在綠色港口與航道、涉海生態環境、航運安全等領域突破多項關鍵技術,部分技術已經轉化應用,并取得明顯成效:研發服務深遠航運的極端海況預測系統,開發新一代基于全釩液流電池的綠色港口儲能技術,突破綠色船舶監測評估技術,推出港口散貨系統皮帶機巡視智能化系統……
基于“綠色港口與航運安全關鍵技術研究”試點任務,大連海事大學圍繞綠色港口與航道建設、涉海生態環境以及航運安全技術研究,獲得中國專利獎、遼寧省技術發明一等獎、中國航海科技突出貢獻獎等國家級、全國行業協會和省部級獎項10余項;獲批大連市綠色港口與航運安全技術創新中心和大連市自主航運安全技術重點實驗室,聯合共建遼寧省海洋地質調查研究工程技術創新中心;獲批國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國博士后科學基金等項目16項;培養國家青年拔尖人才1人、國家優青1人、中國科協青年人才托舉工程1人,創新推動港航安全綠色低碳發展。
研發標志性產品
服務船舶極端海況預警與防控
經過深入研究和探索,大連海大研發高精度濱海工程環境災害預警預報系統和具有完全自主知識產權的船舶跟蹤與氣象導航系統兩項重大標志性產品,均已應用于生產實踐。
針對濱海工程環境災害預警方面的行業需求,試點任務研發的新一代且高精度的海域災害監測預警系統,能對遼寧省等沿海海域海洋環境精確預測,對臺風、風暴潮、大浪、海冰、赤潮等海洋自然災害提供及時有效的監測預警。在遼寧省海洋災害預警、海洋牧場、港口航道、航運安全、共建“一帶一路”等領域,新研發的城市濱海監測預警系統具有極大的推廣和應用前景。基于ERA5長期氣象和海洋數據以及我國沿海歷史氣象水文數據,該系統構建了包含遼寧省沿海海域風、波浪、潮汐、海流調查分析數據集和分析預報集;采用實驗水槽研究了風暴浪作用下的沙灘侵蝕過程,并應用風場(WRF)模型、波浪(SWAN)模型、水動力(F—COM)模型、風暴海岸侵蝕(XBeach)模型和海冰(FVCOM)模型數值,模擬沙質海岸不同時空尺度的物理演變過程;建立國內首個侵蝕海岸防護的現場跟蹤實驗基地,研究濱海沙灘防護穩定性與評估方法,研發生態沙灘養護新技術。
結合氣象、水文、海事、法律、計算機以及人工智能等領域專家組成的團隊,試點任務為遠洋船舶提供全天候、定制化氣象導航服務,航路設計,船舶航行監控與預警,全球船舶軌跡查詢等專業咨詢服務;開發多種海洋模式預報產品并已投入運營,為中外船舶提供超過150航次的全球極端海況預警與防控服務。目前,服務船舶范圍已涵蓋各類貨船、工程船、教學實習船和帆船等,為我國到巴基斯坦、斯里蘭卡、南非等多條航線提供定制化、全天候的遠洋氣象導航服務。
突破多項技術
成果產業化進程加速
在綠色港口與航道、涉海生態環境以及航運安全等領域,試點任務突破多項關鍵技術,部分技術已轉化應用。
突破綠色港口液流電池儲能技術。研發新一代基于全釩液流電池的高功率密度電堆和高集成度電池系統,著眼低成本鐵鉻液流電池研發,突破鐵鉻電解液活性、穩定性較差的問題,實現鐵鉻高功率密度電堆的連續穩定運行。試點任務成果已在中石油北京石油化工研究院、中石化大連石油化工研究院、湖南銀峰新能源有限公司、青島益和電氣集團、中國電氣裝備集團等單位轉化,累計轉化經費3500余萬元。成果產業化對于大規模長時儲能技術的發展具有重大意義,有力推動“雙碳”目標的實現。
研制一體化多功能綠色智能浮標,突破了離岸浮標的風—光—浪再生能源集成與寬溫域高效儲能技術,試點任務還研發了航道氣象—水文—泥沙和交通要素數據實時監測浮標。
研發港口散貨系統皮帶機巡視智能化系統。通過研發激光掃描三維建模技術、自動化控制技術等,實現散貨碼頭取料機的自動化作業,開發港口散貨系統皮帶機巡視智能化系統。研發散貨碼頭智能化作業數據處理平臺,綜合處理取料機姿態、料堆數據、實時流量等數據,提高取料機智能作業系統的運行效率。
突破綠色船舶監測評估技術。為深入開展船舶廢氣排放相關研究,試點任務團隊在秦皇島分析和評估船舶廢氣排放對大氣環境的影響,通過觀測采集黃渤海大氣污染物數據并重點分析污染物在中日韓三國之間的跨境輸送問題,提出對應的減排策略,為綠色船舶和港口管理系統建立提供了相應的理論支撐。通過基于引擎功率的排放因子法建立了秦皇島港船舶廢氣排放清單,搭建模塊化運行中尺度氣象模型和大氣環境質量預測模型(WRF—CALPUFF)的工具。
此外,試點項目還突破沿海港口樁基碼頭泥沙淤積機理及其防治關鍵技術,基于水下無線傳輸系統的海上構筑物自動監測技術,智能化、高精度沖刷微地貌監測技術與沖刷預警預報系統,基于多源數據融合的航行風險預測與預警技術,以及研發船員安全行為和狀態監測預警系統和北極冰區航行風險防控應用系統,助力港航綠色節能安全。