海上風(fēng)資源豐富，海上風(fēng)電具有易于規(guī)模開發(fā)、對(duì)環(huán)境負(fù)面影響較小、發(fā)電利用小時(shí)數(shù)高等特點(diǎn)，許多國(guó)家正加快海上風(fēng)電的發(fā)展。海上風(fēng)力發(fā)電在能源轉(zhuǎn)型、環(huán)境保護(hù)、應(yīng)對(duì)氣候變化等方面發(fā)揮著重要作用，也已經(jīng)成為全球風(fēng)電行業(yè)的新增長(zhǎng)極。據(jù)預(yù)測(cè)，2040年全球海上風(fēng)電規(guī)模將增加15倍，屆時(shí)中國(guó)的風(fēng)電裝機(jī)容量預(yù)計(jì)將增加到110GW。目前，我國(guó)海上風(fēng)電開發(fā)建設(shè)如火如荼，有一大批風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目已經(jīng)建成投產(chǎn)。與此同時(shí)，由此衍生出來(lái)的海上風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行維護(hù)問(wèn)題也受到廣泛關(guān)注。
由于海上風(fēng)電機(jī)組所處的環(huán)境相對(duì)復(fù)雜惡劣，海上風(fēng)電機(jī)組相對(duì)于陸上風(fēng)電機(jī)組來(lái)說(shuō)可靠性低、維護(hù)成本高，海上風(fēng)電運(yùn)營(yíng)成本可占到項(xiàng)目全生命周期成本的20%～30%。另外，隨著海上風(fēng)電的發(fā)展，海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)將向更深的水域發(fā)展，為海上風(fēng)電后期的運(yùn)營(yíng)維護(hù)帶來(lái)更大挑戰(zhàn)。影響海上風(fēng)電運(yùn)維成本和成效的因素眾多，從設(shè)備本身的可靠性，到維護(hù)人員的可用性、技術(shù)水平，以及船只可用性、天氣狀況，再到運(yùn)維策略的管理等，本文重點(diǎn)探討海上風(fēng)電運(yùn)行維護(hù)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并提出對(duì)未來(lái)發(fā)展方向的展望。
一、物探勘測(cè)技術(shù)
海洋物探技術(shù)的使用能夠提供海上風(fēng)電場(chǎng)區(qū)海底地形地貌變化、電纜賦存狀態(tài)、樁基海底侵蝕等重要信息，同時(shí)也能夠提供排查海底障礙物等風(fēng)險(xiǎn)因素，是海上風(fēng)電勘測(cè)的重要方法之一，為海上風(fēng)電場(chǎng)的安全運(yùn)維提供了重要支撐，起到不可替代的作用。
基于不同的觀測(cè)原理，海洋物探技術(shù)主要可分為聲學(xué)探測(cè)、磁法探測(cè)和電磁感應(yīng)探測(cè)。聲學(xué)探測(cè)按不同設(shè)備和應(yīng)用又可分為多波束、側(cè)掃聲吶、地層剖面探測(cè)技術(shù)。
01多波束測(cè)深技術(shù)
多波束測(cè)深系統(tǒng)通過(guò)聲基陣發(fā)射接收聲波束，獲得數(shù)百個(gè)采樣數(shù)據(jù)，通過(guò)載體的姿態(tài)數(shù)據(jù)、導(dǎo)航數(shù)據(jù)和位置信息計(jì)算不同數(shù)據(jù)點(diǎn)的水深?；诖罅康乃顢?shù)據(jù)點(diǎn)，可以獲得高分辨率的海底地形（見(jiàn)圖1）。通過(guò)多波束測(cè)深系統(tǒng)獲得的海底地形數(shù)據(jù)可以達(dá)到分米量級(jí)。多波束測(cè)深技術(shù)已經(jīng)成為海上風(fēng)電勘測(cè)主要的地形測(cè)量手段，目前被廣泛使用。利用多波束測(cè)深技術(shù)觀測(cè)風(fēng)電場(chǎng)全區(qū)、電纜路由區(qū)和支撐結(jié)構(gòu)海底地形，不僅能為海上風(fēng)電運(yùn)維提供基礎(chǔ)信息，也能為環(huán)境變量的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)提供支持，同時(shí)直接多次觀測(cè)數(shù)據(jù)評(píng)估海底的沖刷淤積狀態(tài)和電纜路由的賦存狀態(tài)也為海上風(fēng)電運(yùn)維提供了可靠依據(jù)。
圖1 基于多波束測(cè)深系統(tǒng)獲得的海底地形
02地層剖面探測(cè)技術(shù)
