【姑苏区首个古城保护细胞党支部成立】为了更好地进行古城保护,剖析古城细胞,近日,双塔街道百步街社区联合区古保委、苏州科技大学土木工程系、海棠先锋管家建立姑苏区首个古城保护细胞党支部,完善社区“古巷海棠红”古城保护巡查队伍体系,定期开展科学化、系统化、正规化文物巡查,充分发挥基层治理、专业维护、统筹监督等功能作用,推动古城保护工作再上新台阶。

有了这种“大风车”,中国海上风电或将逆势崛起!

原创 樊天慧 华南理工大学船舶与海洋工程系副主任
《海上风电,大风刮来的清洁能源》

2016年,我博士毕业,当时我心中海上风电的种子已经开始开花结果。我下定决心,一定要投入到海上风电这个行业中来。

于是,我毅然决然南下,来到广州,来到华南理工大学,来到这个南海旁边的城市,把所有的科研精力、科研基础和科研方向全部都转移到海上漂浮式风电这个方向上来。

经过2016年、2017年的努力,在2018年,我们获批了一个非常重要的项目——海上浮式风电平台全耦合动态分析及其装置研发。这个项目的核心任务和目标就是要研发中国第一台漂浮式海上风力发电系统装备并进行应用示范。

任务和目标已经确定了,我们接下来要撸起袖子加油干。要做好漂浮式的开发,一定要明确固定式和漂浮式之间有什么本质的区别。

固定式就像一只两脚站立的土木建筑,它深深地扎入到海底,只受到风和波浪的作用。它更像我们常见的陆上建筑物,在抵抗风和波浪的过程中,依靠的是结构的变形。它相当于修炼了金钟罩、铁布衫的功夫:任尔东西南北风,我自岿然不动。

当然风和波浪也造成了很大的压力:就算你会金钟罩、铁布衫,拳头打在身上,它也疼啊。这也就是为什么随着水深的增加,固定式风电的成本会上升得这么快的原因。

而漂浮式是另外一种形式的结构:它由一个漂浮的浮体撑起了风车和浮体本身的重量,然后用锚泊系统,即图中的几条大绳子连接到海里。

漂浮式整体的系统都是非常柔韧的:波浪过来了,浮体就摇一摇;风吹过来的时候,在弹簧也就是在几条大绳子的牵引下动一动,这样以自身的运动来抵抗外部的风和波浪力的作用。就相当于修炼的是太极功夫,讲究的是卸力。

虽然风过来了,我被推走了、被打走了,但是身子就不疼,这也是为什么漂浮式这一形式随着水深的变化,成本增加并不明显的原因。

水中“不倒翁”的秘密 已完成:50%

知道了机理和要求,我们现在要开始进行一些设计工作。

首先我们要设计下边的大浮体。大家刚才也看到了,漂浮式海上风电就是典型的“头重脚轻”,看起来很容易倒。而且它本身一直是漂浮在水面上的,我们要确保它有足够的排水量,提供足够的浮力,这样才能把整体的风车和自身撑在水面上。

大的浮力才有调节的空间,才能让自身具备抗摇动能力。怎么设计它的抗摇动能力呢?我们要尽量地把重心放下,把浮心往上移,在水中打造一个“不倒翁”。水中“大柱子”的尺寸越大、淹没在水中的深度越深、它们之间的距离越长,它抗摇动的能力就越强。

那是不是抗摇动的能力越强,性能就越好?当然是否定的。如果它抗摇动的能力太强,就会和波浪力产生一个共振,这样会造成剧烈的运动,导致结构损坏。

因此,我们既要让它具备比较优秀的抗摇动能力,又不能强到与波浪力发生共振。经过团队的辛勤工作和奋斗,我们最终定格了漂浮式基础的形状,就和图中所示的一样。

设计好了浮体,下面我们要设计这几条大绳子,也就是锚泊系统。漂浮式风电到底需要什么样的大绳子?答案是“软硬适中”。

这条大绳子就像弹簧一样约束着我们的浮体运动,如果它太硬了,相当于没有弹簧卸力的作用,它还是容易受到破坏。

那把这条大绳子变得软一点,是不是就没有问题了?也不是,它的水平方向可能会和波浪力发生共振运动。

所以我们要把它变得更软一点。但是变得更软,也会产生一个问题:绳子越软,平台被吹出去漂移的距离就越远,这样电缆可能就会被破坏了。所以电缆也是控制绳子能有多软的关键因素。我们既要保证整体的绳子足够软,又不能让电缆被破坏,这就是设计大绳子的标准要求。

知道了标准要求后,我们要开始设计大绳子,首先要搞清楚它的机理。

虽然我们把它想象成一个弹簧,但它不是一个真正的弹簧,它是一个非常复杂的系统。绳子的长度、形状、布置方式,包括材质、重量、直径都对整体绳子的软硬有非常大的影响。

大家从右侧这幅图中可以看出,弹簧是线性的一条直线,然而大绳子是非常复杂的,是一直变化的一条曲线。那么这样复杂的系统,我们怎么样才能完成设计?实际上从全球范围来看,目前没有一个专业的商业软件能完成这项工作。

