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【交通强国】大连海大绿色港口与航运安全关键技术研究 创新推动港航安全绿色低碳发展

发布时间:2024-04-24 14:21:42 发布人:唐振东  

在绿色港口与航道、涉海生态环境、航运安全等领域突破多项关键技术,部分技术已经转化应用,并取得明显成效:研发服务深远航运的极端海况预测系统,开发新一代基于全钒液流电池的绿色港口储能技术,突破绿色船舶监测评估技术,推出港口散货系统皮带机巡视智能化系统……

基于“绿色港口与航运安全关键技术研究”试点任务,太阳集团城网站2017围绕绿色港口与航道建设、涉海生态环境以及航运安全技术研究,获得中国专利奖、辽宁省技术发明一等奖、中国航海科技突出贡献奖等国家级、全国行业协会和省部级奖项10余项;获批大连市绿色港口与航运安全技术创新中心和大连市自主航运安全技术重点实验室,联合共建辽宁省海洋地质调查研究工程技术创新中心;获批国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国博士后科学基金等项目16项;培养国家青年拔尖人才1人、国家优青1人、中国科协青年人才托举工程1人,创新推动港航安全绿色低碳发展。

研发标志性产品

服务船舶极端海况预警与防控

经过深入研究和探索,大连海大研发高精度滨海工程环境灾害预警预报系统和具有完全自主知识产权的船舶跟踪与气象导航系统两项重大标志性产品,均已应用于生产实践。

针对滨海工程环境灾害预警方面的行业需求,试点任务研发的新一代且高精度的海域灾害监测预警系统,能对辽宁省等沿海海域海洋环境精确预测,对台风、风暴潮、大浪、海冰、赤潮等海洋自然灾害提供及时有效的监测预警。在辽宁省海洋灾害预警、海洋牧场、港口航道、航运安全、共建“一带一路”等领域,新研发的城市滨海监测预警系统具有极大的推广和应用前景。基于ERA5长期气象和海洋数据以及我国沿海历史气象水文数据,该系统构建了包含辽宁省沿海海域风、波浪、潮汐、海流调查分析数据集和分析预报集;采用实验水槽研究了风暴浪作用下的沙滩侵蚀过程,并应用风场(WRF)模型、波浪(SWAN)模型、水动力(F—COM)模型、风暴海岸侵蚀(XBeach)模型和海冰(FVCOM)模型数值,模拟沙质海岸不同时空尺度的物理演变过程;建立国内首个侵蚀海岸防护的现场跟踪实验基地,研究滨海沙滩防护稳定性与评估方法,研发生态沙滩养护新技术。

结合气象、水文、海事、法律、计算机以及人工智能等领域专家组成的团队,试点任务为远洋船舶提供全天候、定制化气象导航服务,航路设计,船舶航行监控与预警,全球船舶轨迹查询等专业咨询服务;开发多种海洋模式预报产品并已投入运营,为中外船舶提供超过150航次的全球极端海况预警与防控服务。目前,服务船舶范围已涵盖各类货船、工程船、教学实习船和帆船等,为我国到巴基斯坦、斯里兰卡、南非等多条航线提供定制化、全天候的远洋气象导航服务。

突破多项技术

成果产业化进程加速

在绿色港口与航道、涉海生态环境以及航运安全等领域,试点任务突破多项关键技术,部分技术已转化应用。

突破绿色港口液流电池储能技术。研发新一代基于全钒液流电池的高功率密度电堆和高集成度电池系统,着眼低成本铁铬液流电池研发,突破铁铬电解液活性、稳定性较差的问题,实现铁铬高功率密度电堆的连续稳定运行。试点任务成果已在中石油北京石油化工研究院、中石化大连石油化工研究院、湖南银峰新能源有限公司、青岛益和电气集团、中国电气装备集团等单位转化,累计转化经费3500余万元。成果产业化对于大规模长时储能技术的发展具有重大意义,有力推动“双碳”目标的实现。

研制一体化多功能绿色智能浮标,突破了离岸浮标的风—光—浪再生能源集成与宽温域高效储能技术,试点任务还研发了航道气象—水文—泥沙和交通要素数据实时监测浮标。

研发港口散货系统皮带机巡视智能化系统。通过研发激光扫描三维建模技术、自动化控制技术等,实现散货码头取料机的自动化作业,开发港口散货系统皮带机巡视智能化系统。研发散货码头智能化作业数据处理平台,综合处理取料机姿态、料堆数据、实时流量等数据,提高取料机智能作业系统的运行效率。

突破绿色船舶监测评估技术。为深入开展船舶废气排放相关研究,试点任务团队在秦皇岛分析和评估船舶废气排放对大气环境的影响,通过观测采集黄渤海大气污染物数据并重点分析污染物在中日韩三国之间的跨境输送问题,提出对应的减排策略,为绿色船舶和港口管理系统建立提供了相应的理论支撑。通过基于引擎功率的排放因子法建立了秦皇岛港船舶废气排放清单,搭建模块化运行中尺度气象模型和大气环境质量预测模型(WRF—CALPUFF)的工具。

此外,试点项目还突破沿海港口桩基码头泥沙淤积机理及其防治关键技术,基于水下无线传输系统的海上构筑物自动监测技术,智能化、高精度冲刷微地貌监测技术与冲刷预警预报系统,基于多源数据融合的航行风险预测与预警技术,以及研发船员安全行为和状态监测预警系统和北极冰区航行风险防控应用系统,助力港航绿色节能安全。