

如果我们直接按照几何尺寸等比例缩小,就会形成图中红色的曲线。但实际上我们最终要求的是上边黑色的实线,它们差距还是很大的。

因此,我们提出了一种新的实验室尺度的风机叶片的模型设计方法。通过这套方法,我们可以确保叶片的推力在全风速中,或者说在每一个风速的阶段都能够符合目标值,做到风的推力相似。可以说,这项技术在目前的世界范围内都是比较先进的。

设计好了,我们要开始实验了。上图展示的是我们做模型缩尺实验的一个日常发电的实验。

大家可以看到,风车这个时候是在不停旋转的,而整体平台的运动状态非常稳定。这就是真实的海域中,我们的风机平台在正常发电时的运动状态。

这个实验是我们模拟台风来袭时整体平台运动的状态,大家可以看到,这个时候风车已经停止了转动。

为什么会这样呢?因为如果在台风高强风速的情况下,风车还在旋转,就会有一个巨大的风推力,对发电机、整体结构和大绳子都会产生巨大的冲击,带来结构的安全问题。

因此在台风工况下,我们会停止旋转,把风车锁定。大家可以看到,这时大绳子和整个浮体的运动会变得更加剧烈。

经过模型试验,我们验证了之前设计的浮体、大绳子、整套系统都是没有问题的。那么接下来,我们就要进入施工建设的环节中,一起来看一下施工中的视频片段。

首先,我们把浮体的各个分段进行吊装和搭载,组成一个完整的浮体。组装完成之后,就要进行拖航,我们要把组装好的浮体滚装拖到半潜船上。接着,船驶入较深的水域,半潜船下沉,让浮体浮在水面上。然后利用拖船把浮体拖到和风车连接的码头。

浮体到达吊装的码头后,便要组装大风车。紧接着就要吊装塔筒,塔筒吊装完毕,我们要把风车连接到塔筒之上。浮体、塔筒和风车连接到一体之后,再把它们一体化拖航到我们海上风电厂的就位位置。

到达就位位置之后,要做的是把我们原来设计好的、已经加工好的、在位的大绳子连接到浮体之上。就位安装就是把大绳子连接到浮体的过程。

最终,2021年12月,全球首台抗台风型海上风力发电系统装备“三峡引领”号成功地并网发电了,单台机组每小时满发电量可以达到5500度,每年可为3万户家庭提供绿色的清洁能源。

未来单个海上漂浮式风电场的规模可能到300-500兆瓦,每小时满发电量可以达到30-50万度,每年可为150-300万户家庭提供绿色的清洁能源。

广东是用电大省,它的电能很多来自于西电东送。如果未来可以大规模地建设海上漂浮式风电场,我想这可能在很大程度上解决广东用电依赖的难题和窘境,同时也为祖国的碳中和、实现双碳目标提供一些助力和支持。

回首这几年的工作,在整个项目团队的精诚合作和团结努力下,我们完成了中国首台漂浮式风力发电系统装备的研制和应用示范,同时这也是全球首台抗台风型机组,我们把不可能变成了可能。

希望大家都积极投身海上风电事业,都有把不可能变成可能的勇气。

#明星[超话]##娱乐##故事[超话]#
节目上,汪涵主动和赵本山闺女套近乎:“我叫你涵涵吧。”球球却说:“我是社会你球姐。”汪涵意味深长地说:“您比我小整整24岁。”

赵本山和发妻没感情以后,就另娶了新欢,不久就有了一对龙凤胎,儿子叫赵一楠,闺女叫赵一涵,老来得子的赵本山对着两个孩子宠的不得了,尤其是闺女。

赵本山疼赵一涵的程度真是含在嘴里怕化了,捧在手里怕摔了,从小到大女儿提出的要求,赵本山都是能办就办,堪称溺爱。

2016年赵一涵扎进直播界,当起了网红,顶着“赵本山女儿”的光环,她每场开播都赚得盆满钵满,一场下来赚个几百万都喝水一样。

因为爹是赵本山,娱乐圈里的人都给赵一涵三分薄面。

看闺女在直播界混得不错,赵本山打算让她上电视再增加些曝光率,于是就让她参加了《天天向上》,拜托汪涵老弟多多照顾,提携自己的女儿。

不过赵本山应该没想到,自己的好闺女上《天天向上》根本不是当嘉宾,而是“提携”汪涵去了。

在录制中,汪涵看在赵本山的面子上,主动和赵一涵套近乎,说:“我叫你涵涵吧,这样听起来比较亲切。”

赵一涵也许是第一次上电视,非常激动,直接来了句:“我是社会你球姐,你球姐,你就叫我球姐吧!”