我们需要一位非常有经验的工程师,先选择一条大绳子,然后再不停地试错、改进,最后设计出来一个非常好的绳子。

而这些过程都是非常保密的,比如我们要向外国买一个大绳子的设计,他会给我们一个还不错的最后结果。中间是怎么调整的,为什么这么选,是没有人告诉我们的。

为了解决这个卡脖子的问题,我们专门研发了一个软件,它可以用计算机自动为我们寻找一个好的大绳子的设计方案。

这个软件可以直接输出绳子的长度、形状、布置方式;而且能确定绳子的材质、直径以及重量。这就完成了整个大绳子需要的一个设计。

“乘风破浪”的海上风电 已完成:70%

设计好了我们的大浮体和大绳子,下面要进行验证了。

为什么要进行验证?因为海上风电的建设成本非常高,风险也大。我们设计好之后,需要经过详细的验证,最终才能开工、施工和建造。

做实验的过程中,我们一定要严格考虑风和波浪的双重影响,为什么?

因为在波浪的作用下,平台就会开始摇晃,带动上面的风车也开始摇摆,这样风力就会产生一个比较复杂的变化。

风和波浪的联合耦合的影响,才能决定最终结构的安全,决定发电效率等一系列的问题。因此我们必须在模型试验的过程中,同时考虑风和波浪的双重影响。

模型试验是什么意思?就是把左图中那么大的大家伙,等比例缩小成实验室可以放下的这么小的小东西。当然缩尺的时候要参照一定的原则。

我们按照几何尺寸等比例缩小之后,会发现波浪力是准确地模拟了,但是风力由黏性力为主导,要遵循另一种等效的原则,否则风力就会产生一个变化。

如果我们直接按照几何尺寸等比例缩小,就会形成图中红色的曲线。但实际上我们最终要求的是上边黑色的实线,它们差距还是很大的。

因此,我们提出了一种新的实验室尺度的风机叶片的模型设计方法。通过这套方法,我们可以确保叶片的推力在全风速中,或者说在每一个风速的阶段都能够符合目标值,做到风的推力相似。可以说,这项技术在目前的世界范围内都是比较先进的。

设计好了,我们要开始实验了。上图展示的是我们做模型缩尺实验的一个日常发电的实验。

大家可以看到,风车这个时候是在不停旋转的,而整体平台的运动状态非常稳定。这就是真实的海域中,我们的风机平台在正常发电时的运动状态。

这个实验是我们模拟台风来袭时整体平台运动的状态,大家可以看到,这个时候风车已经停止了转动。

为什么会这样呢?因为如果在台风高强风速的情况下,风车还在旋转,就会有一个巨大的风推力,对发电机、整体结构和大绳子都会产生巨大的冲击,带来结构的安全问题。

因此在台风工况下,我们会停止旋转,把风车锁定。大家可以看到,这时大绳子和整个浮体的运动会变得更加剧烈。

经过模型试验,我们验证了之前设计的浮体、大绳子、整套系统都是没有问题的。那么接下来,我们就要进入施工建设的环节中,一起来看一下施工中的视频片段。

首先,我们把浮体的各个分段进行吊装和搭载,组成一个完整的浮体。组装完成之后,就要进行拖航,我们要把组装好的浮体滚装拖到半潜船上。接着,船驶入较深的水域,半潜船下沉,让浮体浮在水面上。然后利用拖船把浮体拖到和风车连接的码头。

浮体到达吊装的码头后,便要组装大风车。紧接着就要吊装塔筒,塔筒吊装完毕,我们要把风车连接到塔筒之上。浮体、塔筒和风车连接到一体之后,再把它们一体化拖航到我们海上风电厂的就位位置。

到达就位位置之后,要做的是把我们原来设计好的、已经加工好的、在位的大绳子连接到浮体之上。就位安装就是把大绳子连接到浮体的过程。

最终,2021年12月,全球首台抗台风型海上风力发电系统装备“三峡引领”号成功地并网发电了,单台机组每小时满发电量可以达到5500度,每年可为3万户家庭提供绿色的清洁能源。

未来单个海上漂浮式风电场的规模可能到300-500兆瓦,每小时满发电量可以达到30-50万度,每年可为150-300万户家庭提供绿色的清洁能源。

广东是用电大省,它的电能很多来自于西电东送。如果未来可以大规模地建设海上漂浮式风电场,我想这可能在很大程度上解决广东用电依赖的难题和窘境,同时也为祖国的碳中和、实现双碳目标提供一些助力和支持。

回首这几年的工作,在整个项目团队的精诚合作和团结努力下,我们完成了中国首台漂浮式风力发电系统装备的研制和应用示范,同时这也是全球首台抗台风型机组,我们把不可能变成了可能。

