首个海上风电机器人创新虚拟世界问世

风起云涌的大海深处,一场关于能源变革的秘密行动正在悄然展开。全球对清洁能源的渴望,推动着海上风电产业以前所未有的速度扩张。但在这场看似波澜壮阔的进步背后,却隐藏着诸多挑战:狂风巨浪的考验、高昂的成本压力,以及对一线作业人员安全的担忧。而解决这些问题的关键,或许就藏匿于人工智能、机器人技术和数字化解决方案之中。

近年来,一系列令人瞩目的技术突破正深刻地改变着海上风电的格局。这些创新犹如一把把锋利的刀刃,正在切割着行业发展的瓶颈,助力风电场变得更加高效、经济和安全。

一个“首屈一指”的虚拟仿真平台正在加速机器人和自主系统的部署。由英国离岸可再生能源(ORE)Catapult开发的这个逼真模拟环境,利用实时环境数据,为海上风电领域的机器人技术开发者提供了一个理想的试验场。在这个虚拟世界里,开发者可以模拟真实的海洋环境,测试和优化他们的系统,从而在实际部署前就发现问题、解决问题,大大缩短了开发周期,降低了风险。与此同时,Innovate UK支持的数字运营和维护环境(DOME)则为海上风电开发商和运营商提供了一个独特的平台,在这里,他们可以展示、测试和完善解决海上风电行业常见问题的各种方案。

机器人军团正在接管。从翱翔于空中的无人机,到潜入深海的自主水下机器人,再到攀爬在风机上的爬行机器人,各种类型的机器人正在被用于执行检查、维护和维修任务。Fugro公司的Blue Essence无人水面艇(USV)和Blue Volta电动遥控潜水器(eROV)协同作战,完成了“世界首例”完全远程的海上风电资产检查,这一突破性的应用展示了远程操作技术的巨大潜力,减少了对人员的依赖,降低了运营成本,并显著提高了安全性。Beam公司的Scout自主水下机器人系统则专注于解决海上风电场检查和维护的关键挑战。BladeBUG公司则专注于风机叶片的机器人检测、维护和修复。而Innovate UK资助的MIMRee项目,更是野心勃勃地要开发世界首个完全自主的机器人检查和维修解决方案,预计将为平均风电场在整个生命周期内节省约2600万英镑。

人工智能也在幕后发挥着关键作用。AI驱动的设计优化模型,例如HIPERWIND项目开发的模型,能够降低能源均化成本(LCOE)高达9%,并提高可靠性和成本效益。AI技术也被应用于水下机器人的自主导航和目标识别,例如,“世界首例”AI驱动的自主水下航行器,能够将海上风电场的巡检时间减半。TNO正在开发和测试利用机器人技术实现风力涡轮机的自动化和数字化维护的概念。研究人员也在探索利用合作机器人基础设施来辅助海上风电场的微桩安装,以应对全球能源危机和气候变化带来的挑战。这些智能化的解决方案正在悄无声息地提升着风电场的运营效率,降低着能源生产的成本。

令人始料未及的是,随着首批海上风电场步入退役期,一个新的挑战浮出水面。1991年建成的丹麦波罗的海风电场,是全球最早的一批。如何在退役的同时,减少对环境的影响,成为行业必须面对的问题。一些公司正在积极开发新型树脂材料,以促进风电场的环保退役。

在这一切变革的背后,一个充满活力的创新生态系统正在茁壮成长。Offshore Wind Innovators网络吸引了超过100家公司加入,为行业内的创新合作提供了坚实平台。Goldwind等公司也在全球范围内提供海上和陆上风电场开发以及风力涡轮机建设服务。这些创新和合作,犹如源源不断的活水,推动着海上风电技术蓬勃发展,为实现清洁能源目标贡献着力量。5G、数字孪生等技术的进一步发展,预示着一个更加智能、高效和可持续的海上风电未来,正在向我们招手。一场关于能源的变革,远未结束,而是刚刚开始。

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