青島日報社/觀海新聞1月7日訊 日前，中國石油大學(xué)（華東）儲運與建筑工程學(xué)院李大勇教授團(tuán)隊在海上風(fēng)力發(fā)電吸力基礎(chǔ)研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果《一種新型仿生海上風(fēng)電基礎(chǔ)：鱗片式吸力基礎(chǔ)》發(fā)表在能源領(lǐng)域權(quán)威期刊《可再生與可持續(xù)能源評論》。論文第一作者為李大勇，通訊作者為博士后吳宇旗，中國石油大學(xué)（華東）為第一署名單位。該研究得到國家自然科學(xué)基金和中國博士后科學(xué)基金項目的聯(lián)合資助。

開發(fā)海上風(fēng)能，減少化石能源消耗，推進(jìn)能源體系清潔、低碳發(fā)展，是保障我國能源安全和實現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的重要途徑之一。2022年中國海上風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)30.51GW，占全球海上風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量的44.44%，中國海上風(fēng)電裝機(jī)容量已穩(wěn)居世界第一，風(fēng)機(jī)技術(shù)研發(fā)也處于世界領(lǐng)先水平。海上風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是保障其安全運行的關(guān)鍵，但施工造價占比高達(dá)25~35%。尋求新型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及其安裝技術(shù)革新，以降低基礎(chǔ)工程造價，成為海上風(fēng)電場建設(shè)的首要問題。

吸力基礎(chǔ)是一種底部開口、頂端的薄壁圓桶結(jié)構(gòu)，具有安裝速度快、適用水深范圍廣、無需使用大型駁船及打樁設(shè)備等優(yōu)點，大大降低了施工費用。吸力基礎(chǔ)海底安裝原理與“拔罐”類似，在安裝時將吸力基礎(chǔ)定位到設(shè)計位置，將內(nèi)部海水抽出，使內(nèi)部壓力減小，出現(xiàn)負(fù)壓。此時外部水壓大于內(nèi)部壓力，在壓力差作用產(chǎn)生下沉力，吸力基礎(chǔ)逐漸下沉直至設(shè)計深度。不過，傳統(tǒng)吸力基礎(chǔ)在沉貫安裝及服役過程中仍存在缺陷，例如安裝過程中桶壁阻力過大和土塞過高將導(dǎo)致吸力基礎(chǔ)安裝不到位，造成基礎(chǔ)服役期間承載力損失?；A(chǔ)沉貫結(jié)束后內(nèi)部土塞與基礎(chǔ)頂蓋之間存在空隙，工程中主要采用灌漿填充處理，這一工藝不僅增加了施工難度和成本，而且溢漿將造成海洋環(huán)境污染。

為此，李大勇團(tuán)隊對傳統(tǒng)吸力基礎(chǔ)進(jìn)行了革新，利用仿生學(xué)理念提出了一種鱗片式吸力基礎(chǔ)，這一靈感主要啟發(fā)于蛇類爬行動物前進(jìn)時阻力減小，后退時阻力增大的原理，在吸力基礎(chǔ)的外側(cè)壁采用了仿生鱗片結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)利于沉貫、降低土塞量、提升承載力、免除灌漿工序的效果。通過模型試驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法，研究充分論證了鱗片式吸力基礎(chǔ)的可行性，分析了吸力基礎(chǔ)的沉貫特性和土塞效應(yīng)，揭示了鱗片式吸力基礎(chǔ)的承載特性和破壞機(jī)理，證實鱗片式吸力基礎(chǔ)可降低土塞，具備消除灌漿工藝及提升承載力的效果，避免了灌漿對海洋環(huán)境造成的污染。

審稿專家對該成果均給予高度評價，認(rèn)為仿生“鱗片式吸力基礎(chǔ)”構(gòu)思新穎，對當(dāng)今海洋工程基礎(chǔ)存在的關(guān)鍵問題提供了有效解決方案，是一種綠色、環(huán)保的新型海洋基礎(chǔ)，在海上風(fēng)電等海洋能源工程領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。

據(jù)此，李大勇教授團(tuán)隊長期致力于新型海洋工程基礎(chǔ)的研發(fā)以及從事海洋巖土-基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)全壽命相互作用的試驗與理論研究。團(tuán)隊在海洋巖土工程領(lǐng)域獲得國家自然科學(xué)基金、省部級基金課題10余項，在Ocean Engineering、Applied Ocean Research、Géotechnique、Canadian Geotechnical Journal、《土木工程學(xué)報》及《巖土工程學(xué)報》等國內(nèi)外海洋工程、巖土工程領(lǐng)域權(quán)威期刊發(fā)表論文近百篇，授權(quán)發(fā)明專利20余項，獲省部級科技獎勵4項，在海洋巖土工程領(lǐng)域形成了一定的影響力。（青島日報/觀海新聞記者 王世鋒）