地層剖面探測(cè)系統(tǒng)通過(guò)反射并接收反射回來(lái)的回波信號(hào)對(duì)地層進(jìn)行探測(cè)，海上風(fēng)電運(yùn)維中應(yīng)用地層剖面探測(cè)技術(shù)可以明確電纜的埋藏狀態(tài)（見(jiàn)圖2），探查障礙物，確定電纜在海底的確切位置，具有較好的精度。目前，后期運(yùn)行維護(hù)中使用的探測(cè)工作頻率一般為14kHz，部分系統(tǒng)可以使用更高的主頻頻率，如SES參量陣系統(tǒng)。相較于3.5kHz頻率，14kHz工作頻率的淺地層剖面儀（多又稱海底管線儀）的分辨率比3.5kHz工作頻率更高，但地層穿透能力降低至海底以下5m內(nèi)。海底管線儀工作時(shí)測(cè)線需垂直海底管線路由或線狀障礙物的走向布置，通過(guò)目標(biāo)體在淺地層剖面上產(chǎn)生的繞射波來(lái)定位其探測(cè)點(diǎn)的位置和埋深。
圖2 基于SES參量陣系統(tǒng)地層剖面
03側(cè)掃聲吶探測(cè)技術(shù)
側(cè)掃聲吶是利用回聲測(cè)深原理探測(cè)海底地貌和水下物體的技術(shù)。側(cè)掃聲吶探測(cè)用來(lái)提供整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)址區(qū)的地貌圖像，特別是在海底電纜裸露至海床，或有障礙物時(shí)，側(cè)掃聲吶系統(tǒng)能夠提供更加直觀的可視化圖像（見(jiàn)圖3），更容易判斷海底地貌、障礙物的類型和位置。側(cè)掃聲吶探測(cè)也是海上風(fēng)電勘測(cè)中常用的技術(shù)方法，工作時(shí)其拖魚采用船側(cè)或船尾拖拽方式。
圖3 側(cè)掃聲吶圖像
04磁法探測(cè)技術(shù)
磁法探測(cè)基于海底障礙物與周邊物質(zhì)的磁性差異來(lái)探測(cè)目標(biāo)體，借助海洋磁力儀，通過(guò)測(cè)量不同磁化強(qiáng)度的目標(biāo)體在地磁場(chǎng)中所引起的磁場(chǎng)變化（即磁異常）位置和分布規(guī)律，來(lái)確定所探測(cè)目標(biāo)體的類型及位置等信息。因?yàn)楹５纂娎|一般有加強(qiáng)的金屬護(hù)套、鎧裝鋼絲，其本身含有鐵磁性材料，當(dāng)通電時(shí)可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，所以通過(guò)磁法探測(cè)同樣能夠確定海底電纜的位置。相較于地層剖面探測(cè)技術(shù)，磁法探測(cè)技術(shù)受電纜直徑的影響較小，能夠觀測(cè)直徑更小的海底電纜。然而，目前單個(gè)磁力儀的觀測(cè)無(wú)法計(jì)算海底電纜的埋深信息。
05電磁感應(yīng)探測(cè)技術(shù)
由于海底電纜是導(dǎo)體，當(dāng)電磁感應(yīng)法探測(cè)設(shè)備中的發(fā)射天線建立一定頻率的一次交變電磁場(chǎng)時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，其在海底電纜內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)頻率的感應(yīng)電流，并在周圍形成二次交變電磁場(chǎng)，其頻率與一次交變電磁場(chǎng)頻率相同。由于探頭線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小與穿過(guò)它的磁通量成正比。因此，當(dāng)探頭平行于地面且位于電纜正上方時(shí)，接收信號(hào)最小，從而確定電纜的埋藏位置。電磁感應(yīng)探測(cè)技術(shù)可以應(yīng)用于探測(cè)直徑更小的電纜。
物探技術(shù)是海上風(fēng)電運(yùn)維中的重要技術(shù)方法，不同的物探勘測(cè)技術(shù)具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，比如，多波束測(cè)深、側(cè)掃聲吶可以高效率、高精度地完成場(chǎng)址區(qū)全覆蓋的地形地貌測(cè)量，地層剖面探測(cè)能夠有效獲得電纜的位置、埋深等信息，但受分辨率的制約，對(duì)較小直徑的電纜可能無(wú)法識(shí)別。磁法和電磁感應(yīng)法雖然能夠探測(cè)更小直徑的電纜，但單個(gè)設(shè)備無(wú)法獲得電纜埋藏狀態(tài)。另外，電纜的埋深、橫截面、磁性強(qiáng)弱、磁性材料大小、電流強(qiáng)度等對(duì)探測(cè)效果影響很大。因此，對(duì)物探技術(shù)的方法應(yīng)考慮不同因素，根據(jù)需要綜合分析使用。
二、在線監(jiān)測(cè)技術(shù)
在線監(jiān)測(cè)技術(shù)是海上風(fēng)電運(yùn)行維護(hù)的重要手段，在降低運(yùn)營(yíng)安全風(fēng)險(xiǎn)中起到不可替代的作用，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)依靠觀測(cè)傳感器，通過(guò)衛(wèi)星、光纖等通信介質(zhì)，將觀測(cè)參數(shù)實(shí)時(shí)傳輸并顯示，使得海量觀測(cè)數(shù)據(jù)更容易保存和處理，也節(jié)省了大量成本?；谏鲜鰞?yōu)勢(shì)，目前海上風(fēng)電監(jiān)測(cè)技術(shù)備受重視。
