低碳含Cu海洋工程用钢的研究及发展

摘要:在钢中加入Cu元素可以显著提高钢的强度、耐蚀性能和抗疲劳裂纹扩展能力,并保持其优良的低温韧性和焊接性能。我国对低碳含Cu海洋工程用钢的研发比较滞后,需从其成分设计入手,研究Cu与其他元素相互作用对钢综合力学性能的影响。对目前低碳含Cu海洋工程用钢的有关研究进行了归纳和分析。概述了低碳含铜海洋工程用钢的发展历程,介绍了Cu析出相的晶体结构演变,Cu对钢力学性能、焊接性能和耐腐蚀性能的影响以及富Cu团簇析出的成分演变,最后指出了未来低碳含Cu海洋工程用钢的研究方向。

海洋防污涂层研究进展

摘要:海洋生物污损频繁附着于海上设备表面造成设备损坏,严重影响海洋资源的开发,已成为海上设备亟需解决的重要难题。开发高效实用的防污手段一直是国内外海洋防污领域的研究重点,在多种防污手段中防污涂层因其防污效果出众、操作便捷等优势备受欢迎。介绍了传统防污涂层和新型防污涂层的研究进展,归纳了不同涂层的防污体系和研究现状,分析了各类涂层的防污机制,讨论了不同涂层的防污性能,系统阐述了各种涂层的防污特性和待解决的难题,最后提出协同防污策略的重要性,并展望了未来海洋防污涂层的发展方向。

深海科技前沿探索与展望

摘要:深海是生命的秘境、资源的宝库和国家安全的屏障,是人类未来可持续发展的重要战略空间。建设海洋强国,必须要向深海进军。2025 年政府工作报告首次将“深海科技”纳入新兴产业领域。本文指出了依托“深钻、深潜、深网”技术的突飞猛进,中国已具备国际先进水平的“深海进入、深海探测、深海开发”技术能力,在深海钻探、深潜探索、深网观测等领域取得系列重要进展,“南海深部计划”更斩获低纬驱动等突破性成果。未来,南海探索将向南部海盆拓展,中国深海研究将进一步迈向全海深、全海域,推动深海与极地探索深度融合。深海蕴藏丰富宝贵资源,当前中国正面临从深海出发、创建地球系统科学“中国学派”的历史机遇,亟待以南海为基础,放眼大洋,加快布局深海科技,发展深海资源新质生产力,推动“深钻、深潜、深网”技术智能化融合与多学科协同,借助大数据等新技术与配套技术创新等,为建成海洋强国和世界科技强国提供支撑。

漂浮式海上风电技术标准化现状、挑战与发展趋势

摘要:[目的]为推动我国漂浮式海上风电的高质量发展,[方法]通过案例研究、技术标准分析及政策法规对比,对挪威、葡萄牙、美国和日本等国的典型项目经验进行总结,对国际标准化组织(ISO)、国际电工委员会(IEC)和国际能源署(IEA)等国际组织的标准情况进行对比,并评估区域标准差异。[结果]研究表明:国际标准化在漂浮式海上风电领域取得显著进展,但面临环境适应性标准难统一、多学科标准协调困难和新兴技术标准化滞后等挑战。区域标准差异显著,欧盟侧重生态保护,美国强调安全冗余,日韩聚焦抗台风与国产化。我国技术快速追赶,但氢能耦合与数字孪生标准亟待完善。建议构建全生命周期标准体系,加强政策-技术-标准联动,并提升国际标准话语权,以推动漂浮式海上风电的高质量发展。[结论]研究成果可为我国漂浮式海上风电的高质量发展提供一定参考。

深海作业用非金属铠装脐带缆设计及性能验证

摘要:针对传统金属铠装脐带缆在超深水环境中因重量过大而导致作业能力受限的问题,研发一种以芳纶纤维为核心铠装增强材料的非金属铠装脐带缆。该新型脐带缆通过材料创新与结构优化,具备超长连续生产能力和高强度性能,在满足470kN安全工作载荷的前提下,实现了1400kN的最小破断力,并显著降低了整体自重。在动态性能方面,其优异的耐反复收放疲劳特性能够满足长期海上作业需求;在传输性能方面,工作电压达6.6kV,传输功率可达500kW,可为水下设备提供高效电力与信号支持。针对6000m超深水环境下的高压、低温及强腐蚀等严苛条件,系统分析脐带缆的设计要求,完成缆芯结构布局、耐海水材料选型及关键功能单元的设计与制造。通过室内综合性能测试及深水海试,结果表明,该脐带缆在可靠性与适用性方面均能满足超深水工程需求。

