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海上风电技术难题的解答人——记三峡集团上海勘测设计研究院副总工程师林毅峰

北极星风力发电网  来源:三峡集团    2019/8/12 9:50:18  我要投稿  

北极星风力发电网讯:1项国家科技进步奖、1项软件著作权、8项省部级科学技术和勘测设计成果奖励、12项省部级科研项目、12项技术专利授权,还有工程项目中大大小小无数项攻关成果……三峡集团上海勘测设计研究院有限公司(以下简称“上海院”)副总工程师林毅峰的履历,是由一项项技术成就组成的。

从业近二十年,林毅峰一头扎进工程技术研发,“沉迷”于发现问题、解决问题的过程中,不断开拓创新、攻坚克难。这一项项技术成就,正是他对一道道海上风电技术难题交上的答卷。

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勇于担当,做技术“无人区”探路者

2006年,中国海上风电迎来了快速发展的黄金期。同年,上海院成立新能源设计研究院,为进军海上风电勘测设计领域做准备。2007年,上海东海大桥100兆瓦海上风电示范项目启动,这是亚洲第一个海上风电项目。当时国内海上风电还处于空白状态,由于工程地质和施工条件的差异,国外海上风电经验借鉴价值也十分有限。欧洲等国际海上风电同行对中国是否能自主完成首个海上风电场勘测设计与建造充满质疑。

就在这时,林毅峰从干了六年的水利水电岗位调往新能源院,担任上海东海大桥项目设计总工程师。

我们的勘测手段能不能在海上复杂环境情况下把需要的地质参数搞清楚?整个风电场能不能依靠自己的力量设计出来?面对中国海上风电技术“无人区”,林毅峰心里也有些打鼓。“但是作为员工,要服从单位的需求和安排。作为一名党员,更要勇于担当负责、直面风险挑战。而且把这么重大的任务交给我,也是组织上的信任,不能辜负。”

海上岩土工程勘察、海洋环境条件分析、风电机组载荷计算、风电机组支撑结构及基础选型……无数个问题等着林毅峰去解决。

风电机组基础是海上风电场的主角之一。当时全球海上风电领域,基本上是欧洲传统单桩基础型式“一统天下”的局面,然而在12年前,这种单桩基础型式应用到东海大桥项目存在诸多的障碍。欧洲海洋地质条件以砂土为主,而东海大桥区域以软土地基为主。如果使用单桩,就像“一根筷子插到豆腐里”,侧向承载力较低,稳定性差。此外,当时国内的施工能力和施工设备还不足以满足单桩的施工需求。

单桩、导管架等方案经过反复论证,因软弱的海床地基条件和当时施工能力的制约而被一一排除,林毅峰和团队提出了高桩混凝土承台群桩基础型式——用八根斜桩支撑一个混凝土承台来共同承担风电机组的载荷。这不仅解决了软土地基承载力不足的问题,也是一种“本土化适应性设计”——国内有现成的设备和大量施工经验适用于高桩混凝土基础的打桩施工。东海风电场靠近航道,有被撞击的风险,高桩混凝土承台基础还具备强大的防撞性能。

如今,十年过去了,随着海上风电技术不断发展进步,出现了很多新的风电机组基础型式,但是在国内新建和已建的风场里仍有很大一部分风机使用的是高桩混凝土承台基础型式。

风电机组基础载荷计算是海上风电的核心技术,也是林毅峰面临的又一个难题。高桩混凝土承台基础解决了地质条件、国内施工水平和撞击风险等多方面问题,但同时也加大了风电机组载荷计算的难度。这种基础型式属于首创,其他风电场并没有使用过,因此国外通用的软件不能直接计算东海大桥项目风电机组的载荷。“虽然这个问题非常复杂,但是必须要突破。”抱着这样的决心,林毅峰和团队在解决基础和上部风机的载荷计算问题上下了大功夫。

国外现成的软件无法直接使用,林毅峰和团队只能自主研发。先从理论上分析上部风机与底部基础的受力情况,摸索出一套算法,把高桩混凝土承台基础型式计算模型开发出来之后,使用第三方软件,将模型与国外通用软件进行嵌套,最终实现荷载计算。在解决东海大桥项目一大核心技术难题的同时,更让林毅峰高兴的是,“这个技术虽然针对的是东海项目,但是它是一种共性关键技术,更大的意义在于解决了以后我们在基础型式创新时怎么使用国外软件做计算的问题。”