01支撐結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測(cè)
通過(guò)高精度的傳感器對(duì)支撐結(jié)構(gòu)開展變形、位移、沉降、傾斜、力與應(yīng)力、震動(dòng)等觀測(cè)，開展鋼結(jié)構(gòu)腐蝕和鋼筋混凝土腐蝕的觀測(cè)，并將其實(shí)時(shí)傳輸至監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)。這些項(xiàng)目為基本監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，一般情況，具體監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置、數(shù)量選擇根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維管理、結(jié)構(gòu)安全評(píng)估等的需要，設(shè)置環(huán)境量監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。
02環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)
環(huán)境量監(jiān)測(cè)涉及海上風(fēng)電運(yùn)營(yíng)區(qū)的海洋環(huán)境，包括波浪要素、風(fēng)速、風(fēng)向，海流流速、流向，氣溫，濕度，水溫等項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)。環(huán)境參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)同樣依賴傳感器觀測(cè)和高速傳輸介質(zhì)，環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測(cè)提供了重要的背景參數(shù)資料，將為海上風(fēng)電長(zhǎng)期安全運(yùn)維積累數(shù)據(jù)。海上環(huán)境相對(duì)更加惡劣，特別是在臺(tái)風(fēng)等極端天氣狀況下，環(huán)境參量的在線監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。由于相關(guān)傳感器處于相對(duì)惡劣的環(huán)境條件，傳感器需要定期巡視是否正常。
03電纜狀態(tài)監(jiān)測(cè)
為了確保海底電纜的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并預(yù)警海底電纜故障，需要對(duì)海底電纜進(jìn)行溫度、應(yīng)變、放電信號(hào)等運(yùn)行狀態(tài)，以及震動(dòng)等異常信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)。目前常見(jiàn)的是基于光纖和局部放電的電纜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)。受電介質(zhì)所處的場(chǎng)強(qiáng)和電纜絕緣老化程度影響，電纜會(huì)發(fā)生局部放電。電力電纜絕緣性能的好壞很大程度上與其局部放電量有關(guān)，局部放電量的改變可對(duì)電纜絕緣存在的安全隱患提前預(yù)警。局部放電監(jiān)測(cè)又分為電容和電感傳感器局部放電監(jiān)測(cè)。另外，通過(guò)將海底電纜復(fù)合光纖作為分布式傳感元件，開展光纖分布式檢測(cè)，采用有限元分析技術(shù)對(duì)光電復(fù)合海底電纜運(yùn)行溫度、應(yīng)力變化和外界振動(dòng)事件進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。基于光纖的海底電纜監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)在福建南日島海上風(fēng)電等海底電纜監(jiān)測(cè)中應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了海底電纜安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控。
04海域監(jiān)測(cè)
