林毅峰:为解答海上风电难题勇“毅”登“峰”!

他长期从事海上风电场工程勘测设计和科学研究工作,主持完成了我国多个具有开创性和重大示范效应的海上风电重大项目,勘测设计研究工作在设计理论、方法和工程实践上填补了我国海上风电若干空白,他就是首届国家卓越工程师河海大学1993级校友林毅峰

林毅峰,1993年入学河海大学水利水电工程本科专业,2000年从该专业硕士毕业,正高级工程师,国家级重大人才计划入选者,电力勘察设计大师,现任中国长江三峡集团上海勘测设计研究院有限公司首席专业师、总工程师。主、参编国家标准2部,行业标准10部,发表论文40多篇,出版学术专著3部,研究成果获国家科技进步二等奖1项、省部级和一级学会的科技成果奖10项。


从河海到“河海”的选择


上个世纪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。“当时选专业‘很实在’,就是想能踏踏实实做点事情。”

199398日,林毅峰清晰地记得这一天,从西南边陲小镇坐了两天两夜火车的他,终于抵达了南京,从西康路1号迈入了河海校园,这座他从照片上看到就心生向往的全国首批重点大学。沿着水利馆、工程馆、张闻天铜像、图书馆,林毅峰一路走到了5舍,大道两边的梧桐树雄伟挺拔,“校园很美、很清新也很亲切,当时在想,这就是自己未来四年学习和生活的地方,我一定要在这里闯出一番新天地!”

由于父亲在水力发电厂工作,小时候就经常到水电站玩耍的林毅峰,带着这份懵懂的期待,填报志愿时没有任何犹豫选择了水利水电工程建筑专业。这是河海大学最早创办的传统优势专业之一,可追溯到1915年河海工程专门学校的水工学部,专业知识涵盖水利水电枢纽及河湖整治的规划、设计、勘测、施工、运行管理等领域,着重培养知识面宽、能力强、素质高、有创新意识的学生。

在老教授林益才给新生做的水工建筑物导论讲座上,林毅峰第一次了解到什么是重力坝、拱坝、土石坝、引水发电系统等,这极大地激发了他的学习兴趣和热情,“这堂课对我来说非常珍贵,可以说是我专业生涯的启蒙。”

谈到印象最为深刻的课程时,林毅峰提起了索丽生老师开设的《Pumped Storage Power Plant》《Fluid Transient》,这两门课程不仅采用英文教材和英文授课,索老师还将讲授与互动讨论结合起来,这在当时算是非常领先的教学方式了,“很幸运能够在河海能享受这么好的课程资源,这本经典的《Fluid Transient》我也保存至今。”

除了能从众多水利界的名师大家身上学到自己想要的知识,他还能和同学一起去亲见各种大国工程。“第一次见到雄伟的新安江重力坝,还有幸遇到机组检修,能够进入机组蜗壳内看到蜗壳和导叶,这种现场感真实且震撼。”在了解到新安江水电站是建国后中国第一座自行设计、自制设备、自己施工建造的大型水利发电站,设计总工程师是当时在上海院工作的潘家铮前辈后,他既兴奋又庆幸,兴奋的是得以亲眼目睹大国工程的雄奇伟壮,庆幸的是可以耳濡目染大国工匠的家国精神。

在积累了丰富的知识储备和扎实的实践阅览后,1996年的林毅峰下定决心,要在河海学习更多的知识、掌握更大的本领。国庆假期后,他毅然决定考研究生,那时候距离考试只有不到四个月的时间了。这四个月里,他每天“宿舍-教室-食堂”三点一线闭关复习。“那时候图书馆自习教室的桌子是那种大平板桌子,比普通教室的桌子宽大很多,我喜欢去9楼,因为楼层高人比较少安静,晚上还可以看到南京城美丽的夜景。”但是由于河海学风好,同学们“争抢”自习位置,有时候天没亮就去占位,晚上要熄灯了才走。图书馆座位太紧俏,林毅峰偶然又发现了一个学习的好去处,“那年冬天南京很特别冷,但是北教山上那个附楼有几间教室是可以长时间晒到太阳的。”19973月,考研成绩出来了,当林毅峰到河海馆拿到成绩单纸条时,没敢马上查看,走下了楼才打开,看到成绩都过了,那种喜悦让他终生难忘。