其实,整个东海大桥项目是探路者的角色,林毅峰和他的团队就是探路的先锋。对中国海上风电行业而言,东海大桥项目实现了从无到有的飞跃,具有里程碑意义。在一片空白的状态下,通过这个项目的历练,摸索出了海上风电勘察设计的路子,填补了我国海上风电勘测设计技术空白,初步奠定了我国海上风电勘测设计技术基础。对从事海上风电勘测设计的工程师们而言,东海大桥项目的成功使他们大大提升了自信心,“以后再做海上风电项目心里就有底了”。

上海东海大桥海上风电项目建成以来,荣获了2018年国家科技进步二等奖等多项荣誉。到今年,刚好经受了十年考验,目前依然在安全稳定运行中。

刻苦钻研,做攻坚克难的破冰者

新的项目,新的难题。

2013年,林毅峰接到河北乐亭海上风电场勘测设计的任务。这是中国北方第一个海上风电场。在北方寒冷海域,海面有长达百余天的冰期,海冰撞击风机塔桩会产生安全隐患。如何解决海冰问题,成了新的考验。

尽管海上风电的发源地欧洲诸国也面临高纬度气候严寒等建设问题,但由于欧洲海上风电开发多处于深海非结冰海域,并无太多抗冰设计的成熟经验可循。海冰工程是一门独立的学科,对项目团队来说是全新的领域,只能从头开始学习。

林毅峰带领团队收集国内外海冰技术资料进行系统研读,梳理出关键技术,掌握了冰荷载的计算方法,创新性地将海上钻井平台抗冰结构引入海上风电场建设中,结合海上风电施工特点研发出后装配式单桩抗冰锥结构,并率先对高桩混凝土承台群桩基础开展了抗冰设计研究,委托国家重点实验室——天津大学冰力学与冰工程实验室进行物理模型试验及抗冰结构优化工作。

海冰问题同样出现在后来的三峡集团大连庄河海上风电项目中。项目团队在河北乐亭海上风电场抗冰设计的基础上,在海上风电单桩基础一体化载荷优化上取得了新突破,形成了我国寒冷海冰条件下风电机组基础抗冰设计的成套技术,并形成了三峡集团企业标准,正在主持编制国家行业技术标准。

除了海冰,庄河项目的地质条件也带来了新挑战。庄河海域地表是浅覆盖层,打桩很容易打到岩石上,风险和成本都很高。庄河地下还存在溶洞,如果桩打进溶洞,就会悬空,造成安全隐患。为了适应庄河地质条件,林毅峰和团队从设计上创新,设计出嵌岩组合大直径单桩,上面是钢管桩,下面用一段混凝土灌注桩,解决了特殊地质条件下风电机组基础安全问题。

等待着林毅峰的挑战远不止于此。

2015年,林毅峰担任三峡福建兴化湾海上风电样机试验项目项目经理和设计总工。这个全球最大的“海上风电奥林匹克竞赛场”集结了目前国内外8个主流风电机组设备供应商的14个单机容量5兆瓦以上的机组同台竞技。兴化湾项目地质条件堪比庄河,不同类型大容量机组集中使用是又一次的技术挑战。

然而这一次,更大的压力在工程进度上。为了找出最合适的风电机组,助力三峡集团实现海上风电规模化开发和海上风电引领者战略,需要以最快的进度完成兴化湾样机试验风场的同台竞技。

针对紧张的设计周期和复杂的设计边界条件,林毅峰提出,采用四个大直径直桩取代斜桩,充分发挥直桩在浅覆盖层灌注和嵌岩施工的优点,最大限度降低施工难度和风险,确保工期受控。虽然直桩施工较快,风险相对可控,但是要牺牲一定的经济效益,因而在斜桩还是直桩选择论证上出现了较大的分歧。

到底是直桩还是斜桩?最后拍板的压力落在了作为项目经理和设计总工的林毅峰肩上,这个选择将直接影响项目进度。决策会议前夜,林毅峰几乎彻夜未眠。“设计院不是纯粹考虑技术,安全在第一位,经济性、进度等也是要综合考虑的因素。”一夜辗转反侧,林毅峰最终决定使用直桩。项目建设结果证明这个选择是合适的,直桩方案有效化解了浅覆盖层沉桩的风险,兴化湾项目最终如期完工。

