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。

樊天慧教授在中國首臺浮式風(fēng)電基礎(chǔ)平臺下水現(xiàn)場

樊天慧，中國科協(xié)首屆中國科技青年論壇二等獎獲得者，中國海洋工程咨詢協(xié)會科學(xué)技術(shù)二等獎獲得者，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)電平臺全耦合動態(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)了中國首臺漂浮式風(fēng)電裝備工程“三峽引領(lǐng)號”，實(shí)現(xiàn)了中國在該領(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)異的成績脫穎而出

1987年，樊天慧出生在遼寧鐵嶺。他說，自己“小時候”就很喜歡讀書。初中時期，樊天慧的學(xué)習(xí)成績排名全市前幾名，高中時期，排名全市前三十，高考時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只會讀書的“書呆子”便大錯特錯了。學(xué)生時代，樊天慧可以稱得上是校園的“風(fēng)云人物”。業(yè)余時間，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)，師從時任大連理工大學(xué)校長、中國工程院院士歐進(jìn)萍。“我們這個專業(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。“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)時期我所在的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了深海浮式油氣平臺方向的研究，主要針對目標(biāo)就是南海。”

勇做第一個吃螃蟹的人

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，對于一些最早發(fā)展海上風(fēng)電的國家，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。而我國現(xiàn)有的海上風(fēng)電場多由固定式風(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)我國第一臺浮式風(fēng)機(jī)的應(yīng)用示范，其與我國已建成固定式風(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。而我國南海的平均風(fēng)速高，但臺風(fēng)頻發(fā)，極端風(fēng)速出現(xiàn)的頻率高，海況相對惡劣，尤其臺風(fēng)通常會伴隨著極端海況同時出現(xiàn)，對于我國浮式風(fēng)電建設(shè)提出了極大的挑戰(zhàn)。此外，我國的水深也不利于浮式風(fēng)電的發(fā)展，對于成本經(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)的新型主動式實(shí)時混合模型試驗(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)行檢測探傷與修復(fù)作業(yè)。

“這個機(jī)器人會有機(jī)械手臂，能夠潛入500米的深水活動，在水下攀爬轉(zhuǎn)場。相比人工來說，工作時間長，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機(jī)會和平臺，能讓許多優(yōu)秀的人聚在一起，攜伴同行。“有時候太累了，會想著偷偷輕松一下。但當(dāng)看到這么多人和你一樣拼搏前行之時，就會激勵自己，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，廣東省青年聯(lián)合會委員，中國造船工程學(xué)會理事，廣東造船工程學(xué)會常務(wù)理事、副秘書長、船舶新能源與節(jié)能減排技術(shù)專委會副主任，廣東省青年科學(xué)家協(xié)會常務(wù)理事、制造與工程科學(xué)專委會副主任，廣州市首批“青年人才托舉工程”青年科技人才稱號獲得者（海洋學(xué)科唯一），國家科技部、國家自然科學(xué)基金委、廣東省科技廳等項(xiàng)目評審專家，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、授權(quán)國家發(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月建成我國首臺漂浮式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)裝備“三峽引領(lǐng)號”。

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）

樊天慧教授在中國首臺浮式風(fēng)電基礎(chǔ)安裝現(xiàn)場