海上浮式风电装备关键技术工程探索与实践①

摘要:海上浮式风电装备已经逐步成为深远海新能源开发的热点。但浮式风电商业化开发仍面临一系列技术难点和挑战。本文系统梳理了海上浮式风电装备设计分析关键技术,从总体性能分析、结构整体强度、系泊系统设计、疲劳强度分析、稳性校核、动态电缆设计6个方面,提出了解决思路和分析方法;结合国内浮式风电平台的实际工程案例,给出有益结论和建议。对我国浮式风电装备开发进行了很好的工程探索和实践,以期为我国漂浮式风电技术的发展壮大提供有益参考。

双碳背景下海上新型储能技术的适应性分析

摘要:本文聚焦新型储能在3种场景下的适应性分析,包括大规模可再生能源竞配时的强制配储,海上油气与新能源融合发展时为提升海上波动性新能源电力穿透率提供稳定电力的主动配储,以及深远海离网制绿氢、绿氨及绿甲醇时的主动配储。分析了各物理储能、电化学储能在海上应用的优缺点,并梳理了国内外相关工程案例,发现目前国内尚无储能设施在海上布置的工程案例,认为海上配储目前能够兼顾技术成熟、安全、可靠、紧凑、轻量、经济的储能方式仍然是磷酸铁锂。未来,考虑到钛酸锂电池安全方面的优越性,在成本下降、具备经济竞争力后,可选用钛酸锂电池。但钛酸锂电池能量密度较低,设备体积和质量较磷酸铁锂偏大,需进一步考虑海上平台的布置问题。此外,由于目前尚无一种单一储能系统能同时具备高功率、高能量密度、可靠安全以及较长生命周期等特点,无法完全满足海上应用的所有需求,考虑采用“飞轮十电化学”和“超级电容十电化学”的混合储能系统,最大限度弥补单一储能方式的不足,从而获得性能更佳的储能系统。为确保海上新型储能工程应用的安全性和可靠性,建议进一步开展海上浮式设施储能抗晃荡条件下储能的本质安全、安全监测和预警等技术的攻关和工程化应用。

深海大兆瓦级浮式海上风电结构强度分析

摘要:对深海大兆瓦级浮式海上风电结构设计分析中的关键问题进行研究。浮式风电支撑结构采用美 国国家可再生能源实验室(NREL)的OC3 Spar平台为基准模型。分别选用5.0 MW、6.7 MW和>0 MW风机,采用比例因子设计法提出对应浮式支撑结构设计方案。考虑风载荷与波浪载荷联合作用,进行操作工况和极限工况下浮式支撑结构水动力分析及强度分析,分别得到支撑结构响应幅值算子(Response Amplitude Operator, RAO)和结构关键节点应力响应随风机功率变化规律。提出大兆瓦浮式风电结构应力消减方案,经过验证,改进后结构应力显著降低。

海上浮式光伏结构及其水动力问题研究展望

摘要:淡水水体的浮式光伏发电技术弥补了传统陆基光伏的部分缺陷,在近十年的时间里得到快速发展,与此同时,将浮式光伏技术应用于海洋环境成为了各国学者面临的重要命题。海上环境不同于陆地,在同等光照条件下,海面开阔,日照时间长、辐射量高等优势使得海上光伏项目的光照利用效率更高,发电量可以得到显著提升,但是如何保证海上光伏在极端自然环境下的生存是该项目未来能否实施的最大挑战。首先概述了浮式光伏系统的发展历程,分析了各类浮式结构的形式、特点及其对海洋环境的适用性;然后针对不同结构形式和不同锚泊形式的海上浮式光伏结构,重点围绕其在遭受波浪和风荷载情况下可能遇到的水动力问题和结构强度问题,从设计可行性的角度分析了国内外学者针对相关结构的一些研究成果;最后提出海上浮式光伏系统未来可能的发展方向。

海底电缆液压剪切系统设计

摘要:在海底电缆抢修任务中,针对多层海底脐带缆的切割需求,提出一种基于水下机器人作业的水下液压剪切机构。结合海底脐带缆多层复合及金属绞线的特殊结构建立剪切失效模型,并对水下液压剪的切割机构进行设计。运用Abaqus软件分析切割过程中脐带缆的力学响应,对脐带缆逐层连续变化的力学特性进行研究,提出海底脐带缆切割需要满足的剪切力及水下液压剪机构的主要参数。