據(jù)統(tǒng)計(jì)，80%以上的海底電纜故障是由于船舶錨泊等外力破壞所致，外力因素是危及海底電纜安全運(yùn)行的主要因素。一旦出現(xiàn)類似事故，取證等問(wèn)題是主要難點(diǎn)。利用紅外熱成像儀與攝像機(jī)組成海上視頻監(jiān)控裝置，或通過(guò)采用光電一體化海面雷達(dá)及視頻裝置與AIS系統(tǒng)融合聯(lián)動(dòng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)距離的海底電纜大范圍海域內(nèi)過(guò)往船舶的全天候、全方位、不間斷的安全監(jiān)控，降低船舶錨害肇事對(duì)海底電纜運(yùn)行的安全隱患。相比視頻監(jiān)控裝置，光電一體化雷達(dá)可長(zhǎng)距離、大范圍、多目標(biāo)地探測(cè)識(shí)別過(guò)往可疑船舶，可實(shí)現(xiàn)全天候、多環(huán)境下并有預(yù)警防范能力，可方便地對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、外傳、回放、查詢，并能實(shí)時(shí)查看。
上述在線監(jiān)測(cè)技術(shù)是海上風(fēng)電安全運(yùn)維的重要組成部分，不僅涉及運(yùn)維成本，也關(guān)乎運(yùn)維安全，因此需要重點(diǎn)關(guān)注和實(shí)施。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，不同監(jiān)測(cè)技術(shù)的組合和監(jiān)測(cè)策略的優(yōu)化，以及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的提升可以進(jìn)一步提高運(yùn)維效率。
三、無(wú)人智能裝備的應(yīng)用
近年來(lái)，無(wú)人智能裝備快速發(fā)展，如無(wú)人艇、無(wú)人機(jī)、ROV等開始在海洋領(lǐng)域廣泛使用。為海上風(fēng)電運(yùn)維提供了新的選擇，也成為海上風(fēng)電運(yùn)維新的發(fā)展方向。
01無(wú)人機(jī)的應(yīng)用
目前，海上風(fēng)電的巡檢主要以人員搭乘作業(yè)船舶以人眼觀察的方法開展作業(yè)。無(wú)人的自動(dòng)化巡檢設(shè)備的應(yīng)用將提升風(fēng)電場(chǎng)巡檢效率、安全性和針對(duì)性，既能夠減少風(fēng)電場(chǎng)工作人員的工作量，也能保障員工的安全。因此，無(wú)人機(jī)技術(shù)將成為海上風(fēng)電運(yùn)維的重要發(fā)展方向。由于電池技術(shù)限制，目前多旋翼無(wú)人機(jī)的續(xù)航時(shí)間較短，不適用于航程較長(zhǎng)的巡視。而油動(dòng)的固定翼無(wú)人機(jī)和復(fù)合翼無(wú)人機(jī)，其續(xù)航時(shí)間可達(dá)到1h及以上，因此一般可選用固定翼無(wú)人機(jī)和復(fù)合翼無(wú)人機(jī)等。
02無(wú)人艇的應(yīng)用
海上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維過(guò)程中需要大量用船，也必然受到天氣、海況、潮汐等條件的制約，同時(shí)，海洋養(yǎng)殖等也嚴(yán)重影響運(yùn)維工作的正常開展。無(wú)人艇的使用可以極大降低巡檢的安全風(fēng)險(xiǎn)和工作強(qiáng)度，同時(shí)提高效率，已經(jīng)成為海上風(fēng)電運(yùn)維技術(shù)發(fā)展的重要方向。大型的無(wú)人艇也可以搭載前述物探設(shè)備及環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)海底電纜狀態(tài)及環(huán)境參數(shù)的觀測(cè)。盡管如此，由于速度慢、視場(chǎng)有限，搭載能力受到限制，航程局限，無(wú)人艇更適合局部區(qū)域或極淺水區(qū)開展調(diào)查。
03水下機(jī)器人的應(yīng)用
ROV可以根據(jù)工作需要配備相應(yīng)輔助設(shè)備，是通過(guò)連接臍帶將電力輸送到水下機(jī)器人，工作人員在水面上進(jìn)行操縱或控制。ROV集功能強(qiáng)大、作業(yè)水深、作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、安全度高等優(yōu)勢(shì)于一身，長(zhǎng)期以來(lái)在海洋水下工程中得到了廣泛應(yīng)用。但是由于ROV價(jià)格昂貴，而且海上風(fēng)電場(chǎng)水深一般較淺，選擇使用小型ROV進(jìn)行觀察作業(yè)。另外，西方國(guó)家已經(jīng)開始嘗試使用AUV開展海上風(fēng)電運(yùn)維工作，例如，美國(guó)伍茲霍爾海洋研究所已經(jīng)開始利用AUV開展海上風(fēng)電場(chǎng)海底電纜調(diào)查工作（見(jiàn)圖4）。
圖4 利用AUV開展海底電纜勘測(cè)示意圖