“工程师的职责就是不断地迎接挑战、克服困难,不要总是抱怨做设计太累,要轻松地活在这些困难和挑战之中,并体会其中的快乐和成功时刻的兴奋。”林毅峰说。

坚持学习,做本领高强的进取者

上世纪90年代,林毅峰在高考志愿专业一栏上勾选“水利水电工程”时,对这个专业的认知几乎为零。幸运的是,在学习一段时间后,林毅峰发现自己对这个专业是感兴趣的。

2000年春天,林毅峰研究生毕业进入上海院,从事水利水电工程设计工作。从理论到实践,他再次感到“幸运”——在水利枢纽项目设计过程中,发现这就是自己想要追求的事业。

2007年被选为上海院海上风电的探路者,林毅峰又“幸运”地打开了新世界的大门,从此“沉迷”于海上风电技术的研究与创新。

似乎“幸运”总是额外眷顾林毅峰,无论是自身懵懵懂懂的选择还是因单位发展需求的“被选择”,最后总能抵达他兴趣所在的领域。

干一行爱一行,专一行精一行。看似是“幸运”,实则是选择了去热爱。

从水利水电到海上风电,让很多人望而却步的“跨专业”,却并未给林毅峰造成太大困扰。“水利水电与海上风电涉及到的具体学科虽然不同,但基础理论是相同的。而且我有兴趣通过学习解决遇到的问题。”林毅峰觉得,在高度信息化的当下,多学科交叉是非常普遍的,“跨专业”不过是需要经历一个不断学习、适应、提高的过程,而这个过程,无论在哪个行业都是必经之路。

扎实的专业基础、强大的学习能力和对行业的热爱,支撑林毅峰快速且平顺地完成了过渡。上海院新能源院设计人员范可不禁感叹:“一些我们可能要花一个月才能消化的知识,林总只用一周甚至两三天就掌握了。”

为了不断给自己的“知识库”扩容,林毅峰从未停止过学习。除了在项目中通过解决问题的过程学习新知识,2005年至2010年,林毅峰在职攻读并取得了同济大学隧道与地下工程博士学位,在广义有限元理论和工程应用上开展了系统研究,提升作为工程师的理论功底和学术素养。同时取得了国家注册土木工程师(岩土)和一级注册结构工程师执业资格。

兴趣是最好的老师,但是并非所有人都能在这位“老师”的引领下持久学习,林毅峰却做到了。他对编程感兴趣,就在满满当当的工作安排中挤时间,平日晚上或是周末,一旦稍微有点空闲,就在电脑前写代码。几年的日积月累,敲下了数万行代码,最终编写出一个海上风电基础设计优化程序,还申请了软件著作权,获得了三峡集团科技进步一等奖。

“方向和努力一样重要,要对自身及相关行业的未来发展有精确的判断,什么时候放松了这种关注,什么时候就会被竞争所淘汰。”作为工程师和上海院海上风电的技术领头人,林毅峰脑袋里的那根弦始终紧绷着。

“要瞄准战略制高点,做事不能局限于现在,而是要往前看十年甚至二十年。”林毅峰这一次瞄准的,是漂浮式海上风电。

由于我国大陆架比较平缓,当前我国海上风电场规划几乎都在40米水深范围内。受水深条件制约,有预测称至少未来五年国内都不会大规模地建设漂浮式海上风电。

但是在林毅峰看来,漂浮式海上风电作为风电的高端产业,浓缩了海上风电高端共性关键技术,是海上风电技术的明珠。“漂浮式海上风电是海上风电未来重要发展方向,作为三峡集团海上风电技术引领战略的重要实施者,上海院一定要抢占战略制高点,以打造大国重器的使命感推进漂浮风电研发。做完漂浮式海上风电回过头来再看其他类型的海上风电项目,一定感到‘会当凌绝顶,一览纵山小’。”

在林毅峰的带领下,上海院漂浮式海上风电设计研究团队走在了国内最前列,目前已经完成上海市科委两个漂浮海上风电科研项目,同时正在开展上海市深远海漂浮风电重大项目和三峡集团广东阳江漂浮风电样机项目的勘测设计工作,对漂浮式海上风电基本的关键技术有了比较清晰的认识,初步提出了解决方案。

前端技术的研究也并非一帆风顺。光是漂浮平台的选型,就花了林毅峰和团队将近两年的时间,到现在为止已经做了第六版方案。“第一个方案做出来觉得有问题,但是当后续方案把第一个方案的问题解决后,还是觉得不满意,想再优化一点,慢慢往前推进。”在技术问题上,林毅峰总是如此“爱较劲儿”,眼里容不得一粒沙子,“虽然很难,一路磕磕碰碰不停,但是只要走起来,在磕碰中也是能成长、前进的。”

