面向2040年的中国海洋工程科技发展战略

摘要:海洋科技水平是衡量一个国家科技实力的重要标志,在全球绿色能源低碳转型的大趋势和“双碳”目标引领下,海洋能源资源成为保障中国能源安全的重要增长极。选取海洋领域具有代表性的6个子领域,通过综合分析工程科技发展态势、发展需求与挑战,运用技术预见战略研究方法,结合经济社会发展愿景,创新性地凝练出了10项关键技术、10项共性技术和3 项颠覆性技术,提出了具备先进的自主的海洋装备和技术体系、提升海洋能源和资源绿色开发能力、建立海洋安全和战略利益技术保障体系“三位一体”的2040年中国海洋工程科技发展战略框架,以及6项海洋科技重大工程:海上能源综合开发示范、全球智能空天地海一体化海洋信息组网、海洋矿产资源绿色开发、海洋环境全方位监测组网建设、极地与大洋公海生物资源开发和中国海洋专属经济区渔业绿色开发。研究建议:加强海洋工程科技领域的顶层设计,做好统筹规划;发挥体制机制优势,实现产学研用一体化集成应用;强化自主创新,形成技术装备高质量发展;深化国际交流与合作,提升国际话语权;创新海洋人才体制机制,加强人才培养和成果转化;加大研发投入,把握跨越式发展新机遇,助力中国早日实现海洋强国的宏伟蓝图。

系泊锚在海上浮式风机中的应用

摘要:综合调研现有海上浮式风机的种类、特征和系泊锚的基本情况,对于现有浮式风机常用的吸力锚、拖曳锚、重力锚在实际工程中的应用、设计施工考虑要点、优势与局限性进行分析。结果表明,深吃水立柱式(Spar)结构配吸力锚、半潜式结构配拖曳锚、张力腿平台(TensionLegPlatform,TLP)结构配重力锚是目前常用的配套形式,其中半潜式结构配拖曳锚认可度最高。上述结果可为我国海上浮式风机系泊锚型的选取与设计提供相应的参考依据。

沿海滩涂大型光伏电站施工关键技术

摘要:[目的]为解决沿海滩涂光伏电站建设受海水涨落潮影响明显,浅水与露滩环境交替,加上海底表层被深厚淤泥层覆盖,给光伏电站建设带来的诸多困难:物料输送困难,可用窗口期短;滩涂打桩施工可用工器具受限;光伏支架及组件安装人员无落脚点,效率低下,人员安全无法保障;海陆施工模式均不可用。[方法]针对以上问题,研发出了适用于这种滩涂环境的物料运输模式,小型浮船打桩与水挖机打桩相结合的打桩模式,利用悬吊平台进行光伏支架及组件的安装模式。[结果]现场应用结果表明,通过应用这一套施工模式,安全高效,有效保证了电站建设的顺利进行。[结论]这种沿海滩涂大型光伏电站施工技术取得了良好效果,值得推广。

海洋环境中金属材料微生物腐蚀研究进展

摘要:海洋环境中由微生物导致的金属腐蚀一直是研究和关注的焦点。海洋环境中微生物种类繁多,各微生物之间的相互作用对腐蚀的影响程度不同。混合微生物的腐蚀机制往往与单一微生物腐蚀存在差异,仅用单一微生物的腐蚀过程很难全面说明实际发生的腐蚀情况。深入研究不同微生物之间对金属材料的协同腐蚀作用已成为海洋微生物腐蚀领域的重要方向。本文全面总结了在海洋环境中典型的硫酸盐还原菌(SRB)、硝酸盐还原菌(NRB)、以及铁氧化菌(IOB)等几种微生物腐蚀机制以及它们对金属材料腐蚀的研究进展。综合评述了SRB与其他微生物共存时对金属材料腐蚀产生的协同或拮抗效应,并且全面归纳了IOB、NRB等与其他微生物共存时对金属材料腐蚀产生的不同影响。最后,提出了海洋环境下金属材料微生物腐蚀未来研究的方向和建议,旨在为该领域的研究工作提供新的启发和方向,认识微生物腐蚀的本质,从而开发出更有效的防腐措施。

基于数字李生技术的南海深水导管架平台健康管理系统中国海洋平台

摘要:针对南海深水导管架平台,从健康管理系统设计关键技术方面进行阐述与深入研究,提出适用于深水导管架平台系统设计的总体思路与具体技术路线,并对综合监测子系统和数字李生子系统的设计开发方案进行阐述。为南海深水导管架平台的运营和维护提供更有效的方法和工具,有助于提高海洋油气生产的安全性、可靠性和可持续性。

