编者按：近日，华南理工大学船舶与海洋工程系主任樊天慧教授在2025科普中国说·广东专场作了《驭风驭海、智创未来》的演讲。以下是演讲节选。

我家在东北，那儿流行一句俗语：“没有人的钱是大风刮来的”。如今，我的研究却恰恰证明，风真的可以“刮来”财富。它带来的是绿色的清洁能源——海上风电。

“金钟罩”练就海上“不倒翁”

海上风电的整个产业链分为四个环节：在海上发电、升压传输、电能上岸并网，最终进入千家万户。从风到电转换，让浩瀚海洋成为能源宝库。

在这条产业链中，最核心、最具挑战的部分是如何让风电机组在海上站稳脚跟。

固定式海上风电平台就像练成“金钟罩”的武者，任凭风浪冲击仍屹立不动。漂浮式平台更像练就太极的高手，借力打力，在海浪中灵活应对。风、海浪、洋流蕴含的能量部分转化成系统动能，结构本身的受力就变得更小。

随着风电场逐渐向深海推进，漂浮式结构成为必然选择。为了让机组具有足够且能调节的浮力，我们把浮体设计成中空并且内部有多个“房间”的结构，在房间底部加重物，尽量让主体更多地淹没在水中，漂而不沉，摇而不倒，就像海上的“不倒翁”。

用遗传算法改良海上风电“安全带”

要让风电机组在风浪中保持在原有位置附近发电，不被吹跑，就需要一个锚泊系统，也就是连接平台与海床的绳索。它们既是安全带，也是生命线。拉得太紧，结构易损，放得太松，电缆会被拉断，设计的难点就在于找到平衡点。

为了优化这一设计，我们引入遗传算法。就像生物进化一样，我们把大绳子的设计参数编码成二进制的基因代码，让程序在“繁衍”“突变”“筛选”中不断寻找最优解。这让传统人工试算变成自动化智能优化过程。我们团队据此开发了面向漂浮式海上风电的锚泊系统智能设计软件，填补了技术空白。

设计完成后，还要经得起试验验证。海洋工程投资巨大，风险高昂，每一次建造都必须万无一失。而漂浮式风电的模型试验是全球公认难题。风，也就是气动力；波浪，也就是水动力，在缩小到模型尺度时，他们的等效规则是矛盾的。

为此，我们团队将实验拆分为两部分：先完成水动力试验，训练和校准我们的水动力和耦合运动响应数值模型，再在气动试验中利用控制系统模拟真实风力带来的影响。最终，我们成功为漂浮式风电的精准可靠全过程模型试验开辟了新道路。

我们的研究成果最终在阳江得到了实际应用。三峡集团在这里建成了中国首台漂浮式海上风电工程——“三峡引领号”。它是我国自主研发的标志性工程，也是全球首次实现漂浮式风电在强台风区域运行，最高可抗17级台风。

“三峡引领号”满发状态每小时可发电5500千瓦时，每年为3万户家庭提供绿色清洁能源。这一成果标志着中国海上风电从近海迈向深远海的新阶段。

拓展无人智能装备的边界

我国海域蕴含着巨大的油气、矿产与可再生能源资源。要开发这些资源，首先要认知海洋。

过去，我们依赖昂贵的人工观测，如今，我们正迈向无人智能观测时代。无人机、无人艇、智能传感器正共同构建“海洋互联网”，实现广域、长时、高分辨率实时监测。要让这些设备长期在复杂海况下运行，续航能力是关键。

“一鲸落，万物生”。鲸鱼陨落后，身体蕴含的能量就能滋养一方水体，我们从中得到了启示。鲸鱼尸体在波浪中不仅上下起伏，还会缓缓向前移动。科学家们受到启发，研制出波浪滑翔机：一种无需燃料、依靠波浪推进的智能航行器。据此，我们研发了波浪推进超长续航无人船。它的原理就像给小船在水下部分装上翅膀，波浪带动水下翼板上下摆动，产生向前的推力。我们让船学会了游泳，哪怕逆浪而行，也能借力前进。

根据我国不同海域的波浪大小，我们合理设计了船体运动周期，进一步提高了水翼推进效率，让无人船游得更快、游得更久。结合光伏供能与储能系统，它能在海上实现超长续航，成为新一代智能海洋探测装备。

（来源：“科普中国”微信公众号）