樊天慧：深遠(yuǎn)海浮式風(fēng)電的開拓者

當(dāng)前，全球變暖和能源危機(jī)是共同困擾著人類發(fā)展前景的問題，傳統(tǒng)能源被風(fēng)能、太陽能等新能源取代是大勢(shì)所趨。海洋漂浮式風(fēng)電是風(fēng)能開發(fā)走向深遠(yuǎn)海的必由之路，是國(guó)家能源轉(zhuǎn)型的重要課題。華南理工大學(xué)船舶與海洋工程系主任樊天慧教授長(zhǎng)期致力于漂浮式風(fēng)電領(lǐng)域的研究工作，取得了杰出的成就。

樊天慧教授在中國(guó)首臺(tái)浮式風(fēng)電基礎(chǔ)平臺(tái)下水現(xiàn)場(chǎng)

樊天慧，中國(guó)科協(xié)首屆中國(guó)科技青年論壇二等獎(jiǎng)獲得者，中國(guó)海洋工程咨詢協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)獲得者，現(xiàn)任華南理工大學(xué)船舶與海洋工程系主任。近年來，樊天慧教授團(tuán)隊(duì)深耕于漂浮式風(fēng)電領(lǐng)域，并在性能分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)以及模型試驗(yàn)等方面取得了一系列創(chuàng)新性成果并完成應(yīng)用轉(zhuǎn)化，作為唯一高校參與單位，承擔(dān)了廣東省海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展重點(diǎn)項(xiàng)目“浮式海上風(fēng)電平臺(tái)全耦合動(dòng)態(tài)分析及其裝置研發(fā)”（三峽集團(tuán)牽頭并投資3億元），支撐建設(shè)了中國(guó)首臺(tái)漂浮式風(fēng)電裝備工程“三峽引領(lǐng)號(hào)”，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)在該領(lǐng)域零的突破。上述漂浮式海上風(fēng)電裝備單機(jī)容量5.5兆瓦，安裝成功后每年可以向粵港澳大灣區(qū)輸送出1650萬度清潔電能，同時(shí)減少標(biāo)準(zhǔn)煤消耗5100噸、二氧化碳排放13800噸。

以優(yōu)異的成績(jī)脫穎而出

1987年，樊天慧出生在遼寧鐵嶺。他說，自己“小時(shí)候”就很喜歡讀書。初中時(shí)期，樊天慧的學(xué)習(xí)成績(jī)排名全市前幾名，高中時(shí)期，排名全市前三十，高考時(shí)考入了大連理工大學(xué)工程力學(xué)系，又因表現(xiàn)優(yōu)異，一路保送直接攻讀博士學(xué)位。

不過，若就此以為樊天慧是一個(gè)只會(huì)讀書的“書呆子”便大錯(cuò)特錯(cuò)了。學(xué)生時(shí)代，樊天慧可以稱得上是校園的“風(fēng)云人物”。業(yè)余時(shí)間，他涉獵廣泛：籃球、游戲、文藝匯演，無論哪一方面拎出去都很能“打”。這樣一個(gè)活在同齡人聚光燈下的人，最終卻選擇了科研，自然是因?yàn)闊釔邸?/p>

大學(xué)，樊天慧攻讀的是工程力學(xué)專業(yè)，師從時(shí)任大連理工大學(xué)校長(zhǎng)、中國(guó)工程院院士歐進(jìn)萍。“我們這個(gè)專業(yè)，既可以選擇海洋方向，又可以選擇航天或者土木工程等方向，我最終選擇了海洋。海洋中蘊(yùn)藏著豐富的生物資源、油氣資源和可再生能源，未來能源開發(fā)的重點(diǎn)一定是海洋。”

博士畢業(yè)后，樊天慧被引進(jìn)到華南理工大學(xué)，繼續(xù)從事海洋工程的研發(fā)工作。大連到廣州距離遙遠(yuǎn)，樊天慧說，自己相中的是廣東毗鄰南海的區(qū)位優(yōu)勢(shì)。“南海自然資源豐富，無論從戰(zhàn)略上還是軍事上都非常重要。大學(xué)時(shí)期我所在的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了深海浮式油氣平臺(tái)方向的研究，主要針對(duì)目標(biāo)就是南海。”

勇做第一個(gè)吃螃蟹的人

據(jù)介紹，未來海洋工程的發(fā)展方向，大致可分為三個(gè)方向：深遠(yuǎn)化、綠色化、智能化。2018年起，樊天慧開始進(jìn)行深遠(yuǎn)海浮式風(fēng)電開發(fā)的研究工作。

“我國(guó)近海區(qū)域30米水深以內(nèi)的范圍風(fēng)資源開發(fā)技術(shù)比較完善，基本可以達(dá)到商業(yè)化的條件，目前正在向40米～60米的范圍探索。國(guó)際上公認(rèn)，如果水深超過50米，采用浮式基礎(chǔ)進(jìn)行開發(fā)是一種較為經(jīng)濟(jì)的方式。可以說，漂浮式風(fēng)機(jī)是開發(fā)深遠(yuǎn)海風(fēng)資源的必由之路。”

樊天慧說，對(duì)于一些最早發(fā)展海上風(fēng)電的國(guó)家，海上浮式風(fēng)電已經(jīng)從當(dāng)初的數(shù)值分析和試驗(yàn)驗(yàn)證階段跨入了大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)階段，風(fēng)機(jī)機(jī)組不斷大型化，風(fēng)電的成本也在不斷下降。而我國(guó)現(xiàn)有的海上風(fēng)電場(chǎng)多由固定式風(fēng)機(jī)組成，浮式風(fēng)機(jī)技術(shù)仍處于初級(jí)階段。