多源数据下CNN-EMD海上风电齿轮箱诊断

摘要:[目的]由于海上复杂海洋环境下瞬态机械振动与渐进磨损过程的复杂耦合,海上风力发电机齿轮箱的精准故障诊断仍具挑战。海上风电场景中,齿轮箱不仅承受交变载荷和复杂振动,还应对高湿度、高盐雾腐蚀及波浪载荷冲击等特殊工况,导致故障机理更复杂、早期故障特征更隐匿。[方法]提出一种融合经验模态分解(EMD)与卷积神经网络(CNN)的双模态深度学习框架,协同处理振动信号与油液颗粒数据。该方法将非平稳振动信号分解为本征模态函数(IMFs),从中提取时域-频域-非线性混合特征;对油液颗粒数据进行统计趋势分析与磨损形貌表征。通过时间同步和特征融合策略,弥合高频振动数据与低频油液数据的时间尺度差异,联合特征输入双通道CNN 架构进行跨模态学习。[结果]仿真数据验证表明:该方法诊断准确率达92.5%,显著优于支持向量机(85.2%)和反向传播神经网络(88.7%)。[结论]研究可为海上可再生能源系统的多传感器数据融合提供可行方案,有效解决实际海上风电场运行中的异步监测和复杂工况适配难题。

海洋能利用技术发展现状与关键技术难题

摘要:[目的] 为加快推进能源结构绿色低碳转型,[方法] 针对海洋能利用技术领域内的热点问题,对海洋能利用技术的发展历程和技术特点进行评述,并对我国海洋能利用技术的关键技术难题进行总结。[结果] 分析表明:高成本、低效率以及复杂的载荷系统、恶劣的海洋环境是制约海洋能利用技术商业化发展的关键因素,大型化、规模化、深远海化、智能化及与其他海洋产业融合发展是未来海洋能发展的重要趋势。[结论] 研究成果可为海洋能利用技术的发展提供一定参考。

海上光伏发展的关键技术挑战与多模式融合趋势

摘要:[目的] 为系统评估海上光伏的规模化与商业化潜力,[方法] 基于对国内外典型工程案例与最新研究文献的综述,从技术、工程与政策等多个维度进行综合分析。系统梳理海上光伏的发展现状,剖析关键技术挑战并展望融合趋势。[结果] 研究表明:海上光伏已从概念验证步入工程示范,固定式与漂浮式技术路线并行,且在“风光同场”和“渔光互补”等融合模式中展现出巨大潜力,但其发展仍严峻受制于严苛海洋环境适应性、系统可靠性、高成本等核心挑战。[结论] 未来须加强关键技术攻关、政策协同与多产业融合,推动海上光伏向深远海、规模化、智能化方向发展,助力能源结构转型。

海洋环境用摩擦纳米发电材料的制备及输出特性

摘要: 针对胜利海域环境特点,以四氟乙烯(TFE)和六氟丙烯(FEP)共聚物作为摩擦纳米发电机(TENG)的核心功能材料,系统优化了TENG装置的关键结构参数,并研究了该装置在海洋环境中的能量转换效率和输出稳定性。结果表明:摩擦纳米发电装置的最优结构参数为倾斜角30°,间隙距离10 mm;当环境湿度为40%、驱动频率为8 Hz、驱动压力为5 kPa时,FEPTENG输出信号最强(开路电压为300 V,短路电流为50 μA);随着负载电阻的增大,FEPTENG的输出功率密度先增大后减小,当负载电阻为5 MΩ时,FEP-TENG的输出功率密度最大(12 208 mW/m2)。

奥氏体不锈钢在海水环境中的腐蚀疲劳裂纹扩展行为

摘要:研究了304,316和321不锈钢在室温~80℃的空气和海水中的腐蚀疲劳裂纹扩展行为。结果表明:三种不锈钢在海水环境中的腐蚀疲劳裂纹扩展速率明显高于在空气中的,这是由于腐蚀环境中的氢致开裂和阳极溶解对裂纹扩展起加速作用。海水对材料疲劳行为的加速作用与测试参数有关:应力强度因子幅值越小、加载频率越低,腐蚀加速作用越明显。基于Paris公式对裂纹扩展速率进行分析,结果表明,材料在室温~80℃海水中的腐蚀疲劳裂纹扩展速率符合Paris公式。