目前，無(wú)人智能裝備在海上風(fēng)電運(yùn)維中的使用仍然較少，因其在效率、安全性等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，其必將成為海上風(fēng)電運(yùn)維技術(shù)的重要補(bǔ)充。海上風(fēng)電無(wú)人智能設(shè)備的綜合應(yīng)用以及智能化運(yùn)營(yíng)維護(hù)的解決方案將有廣闊的應(yīng)用前景。盡管如此，無(wú)人調(diào)查方式也有較為明顯的缺陷，比如，無(wú)法觸摸、航程有限、更加受氣候條件限制，因此探索無(wú)人、有人運(yùn)維技術(shù)方法的有效結(jié)合將成為發(fā)展趨勢(shì)。
四、基于多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用
海上風(fēng)電運(yùn)維幾乎貫穿整個(gè)項(xiàng)目生命周期，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，包括勘測(cè)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、環(huán)境參數(shù)等各種不同類型的海量數(shù)據(jù)將不斷累積，為海上風(fēng)電運(yùn)維最優(yōu)策略的選擇和海上風(fēng)電的建設(shè)提供更加詳細(xì)可靠的數(shù)據(jù)保障。因此，多元的海量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)管理及應(yīng)用等系列問(wèn)題也逐漸得到重視。
01數(shù)據(jù)管理技術(shù)
大數(shù)據(jù)云平臺(tái)的建立是必然趨勢(shì)，也是企業(yè)的重要管理機(jī)制和基本要求?；诙嘣悩?gòu)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)分析的重要基礎(chǔ)，對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行高效管理對(duì)海上風(fēng)電運(yùn)維的高效實(shí)施具有重要意義，因此該類數(shù)據(jù)整合管理更需要積極籌劃和完善。這些數(shù)據(jù)由于數(shù)據(jù)獲取標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)格式不同，應(yīng)建立基于勘測(cè)數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)平臺(tái)和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，開展云計(jì)算管理。在監(jiān)測(cè)中應(yīng)進(jìn)一步研究不同風(fēng)電機(jī)組、變流器的通訊協(xié)議、控制方式、狀態(tài)分類、判斷邏輯和計(jì)算方法，完善并統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式和標(biāo)準(zhǔn)以便于管理，嘗試開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的軟件。
02數(shù)據(jù)顯示技術(shù)
大量的數(shù)據(jù)采集之后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的處理及計(jì)算，將需要的內(nèi)容進(jìn)行整合，并通過(guò)圖表、曲線、顏色直觀的綜合展示。這種綜合展示一般應(yīng)用于在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中。另外，目前流行的VR及AR技術(shù)進(jìn)行場(chǎng)景重建和虛擬現(xiàn)實(shí)顯示技術(shù)，可以使管理者具有更加直觀和現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)。VR和AR技術(shù)用于勘測(cè)成果的顯示，有助于運(yùn)行管理者更直觀地理解海上風(fēng)電運(yùn)維的實(shí)際情況。目前，這類技術(shù)在海上風(fēng)電運(yùn)維中應(yīng)用并不常見(jiàn)，也可能成為未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。
03數(shù)據(jù)分析技術(shù)
對(duì)大數(shù)據(jù)的有效運(yùn)用，能夠加強(qiáng)海上風(fēng)電運(yùn)維管理的智能化和精細(xì)化，將在整體上極大推進(jìn)風(fēng)電場(chǎng)的安全、穩(wěn)定發(fā)展，為風(fēng)電企業(yè)提供更強(qiáng)的決策能力、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估能力和流程優(yōu)化能力。但是，如何從大數(shù)據(jù)中提取最為有效的信息，進(jìn)而幫助完成最優(yōu)運(yùn)維策略的選擇一直是數(shù)據(jù)分析中的難點(diǎn)。