樊天慧所在項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研究的，正是如何實(shí)現(xiàn)我國(guó)第一臺(tái)浮式風(fēng)機(jī)的應(yīng)用示范，其與我國(guó)已建成固定式風(fēng)機(jī)不同：脫離穩(wěn)固的大陸架，完全漂浮于海上，由錨泊系統(tǒng)連接到海底。

首吃螃蟹的人注定要面臨更多困難。歐美地區(qū)海上的平均風(fēng)速很高，但海況平靜，非常適合發(fā)展海上風(fēng)電。而我國(guó)南海的平均風(fēng)速高，但臺(tái)風(fēng)頻發(fā)，極端風(fēng)速出現(xiàn)的頻率高，海況相對(duì)惡劣，尤其臺(tái)風(fēng)通常會(huì)伴隨著極端海況同時(shí)出現(xiàn)，對(duì)于我國(guó)浮式風(fēng)電建設(shè)提出了極大的挑戰(zhàn)。此外，我國(guó)的水深也不利于浮式風(fēng)電的發(fā)展，對(duì)于成本經(jīng)濟(jì)性提出了更高的要求。

此外，樊天慧也在開始探索海洋工程的智能化方向研究，主持國(guó)家自然科學(xué)基金委面上項(xiàng)目“海上浮式風(fēng)機(jī)的新型主動(dòng)式實(shí)時(shí)混合模型試驗(yàn)方法研究”，并作為課題負(fù)責(zé)人承擔(dān)了廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃“大型海洋構(gòu)筑物損傷檢測(cè)與修復(fù)智能作業(yè)裝備研制及應(yīng)用示范”。他們要研發(fā)一種水下機(jī)器人，能夠?qū)λ聵?gòu)筑物進(jìn)行檢測(cè)探傷與修復(fù)作業(yè)。

“這個(gè)機(jī)器人會(huì)有機(jī)械手臂，能夠潛入500米的深水活動(dòng)，在水下攀爬轉(zhuǎn)場(chǎng)。相比人工來說，工作時(shí)間長(zhǎng)，效率更高。”　樊天慧說，目前項(xiàng)目仍處于研發(fā)階段，但機(jī)械臂已初具雛形，“沒有白忙活，算做出了階段成果。”

一往無前，堅(jiān)持就是勝利

2021年是廣州市科協(xié)“青年人才托舉工程”舉辦的第三年，作為首批入選者，樊天慧在相關(guān)工作會(huì)議作為優(yōu)秀代表進(jìn)行了發(fā)言。他說，青年人才托舉工程是一個(gè)機(jī)會(huì)和平臺(tái)，能讓許多優(yōu)秀的人聚在一起，攜伴同行。“有時(shí)候太累了，會(huì)想著偷偷輕松一下。但當(dāng)看到這么多人和你一樣拼搏前行之時(shí)，就會(huì)激勵(lì)自己，堅(jiān)持下去。”

能力越強(qiáng)，責(zé)任越大。目前，樊天慧還兼任廣州市青科協(xié)理事長(zhǎng)，廣東省青年聯(lián)合會(huì)委員，中國(guó)造船工程學(xué)會(huì)理事，廣東造船工程學(xué)會(huì)常務(wù)理事、副秘書長(zhǎng)、船舶新能源與節(jié)能減排技術(shù)專委會(huì)副主任，廣東省青年科學(xué)家協(xié)會(huì)常務(wù)理事、制造與工程科學(xué)專委會(huì)副主任，廣州市首批“青年人才托舉工程”青年科技人才稱號(hào)獲得者（海洋學(xué)科唯一），國(guó)家科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、廣東省科技廳等項(xiàng)目評(píng)審專家，領(lǐng)域內(nèi)知名SCI期刊Journal　of　Hydrodynamics編委，SCI期刊JMSE（Q1）以及Frontiers　in　Energy　Research等客座主編與客座編輯。

近五年，樊天慧獲得了廣東省自然科學(xué)基金杰出青年項(xiàng)目資助，并主持國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、青年項(xiàng)目，J委裝備發(fā)展部HY行動(dòng)創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用項(xiàng)目，廣東省海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目（總經(jīng)費(fèi)1000萬元，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人），廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目課題兩項(xiàng)，廣東省海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展重點(diǎn)項(xiàng)目課題、子課題，廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目粵港澳大灣區(qū)國(guó)際科技創(chuàng)新中心建設(shè)專項(xiàng)等二十余項(xiàng)科研項(xiàng)目。作為第一發(fā)明人申請(qǐng)、授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利10項(xiàng)，　在Ocean　Engineering　、Renewable　and　Sustainable　Energy　Reviews等領(lǐng)域內(nèi)權(quán)威期刊發(fā)表期刊論文59篇，其中SCI期刊論文37篇，一區(qū)論文25篇，ESI高被引論文1篇。在漂浮式風(fēng)電系統(tǒng)裝備性能分析方法、設(shè)計(jì)方法以及試驗(yàn)方法方向上的研究成果已經(jīng)進(jìn)行應(yīng)用轉(zhuǎn)化，三峽集團(tuán)投資約3億元，于2021年7月建成我國(guó)首臺(tái)漂浮式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)裝備“三峽引領(lǐng)號(hào)”。

展望未來，樊天慧將基于現(xiàn)有成果，把研究重心延拓到海洋多體可控結(jié)構(gòu)以及新材料在海洋工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)用上來，以解決大容量漂浮式風(fēng)電建設(shè)難題以及海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迫切需要的降本增效問題，助力我國(guó)漂浮式風(fēng)電產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。（文／陳偉）

樊天慧教授在中國(guó)首臺(tái)浮式風(fēng)電基礎(chǔ)安裝現(xiàn)場(chǎng)