华东15选5除八走势图“事业发展没有止境,学习就没有止境。”专注岗位、保持热爱、坚持学习,一刻不停地增强本领,是林毅峰应对风险挑战、抢抓发展机遇、走向行业前端的“秘密武器”。

团结协作,做团队的领路者

林毅峰曾在工作感言中写道:“个人英雄主义只能成就作坊中的优秀工匠,只有团队融合精神才可以将杰出工程师打造成现代复杂系统工程的领航人。”他常说,“项目是团队的项目,单单依靠个人力量是做不好的,所有的项目都需要团队的力量去完成。”

作为上海院海上风电项目经理和设计总工,林毅峰带领、团结和培养了一支技术过硬、作风优良、专业合理、年轻有为的海上风电场勘测设计核心团队,这支队伍在我国海上风电场起步阶段的摸爬滚打中锻炼成长,是我国第一支完整经历了从规划选址、施工图设计到项目后评估的优秀技术团队。

对于人才培养,林毅峰认为重点在于“抓”和“放”要拎清。所谓“抓”就是要把握大方向,把控关键风险点,对项目负责;“放”就是该放手的要放手,给团队成员成长锻炼的机会。

当初做东海大桥海上风电项目时,项目组才十来人,这是上海院海上风电团队的雏形。在林毅峰的“抓”与“放”中,通过东海大桥二期、上海临港、河北乐亭等多个海上风电项目的锻炼,一批主设人能力逐步成长起来。此时上海院融入三峡集团,也有了更加广阔的市场和平台,当年的主设人相继成为各个重大海上风电项目的项目经理、设计总工。

林毅峰开始更多地充当起“救火队员”的角色。哪个项目设计遇到瓶颈、施工现场出现突发情况,林毅峰总能及时“支援”,找到解决的办法。

宋础是从东海大桥项目成长起来的设计人员之一,现在是大连庄河项目的项目经理。“无论是工作日还是周末,多早或是多晚,只要有问题找林总,他总是会第一时间回复。我们解决不了的问题,他总是能帮我们找到办法。”她说,“有林总在,我们心里更有底气。”

对于这些在林毅峰带领下成长起来的年轻人而言,榜样的力量更是潜移默化地影响着他们。“看到比你优秀那么多的人还那么努力,就更不敢懈怠了。”上海院新能源院的设计人员校建东说。

十数年如一日,林毅峰的敬业精神已刻进骨子里、融入生活中。上海院的楼里,亮到最晚的几盏灯,总有一盏是林毅峰办公室的。

上海院的海上风电项目遍布全国海岸线,一年365天,林毅峰至少有100天都在出差,同事们笑称他是“空中飞人”。为了不耽误白天工作,林毅峰都尽量选择晚上的航班。有一次,为了大连庄河项目,他一天踏遍了中国四个直辖市——天亮从上海出发,上午到重庆海装风电开会,中午飞往北京参加三峡集团的会议,当晚又赶赴天津协调海冰试验。

华东15选5除八走势图即使工作如此繁忙,林毅峰也从不在培养年轻人上吝惜时间。校建东还记得,2006年他在上海院实习的时候,有一次写程序“卡壳”,是林毅峰到他的电脑前手把手教他一行行地敲代码。“当时我只是个实习生,林总工作特别忙,但是有问题请教他,他都会特别认真地解答。”对上海院里许多年轻人而言,林毅峰就像是他们的“哆啦A梦”,他的“百宝袋”里装着无尽的知识和新颖的点子,在所需之时及时分享,帮助他们解决困难、不断成长。

今年6月,林毅峰荣获“中央企业优秀共产党员”称号。他用实际行动诠释共产党人的理想和责任,追求极致、精益求精,对科技创新事业永远心怀敬畏,不断攀登海上风电技术高峰。

“人来到这个世上,总归要为社会大众做点事。”作为一名工程师,林毅峰的初心是立足岗位,为提供清洁能源技术解决方案做出实实在在的贡献。秉信“实践是工程师的双脚”,林毅峰格外珍惜每一个参与项目建设机会,也一贯全心全意、认真审慎地对待项目出给他的一道又一道难题。海上风电这张持续更新的考卷,林毅峰正在并将继续解答下去。

值总:王东军

原标题:树典型 学先进 | 林毅峰——海上风电技术难题的解答人

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