大數(shù)據(jù)分析是目標(biāo)導(dǎo)向，根據(jù)海上風(fēng)電運(yùn)維的實(shí)際要求完成，因此需要細(xì)化課題，通過(guò)算法、模型和工具的開發(fā)，針對(duì)不同問(wèn)題進(jìn)行深入分析和挖掘，提高分析的可靠性、預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，為更好地決策提供建議。
五、海上風(fēng)電與海洋牧場(chǎng)融合發(fā)展下的海上風(fēng)電運(yùn)維
海上風(fēng)電和海洋牧場(chǎng)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展結(jié)構(gòu)的改善和提高均有重要作用。海上風(fēng)電與海洋牧場(chǎng)融合發(fā)展是節(jié)約集約用海的重要新型產(chǎn)業(yè)模式與未來(lái)發(fā)展方向（見(jiàn)圖5）。目前，德國(guó)、荷蘭、比利時(shí)、挪威等歐洲國(guó)家已于2000年實(shí)施了海上風(fēng)電和海水增養(yǎng)殖結(jié)合的試點(diǎn)研究，其原理為將魚類養(yǎng)殖網(wǎng)箱、貝藻養(yǎng)殖筏架固定在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)之上，以達(dá)到集約用海的目標(biāo)，為評(píng)估海上風(fēng)電和多營(yíng)養(yǎng)層次海水養(yǎng)殖融合發(fā)展?jié)摿μ峁┝说湫桶咐ｍn國(guó)在2016年也開展了海上風(fēng)電與海水養(yǎng)殖結(jié)合項(xiàng)目。
圖5 風(fēng)電場(chǎng)和海洋牧場(chǎng)結(jié)合示意圖
國(guó)家對(duì)清潔能源發(fā)展和現(xiàn)代化海洋牧場(chǎng)建設(shè)寄予厚望，2017年和2018年中央一號(hào)文件曾分別強(qiáng)調(diào)發(fā)展和建設(shè)現(xiàn)代化海洋牧場(chǎng)。習(xí)近平總書記曾強(qiáng)調(diào)：“發(fā)展清潔能源是改善能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全、推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的重要任務(wù)?！蹦壳埃覈?guó)尚未有海洋牧場(chǎng)與海上風(fēng)電融合發(fā)展的先例，但國(guó)家在積極謀劃，探索建立海洋牧場(chǎng)和海上風(fēng)電融合發(fā)展的新模式。海洋牧場(chǎng)和海上風(fēng)電融合發(fā)展中考慮空間融合、結(jié)構(gòu)融合、功能融合，如風(fēng)電和牧場(chǎng)將同時(shí)利用水下空間、風(fēng)電底樁和人工魚礁進(jìn)行融合。伴隨著海上風(fēng)電、海洋牧場(chǎng)相互影響過(guò)程和機(jī)制的探索將是重要的科學(xué)問(wèn)題。在這種背景和發(fā)展趨勢(shì)下，如何實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電運(yùn)維的最優(yōu)策略選擇，達(dá)到對(duì)系統(tǒng)影響最小且最安全并節(jié)約成本，將成為最新的最前沿的課題之一，應(yīng)該抓住機(jī)遇，先立先行，積極探索。
六、展望
海上風(fēng)電建設(shè)和開發(fā)漸入佳境，必然伴隨了海上風(fēng)電運(yùn)維的系列問(wèn)題，依賴運(yùn)維技術(shù)的合理綜合運(yùn)用。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的快速發(fā)展和成熟，有人、無(wú)人運(yùn)維技術(shù)開展有效結(jié)合，進(jìn)行海上風(fēng)電的智能化運(yùn)維將成為必然趨勢(shì)?；诖髷?shù)據(jù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、展示及分析系統(tǒng)將更為成熟和強(qiáng)大。同時(shí)，針對(duì)海上風(fēng)電和海洋牧場(chǎng)結(jié)合的業(yè)態(tài)發(fā)展趨勢(shì)，先行先試，探索海上風(fēng)電和海洋牧場(chǎng)綜合系統(tǒng)的運(yùn)維管理，實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電運(yùn)維策略的最優(yōu)選擇將是前沿課題。
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