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。

来自专栏：万千资讯

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网曝山西怀仁市中芦煤业非法生产瞒报事故 监管为何失声？

07-20 18:33阅读 8



山西怀仁中芦煤业

日前，山西省朔州市一位举报人向媒体披露：他从2022年3月21日起，先后向怀仁市应急管理局和朔州市12350实名举报了山西仁怀中能芦子沟煤业有限责任公司(以下简称中芦煤业)瞒报安全生产事故和井下8号煤层非法生产情况;至今百日已过，市县两级安全监管部门未予答复;更为吊诡的是，举报人反被中芦煤业意外约谈，要求停止举报。对此，举报人呼吁媒体曝光当地两级监管部门懒政失职、违法失责、不作为，以引起上级重视调查整改中芦煤业长期存在的安全隐患问题。



死者父母讲述事故情况视频截图



死者生前的家



死者抢救医院



死者遗体存放殡仪馆大门

煤矿瞒报死亡事故牵出非法生产

2022年3月19日中午，怀仁市中能芦子沟煤矿井下发生一起安全生产事故;有矿工证实：该起事故造成文佩亮(音)皮带队一名工人在作业时掉落摔死。

据举报人实地调查：死者杨福泉(音)，48岁，怀仁市新家园乡北辛村人，父母健在，有一哥一姐三兄妹，其兄叫杨总全;有一儿一女两个孩子，大的19岁，小的8岁。孩子尚小，家里突然失去顶梁柱;父母白发人送黑发人，不胜悲凉。

死者父母、姐夫告知举报人：杨福泉(音)在该矿工作10来年了，以前是别的工种，去年后半年才干的皮带工。有知情矿工叙述，事故发生在两部皮带交接处，由于煤块大，卡在皮带头上，造成后面煤淤积。他用撬杠捅煤块时，不慎从高处掉落，头着地了，造成头部多处受伤，一个胳膊骨折。

事故发生后，矿上负责人把伤者送医抢救，伤者在仁怀中医院不治身亡，随后拉到殡仪馆存放。死者家属是下午1点多接到的通知，直接去的殡仪馆见的遗体。在殡仪馆给死者换衣服时，看到死者头上、后背多处有伤。矿上把家属安排在怀仁市一家宾馆入住后，交由矿上劳保部门出面协商赔偿事宜。死者家属表示，没有相关部门找他们调查事故情况，赔偿也还没有定论。

另有矿工还反映：

2021年2月27日发生一起井下安全事故，造成一名矿工韩勇军当场死亡，事故发生后矿方将死者运往外地，然后和死者家属私下进行商量赔偿后将事故刻意瞒报。矿方与死者家属协商赔偿300多万元，安排死者儿子大学毕业后进入煤矿工作，按科级干部工资发放。

2020年，该矿地面车间还发生过一起触电事故，造成一名工人被电死。事故发生后，矿方负责人与死者家属协商赔偿了事。

2018年4月报道，山西怀仁芦子沟煤业发生一起安全生产事故涉瞒报。报道称时年4月26日上午10时许，该煤矿发生一起地面安全生产事故，事故致一工人死亡(40岁的机电工马宝华被660伏高压电击中死亡)。

多名矿工表示，以上事故发生后，矿上都没有停产整顿，也就是说安全事故没有上报给政府监管部门，可见该矿瞒报安全事故已是常态。

同时，还有多位矿工向举报人反映：该矿井下8号煤层属于非法生产，存在重大安全隐患。该生产面全部是外包用工，工人下井都不佩戴定位卡;而其它煤层合法生产面工人，每个人下井都要佩戴定位卡。

应急局一领导涉泄露举报人信息

后经举报人调阅资料发现：该矿8号煤层生产没有取得合法合规手续。其中山西省能源局于2020年1月8日，作出《关于山西怀仁中能芦子沟煤业有限责任公司矿井技术改造项目开工建设的批复》，明确山西怀仁中能芦子沟煤业有限责任公司，是山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导小组办公室以晋煤重组办发〔2009〕11号文批准的兼并重组煤矿。该矿井田面积17.0557km2，为证照齐全的生产矿井，批准开采3号、5号煤层，设计生产能力为300万吨/年;为解决运输系统复杂、巷道断面变化多问题，2019年4月28日，以怀中芦煤〔2019〕31号文件，批准《可行性研究报告》;同年8月23日，山西省能源局以晋能源审批发〔2019〕31号文件批准初步设计;同年10月17日，山西煤矿安全监察局以晋煤监安二许〔2019〕117号文，对安全设施设计进行了批复：“经审查，同意你局意见，山西怀仁中能芦子沟煤业有限责任公司矿井技术改造项目可于2020年1月8日开工建设，建设工期27.6个月。”显然，批复里技改项目不包括8号煤层。