希望大家都积极投身海上风电事业,都有把不可能变成可能的勇气。

#最新招聘# 【2022年春风行动 优质岗位推荐】
中国矿业大学特聘教授招聘公告
一、招聘学科
矿业工程、安全科学与工程、土木工程、力学、机械工程、信息与通信工程、控制科学与工程、地质资源与地质工程、地质学、化学工程与技术、测绘科学与技术、环境科学与工程、电气工程、计算机科学与技术、数学、管理科学与工程、公共管理、马克思主义理论等。专业方向、联系人等信息请参见附件《中国矿业大学2022年特聘教授需求计划表》(见下方二维码)。
二、招聘条件
1.遵守中华人民共和国宪法和法律,品德高尚,学风严谨,身心健康,有较强的团队协作精神和一定的组织管理能力。
2. 推荐人选年龄一般不超过45周岁(1977年1月1日以后出生),已由我校授予教授任职资格。2019年1月1日至2021年1月1日期间引进到我校的海外应聘者,须有连续2年以上的全职海外科研工作经历。2021年1月1日以后引进到我校的海外应聘者,须有连续3年以上的全职海外科研工作经历。国内(含本校)优秀的科学研究人员也可申报。
3.来校应聘人员应学术造诣高深,主持过重大科研项目研究,在重要学术刊物上发表过多篇有较高影响因子的论文,或掌握关键技术,拥有重大发明专利,或在重大科技成果转化方面取得突出成绩,研究成果达到国际先进水平,在本领域国际学术界具有较大影响;科研成果无知识产权纠纷。
4.杰出和紧缺人才可适当放宽学历学位和年龄要求。
三、岗位职责
1.把握本学科发展方向,引领本学科在相关领域达到国内领先水平,进而赶超或保持国际先进水平。
2.面向国家和江苏经济社会发展重大需求,积极争取并主持国家和省重大科研项目研究,力争取得重大标志性成果,大力开展科研成果转化和高新技术产业化工作。
3.领导或参与领导学科团队或教学团队建设,积极开展国内外学术交流,提升本学科在国际国内学术领域的影响力和竞争力。
4.讲授本学科核心课程,指导博士研究生、硕士研究生。
四、聘期
聘期三年。特聘教授应聘人员应当全职全时来校工作,具有中国国籍的,人事关系须正式调入我校;具有外国国籍的,须在我校全职全时工作。
五、招聘程序
1.发布公告。我校拟定特聘教授招聘方案并报江苏省教育厅,由江苏省教育厅统一向海外发布。申请人亦可通过中国矿业大学人力资源部官网及微信公众号了解招聘信息。
2.接受报名。应聘者请通过传真、电子邮件、信函、面谈等形式向我校报名,并提交规定的应聘材料,材料收取截止时间一般为2022年2月28日,具体截止日期以正式通知为准。
3.学校组织同行专家评审。学校成立由知名专家组成的同行专家评审委员会,严格按规定条件进行评审,择优确定向江苏省教育厅推荐的人选。
4.江苏省教育厅组织专家评审。对评审通过人选进行考察和公示,并将拟聘人选报江苏省人民政府审批。
5.正式聘任。学校与特聘教授签订聘任合同和工作任务书。
六、支持方式
1.聘任岗位:直接聘任为“高端人才计划”攀登学者,认定博士生导师资格,招生指标予以政策性倾斜。
2.薪酬待遇:年薪60-80万元;对超出协议规定任务的工作成果予以奖励,上不封顶。学校按照规定为受聘人才办理社会保险、公积金等,对外籍教师办理社会保险或购买商业医疗保险。
3.住房:按照徐州市商品房均价,提供不低于90㎡等值货币化购房补贴(约108万),提供精装修过渡房(拎包即住)。
4.平台建设经费:不低于150万元,具体根据学科平台和个人实际情况面议。
5.团队建设:协助组建科研团队,全校实验平台开放共享。
6.配偶子女:学龄子女就读附属学校。
7.工作生活条件:
(1)学校提供充足的科研、办公条件。
(2)协助解决家属工作及子女入学问题。
8.其他:
(1)支持受聘人才“以才引才”,组建学术团队,团队引进高层次人才编制不受限制,且同等享受学校相应的人才待遇。
(2)优先推荐申报江苏省“双创计划”,对入选的双创人才,三年内省级财政给予总共500万元、300万元、100万元或50万元的创新创业资金资助;对入选的双创团队,三年内省级财政给予总共300-800万元的人才经费资助;对入选的双创博士,两年内省级财政给予总共15万元的创新创业资金资助。
(3)符合条件的优先推荐申报“海外优青”。
七、申报程序
申报材料请根据江苏省教育厅有关通知要求,将材料报送至相关学院(重点实验室),由相关学院(重点实验室)报送至中国矿业大学人力资源部,电子档发送至相关学院及人力资源部邮箱talents@cumt.edu.cn。申报截止日期以正式通知为准。
八、联系方式
通讯地址:中国 徐州市 中国矿业大学人力资源部
邮政编码:221116
联 系 人:房坤、陈建
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信息来源:中国矿业大学


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