饶是见惯大场面的汪涵也被赵一涵的情商震慑住了,停了一下,汪涵收了笑容,意味深长地说:“您是90后,比我小24岁,小整整两轮。”

被年长的人用“您”称呼,小辈多少要有表示,但赵一涵却不,听完汪涵的话她没有任何反应,依然我行我素,执意要汪涵叫她球儿姐。

汪涵的脸色很不好看,但碍于直播和赵本山的面子,也不得不把这场节目做下去,不过自从这句“社会你球姐”说出口后,赵一涵的综艺之路被彻底堵死。

哪家综艺会自损名声请这样目无尊长、得意猖狂的嘉宾呢?

兴许赵本山私下和汪涵道过歉,说赵一涵年纪还小不懂事云云,但说出的话可就再也收不回来了,节目播出后,汹涌的舆论给本山传媒造成了极大压力。

操心的老父亲也时常在家批评赵一涵情商低,得罪了一大票人而不自知。

同为星二代,赵一涵和郭麒麟的品德修养高下立判,和赵本山的溺爱不同,郭德纲对郭麒麟的教育是以“打击”为主。

郭德纲也承认自己的教育方法过激,幸好郭麒麟是个心术正的孩子,否则早就跟自己对着干了,虽然郭麒麟的少年时期被打压的厉害,但如今他在娱乐圈里能顺风顺水,和当年郭德纲的严格教育是分不开的。

郭德纲最常挂在嘴边的一句话就是:“我把郭麒麟在家骂透了,他知道怎么接人待物,办事说话,以后自己再出去就不挨骂了。”

俗话说,“富养女儿,穷养儿子”。但这个“富养”不仅是给女儿提供优渥的生活,还要充盈她的精神世界,否则养出来的孩子多半概率是金玉其外败絮其中的花瓶。

穷养儿子,也不是让儿子穿得破衣烂衫,而是要让小男子汉理解何为“穷且益坚,不坠青云之志”。

今时今日来看,郭德纲的决定是对的,在郭麒麟频繁参加节目的那几年,他的存在令其他嘉宾如沐春风,各种难回答的话题在郭麒麟嘴里都合理。

因此圈内前辈们都对郭麒麟有很高的评价,例如陈道明、宋丹丹提起郭麒麟时都是赞不绝口,和一登场就得罪前辈的赵一涵来比,郭麒麟简直是人精一样的存在。

生子当如郭麒麟,不外如是。

什么时候做窝沟封闭最好?这三个时间段千万不要错过#窝沟封闭# #龋齿# #微博亲子季#

很多人都会对牙疼有种深深地恐惧感,毕竟牙疼不是病,可是疼起来是真要命呀。也因此,很多家长们都很重视孩子的口腔问题,希望孩子能够从小就有一口好牙。确实,预防蛀牙需要从孩子抓起。有些家长会通过给宝宝的牙齿“涂氟”来预防龋齿,不过除此之外,还有一个方法值得尝试,那就是窝沟封闭。

▶什么是窝沟?
家长应该都知道, 牙齿是分为两种的,一种是前面的“门牙",另一种则是后面的“大牙”。在孩子换牙前,“大牙”也被称为乳磨牙。

宝宝乳磨牙的咬合面等部位并不是光滑如纸的。在牙尖之间,会出现一些凹陷的沟壑,而这些,就被称为“窝沟”。如果没有做好清洁,那么这些窝沟的缝隙就可能会塞满食物,久而久之就会变黑导致蛀牙。别看这些窝沟看上去好像只在牙齿的表层,一点也不深。但其实,窝沟的形态比我们通过肉眼看到得更深、更复杂,甚至有可能达到牙釉质层的深部。
这也是为什么,世界卫生组织会推荐通过使用窝沟封闭,来帮助孩子保护他们刚刚萌出的“乳磨牙”。