举报人还注意到，2020年5月31日，朔州煤矿安全监察局对中芦煤业(矿 井)检查发现，该矿存在特种作业人员未持证上岗作业、提供虚假情况等四方面问题，遂依法依规对中芦煤业作出行政处罚决定，分别给予警告、暂扣安全生产许可证、合并罚款人民币贰拾伍万元。可见，该矿安全管理不达标并非今日始。

为及时制止该矿8号煤层违法生产，消除重大安全隐患，调查处理该矿瞒报安全事故死亡人员事实，追究相关人员责任，2022年3月21日，举报人通过邮箱向怀仁市应急管理局，实名举报了“怀仁市中能芦子沟煤业3月19日瞒报死亡事故、井下8号煤层非法生产等多项违法情况”。3月22日中午，有矿工向举报人证实，该矿还在正常生产，没有政府监管部门介入安全事故调查。随后，举报人再次把中芦煤业违法情况通过邮箱，向朔州市安委会做了实名举报。

3月30日，中芦煤业李书记突然电话联系举报人表示要约见。

3月31日，举报人与李书记见面后被告知：死者不是安全生产事故死的，是病亡。至于8号煤层生产面，我们老总这两天也在开会，正计划关闭8号生产面呢!还说那是一个领导的关系弄的，矿山几百号工人指着要生活，希望不要再举报了。

举报人硬刚煤矿违法生产 监管为何失声

举报人向媒体表示，他没有接受矿上李书记的警示，决定硬刚到底。坚信正义终会压倒邪恶。

随后，举报人多次致电怀仁市应急管理局索要举报答复，工作人员告知“不知道，要联系领导看如何回复。”再联系朔州市12350举报电话，索要安委会举报回复。工作人员告知已经有怀仁市中芦煤业的回复，称死者是病死的，不是安全生产死亡事故，不存在瞒报。而且8号煤层也没有投入生产，不存在定位卡问题。当时举报人就质疑：为什么答复不是市、县两级监管部门，而是被举报单位回复的?如此回复举报人是否合法合规?对举报人提出的质疑，工作人员回答可再次派单处理。

至7月6日，举报人再次致电12350索要举报答复时，工作人员告知没有回复。

从3月22日举报到7月16日，100天时间内，举报人没有接到过朔州市、怀仁市两级监管部门任何调查人员的协查电话，更没有让其提供举报证据。按要求接举报3个工作日就要回复。为何两级监管部门对举报事实充耳不闻、视而不见，装聋作哑，压而不查，直至失声，个中原因不得而知。

举报人在整理举报材料时也注意到，2021年11月，山西省应急管理厅督查组，在山西怀仁现场检查发现，中能芦子沟何家堡煤业、怀仁峙峰山吴家窑煤业两矿存在隐瞒采掘作业地点及场所的重大事故隐患，责成朔州市应急管理局对两矿安全生产许可证进行了暂扣。2021年11月30日，朔州市应急管理局专门发文通知怀仁市应急管理局地方煤矿安全监督管理局，要求加强对两座煤矿企业安全生产许可证暂扣期间的安全监管，严格按照相关法律法规要求，严禁煤矿企业违法违规组织生产。前事不忘，后事之师。举报人质疑，难道只有省级督查组发现的违法生产问题，朔州和怀仁两级煤矿安全监管部门才买账、才贯彻“双严”标准，加强属地煤矿违法生产的监管吗?

举报人最后向媒体表示， 此前已通过山西省应急管理厅厅长邮箱，再次举报了中芦煤业违法生产、瞒报死亡事故情况以及朔州、怀仁二级安全监管部门不作为问题。上级主管部门能否对中芦煤业违法行为展开调查、亮剑整改、早日排除重大安全隐患，能否对朔州、怀仁两级安全监管部门不作为问题调查问责?我们将继续关注!　

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发布于 河南

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