经过几年研究生学习,林毅峰有了更加笃定的方向,他选择了与能源建设为伍,与大国工程为伴。在三峡上海院,他怀着不辜所学、干一番事业的理想,在技术岗位上,一干就是23年。


从零开始的海上探索


目前,全球70%的潜在海风资源位于水深大于60米的深水海域。深远海可开发范围更广,风能资源更丰富。为了2060年实现碳中和的目标,预计在未来近四十年内,中国风电、光伏等新能源发电占比需大幅提升。林毅峰认为,行至深远海,是中国海上风电必由之路。

上海东海大桥海域,一排排高耸的风机矗立在惊涛巨浪中,这是亚洲第一个海上风电项目。当时年仅33岁的林毅峰被任命为该项目勘测设计总工程师主持开展项目技术工作。“很兴奋,但也有责任重大带来的压力。当时海上风电技术在中国完全处于空白状态,做什么?怎么做?都要从零开始。”

岩土工程勘察、海洋环境条件分析、风机载荷计算、风机支撑结构及基础选型……摆在林毅峰面前的,是一系列没有经验可借鉴的勘探设计难题。当时,国外的海上风电项目大多采用欧洲传统的单桩基础型式。林毅峰及其团队经过研究后发现,这种风机基础型式无法运用在东海大桥项目中。

上海东海大桥海上风电场

 “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’,稳定性无法满足要求。”面对困局,林毅峰带领团队从方案论证入手,不断探寻合适的风机基础型式。连续数月反复论证,林毅峰及其团队创新性地提出高桩混凝土承台群桩基础型式——用8根斜桩支撑一个混凝土承台来共同承担风机的载荷。这一基础型式被形象地称为“长腿螃蟹”方案。它不仅能解决软土地基承载力不足的问题,还十分契合当时国内已有的设备和施工经验。

10多年过去,东海大桥项目的风机基础依然牢固。林毅峰及其团队提出的这套风机基础设计方案,还被用在国内多个已建和在建的风电场站,助力中国海上风电事业高质量发展。“东海大桥项目给了我们很大的信心,但我们都知道,这只是中国海上风电迈过的第一道坎。”林毅峰说。


在完成东海大桥项目后,林毅峰先后主持完成了我国首个海冰环境海上风电场“河北唐山乐亭菩提岛300兆瓦示范项目”、全球规模最大的海上风电样机试验项目“三峡福建兴化湾海上风电样机工程”、我国首个百万千瓦海上风电连片开发项目“三峡阳江沙扒海上风电场”、我国当时离岸距离最远的海上风电场“江苏大丰H8-2海上风电场”等海上风电项目的勘测设计工作。一台台风机相继伫立,中国的海上风电事业也在探索中一步步向前。

此前的项目多为近海,但是林毅峰心中有着更远大更辽阔的海洋,“我眼中最美的风景,是曲折蜿蜒的海岸线上,更多中国风机傲然伫立,迎风长歌……”因此,林毅峰将目光投向了天际线外的深远海。“欧洲没有台风,它的极限风速比较低,但我国深远海台风比较频繁,导致波浪情况也更加复杂。”林毅峰解释说,对于海上风电而言,中国的深远海仍是一片“无人区”,开发的道路只能靠我们自己来蹚。2018年,他带领团队再次迎接挑战,扛起了我国首个漂浮风电项目“三峡引领号”研发和勘测设计重任。