▶窝沟封闭又是什么呢?
它指的是在不磨除任何牙体组织的情况下,通过在牙面较深的窝沟处涂上一层“封闭剂”,达到将窝沟填平的效果,以此避免细菌侵蚀牙齿。

有些家长会担心,窝沟封闭安不安全?在这个过程中,宝宝会不会感觉不舒服?其实,家长们可以放心,窝沟封闭一般都是采用树脂材料,不会给宝宝的口腔带来额外的刺激。而且,窝沟封闭采用的是无创技术,整个操作过程中,宝宝都不会感受到疼痛感,相较于补牙而言,更易于宝宝接受。

窝沟封闭最大的好处,就是等同于给宝宝的乳磨牙穿上了一层“防护衣”,既可以阻断外来细菌的入侵,又可以隔绝牙齿内部原有细菌的营养来源,内外结合,更有效得起到了预防蛀牙的作用。

▶什么时候给宝宝做窝沟封闭最好呢?
一般来说,越早给宝宝做窝沟封闭越好,这样,才能尽早地保护宝宝的牙齿。不过,家长们还是要等到宝宝的乳磨牙完全萌出后,才可以哦。根据宝宝的出牙阶段,建议以下三个年龄段去做窝沟封闭:

✔3-4岁左右
通常情况下,窝沟封闭的操作需要隔绝口腔的唾液环境。因此,我们建议宝宝的乳磨牙完全萌出以后才能做,一般也就是两岁半到三岁左右。不过,考虑到宝宝的配合程度,3-4岁是比较合适的年龄。

当然,主要还是要看宝宝的牙齿状况。如果宝宝口腔内龋病高发,1岁多的时候,口腔内就有好几颗蛀牙。那么,就建议可以在乳磨牙萌出时,立刻用亲水性的材料进行窝沟封闭,不需要等到3岁。

✔6-7岁左右
有些家长会觉得,乳磨牙都是要换的,没有必要做窝沟封闭,那么,在这个时间段,一定要给孩子补上。

为什么这个时间段这么重要呢?因为在这个时候,孩子的六龄齿长出来了。六龄齿,又称为第一恒磨牙,是萌出最早的恒牙,会陪伴孩子一生。不仅萌出得早,它还是恒牙列中最强壮的:牙尖最多、牙冠最大、咀嚼面积也最宽、承担的咬合力和咀嚼功能都比其它恒牙大。可见,它是所有牙齿中,功能最强大的牙了,一定得好好保护。

✔11-13岁左右
有些家长可能会懊恼,孩子已经过了7岁了,是不是就不能补救了?那么当孩子11-13岁的时候,赶紧安排上吧,

这个时候段的孩子,基本上已经全部换完牙齿了,第二恒磨牙和前磨牙都长出来了,也是做窝沟封闭来保护牙齿的好时机。需要提醒的是,做窝沟封闭并不是磨牙们的专属福利,其他的牙齿有需要也可以做窝沟封闭。

比如有的孩子的门牙内侧面的窝很深或者有些牙齿会出现一些特殊的裂隙结构,清洁起来比较困难,这些情况下,也可以考虑做窝沟封闭,具体可以去医院的口腔科就诊。

▶所有的孩子都需要去做窝沟封闭?
并不是所有的孩子,都需要做窝沟封闭的,主要还是看孩子的牙齿发育情况。

如果孩子在牙齿萌出2年内没有蛀牙,或者是蛀牙低风险,比如:日常饮食中含糖量很低、每天使用含氟牙膏刷牙或牙表面涂氟等,都可以不用做窝沟封闭。如果家长们不放心,可以带孩子去医院口腔科,或者是专业的牙医处,来综合评估口腔情况,再来决定是否需要做窝沟封闭。

做了窝沟封闭,也不代表就一劳永逸了。家长们还是要督促孩子日常做好刷牙和口腔的清洁,因为窝沟封闭只能预防窝沟面被细菌侵蚀,牙齿还有前后的光滑面和牙缝间的邻接面,这些地方如果口腔卫生做得不好,依然会形成蛀牙。

除此之外,窝沟封闭做完后,需要定期复查,一般半年复查一次,来检查封闭剂是否有脱落,有脱落的话需要重新封闭。


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