与国外已经建成的漂浮风电项目相比,在我国东南沿海建设漂浮风电面临台风的巨大考验,如何实现在超过70m/s台风风速和20m浪高条件下巨型水上飘不倒翁的安全运行稳定,在全世界还没有可供借鉴的工程案例。工欲善其事,必先利其器,面对国外软件无法适应台风极端环境的挑战,林毅峰和团队大胆假设,小心求证,通过理论研究、算法开发、试验验证手段,打造了一款具有自主知识产权的海上风电一体化仿真分析方法和软件;针对强台风特殊条件,提出了新型浅吃水非对称半潜平台、半张紧式新型系泊系统、北斗惯导监测系统等创新设计。

三峡引领号”漂浮风电项目

202112月,“三峡引领号”在广东阳江沙扒海域成功并网发电,实现了我国漂浮风电从无到有的重大突破,并在“暹芭”和“泰利”等强台风中完成了全球首次漂浮风电抗台风技术验证。

至此,挺进深远海的中国海上风电“再下一城”,而林毅峰探索的脚步却未停歇。他已将目光投向下一个难题——推动海上风电数字化智能化的技术创新。


永不停歇的“追风”步伐


16年前,国内海上风电还处于空白状态。那时,林毅峰常常和团队成员一起,一路驱车向南至临港新城,再前往洋山港,迎着东方一抹鱼肚白,进行岩土勘测、环境分析,荷载计算、机组设计,风雨无阻……如今,绵长而曲折的海岸线上,在林毅峰的带领下,团队攻克了一个个难题,为中国海上风电从近海走向深远海贡献了“三峡”智慧与方案。

从亚洲第一个大型海上风电项目,到我国首个海冰环境海上风电场,再到中国首台具有自主知识产权的漂浮式海上风机……在挑战超越中,林毅峰勇毅登峰,蹚出中国海上风电自主创新之路。

 “历经艰苦总会有收获,我享受那种为了理想和目标全身心去付出后收获的快乐和欣喜。”读书时期起,林毅峰就努力提升自己的学习能力和创新意识。本科阶段基础理论和专业知识的学习,为他提高解决实际问题的能力提供了强有力支撑。读研期间,研究能力的培养和科研思维的训练也使他终生受益。

林毅峰清楚记得,当时商业软件普及度不高,很多时候需要靠自己推导基本控制方程,编制有限元和或数值差分求解程序,最后再进行试验验证。整个过程下来,对其中所涉及的理论和方法会有深刻的理解和把握。“在河海攻读硕士研究生期间,我还花了半年时间,用FortranVisul basic语言编制了一个抽水蓄能电站过渡过程仿真和地下钢筋混凝土岔管有限元程序,运用在工程项目的分析中。”

正是得益于河海经历的系统学习与学术训练,走上工作岗位面对各种复杂工程问题时,林毅峰觉得自己心里有了更大的底气,因为已经具备了透过工程表象准确把握内在机理的能力。“海上风电项目虽难,但铸国之利器,必须将关键核心技术牢牢掌握在自己手中。”而这种“胸有成竹”的背后,是无数个汗水凝聚后的数字,和无数次风雨冲刷后的勇毅。70多个海上风电项目、20多个沿海城市、600多张机票、20多本工作日记……这些数据,记载着林毅峰寒来暑往奔波在海上风电建设一线的风雨历程。林毅峰总是说:“工程现场的判断是无法靠听汇报代替的,必须扎根现场,一步一个脚印。”

未来,他也将持续推进海上风电“卡脖子”技术攻关,为深入推进能源革命、实现新能源领域高水平的科技自立自强贡献他的智慧和力量!

(注:本文内容以我校大学生融媒体中心采访林毅峰为主,同时集合了中国新闻网《林毅峰:中国深远海海上风电发展前景广阔需自己“蹚”路》、科技日报《国家卓越工程师林毅峰:勇闯海上风电“无人区”》、三峡上海院微信公众号《逐风不辍,奋进不止——记“国家卓越工程师”林毅峰》、中国长江三峡集团有限公司《征风不止奋斗如歌——记“最美三峡人”上海院林毅峰》等文章内容。)