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海上大型絞吸疏浚裝備是遠海島礁大規模高效吹填造陸的國之重器，是南海資源開發、一帶一路港口建設等國家戰略任務和重大工程的緊迫需求。絞吸疏浚裝備具有同步完成海底巖土快速挖掘和長距離管道連續輸送的可靠作業能力，需要作業定位、巖土挖掘、物料輸送和疏浚監控四大系統的高度集成，其核心技術長期被歐洲壟斷并嚴格封鎖。項目組圍繞海上大型絞吸疏浚裝備的自主研發與產業化，歷經15年產學研用攻關取得如下創新成果：     一、多自由度順應式重載精確定位技術：針對漂浮作業裝備高效穩定定位的挑戰，提出主體、挖掘、定位等系統的多體耦合動力學分析方法，揭示了海洋環境與疏浚作業載荷的復合作用機理，發明了多自由度順應式重載鋼樁臺車定位系統，保障了惡劣海洋環境中“定得穩”的疏浚作業要求，使得作業抗風等級從6級提高到9級，南海作業窗口期從約120天增加到約180天。     二、多參數自適應重型大挖深挖掘技術：針對海底堅硬巖石快速挖掘的挑戰，提出大挖深傾斜彈性結構超長軸系設計方法，解決了機構運動和巖石挖掘的強沖擊載荷導致系統失效的難題，研制出特種重型挖巖絞刀、超長軸驅動裝置及多參數自適應控制技術，實現了36米水深下快速挖掘單軸抗壓強度超過60MPa的堅硬巖石，滿足了國家重大工程“挖得快”的需求。     三、多介質高濃度長距離連續輸送技術：針對大顆粒物料高濃度長距離連續輸送的挑戰，提出多級顆粒混合流態分析技術，攻克了扭曲葉片型葉輪和對數螺旋線泵殼內流道設計難題，研制出高效輸送大顆粒物料的系列疏浚泵和驅動裝置，實現“排得遠”的強大能力，將高濃度管道連續輸送距離由6公里提高至15公里。     四、多系統集成優化總體設計技術和裝備研制：針對各類型疏浚工程的不同需求，攻克了多系統集成總體設計、多工況功率平衡動力配置、裝備綜合控制與信息化管理等關鍵技術，構建了大型絞吸疏浚裝備數字化集成設計平臺，研制出電軸、變頻等五大類56座絞吸疏浚裝備，形成“系列化”產品自主設計和制造能力。     本項目授權發明專利34項、實用新型專利21項、軟件著作權33項，制修訂國家標準5項，發表論文112篇，構建了我國大型絞吸疏浚裝備自主研發與產業化應用的完整體系，研制的“新海旭”、“天鯨號”、“天麒號”等裝備打破國外技術壟斷、不斷創造中國記錄，中國機械工程學會和機械工業聯合會組織的成果鑒定會認為：“海上大型絞吸疏浚裝備在總體上達到了國際領先水平。”     獲獎等級：特等獎，國家科技進步獎     完成單位：上海交通大學、中交上海航道局有限公司、長江航道局、中交疏浚技術裝備國家工程研究中心有限公司、中國船舶重工集團公司第七一一研究所、江蘇科技大學、江蘇海新船務重工有限公司

本實用新型具體涉及一種波浪能驅動的海上漂浮式垃圾回收裝置，包括浮式水上垃圾桶以及與浮式水上垃圾桶相連接的一對浮式柵欄，浮式水上垃圾桶通過設置在其底部的抽水管與波浪能水泵相連，波浪能水泵設置在波浪能捕獲裝置上并通過出水管與油污分離池相連。其中一對浮式柵欄，漂浮垃圾和溢油在向港岸靠近的時候被浮式柵欄攔截進入浮式水上垃圾桶，由波浪能捕獲裝置帶動波浪能水泵持續將浮式水上垃圾桶的水抽入油污分離池進行分離。該裝置高效清潔無污染，可應用于內港和近海，且可同時完成對近岸漂浮式垃圾和內港海面油污的回收處理。

本技術采用電化學技術實時監測鋼管樁涂層老化度和陰極保護效率；同時采用膜電阻探針技術監測電子電氣系統的大氣腐蝕速率，以及風電艙室內的鹽霧沉積量，結合遠程網絡和云服務技術，實現電氣裝備腐蝕速率、犧牲陽極保護效率和涂層老化狀態的長期在線監測，及早發現腐蝕隱患并預警，通過預防性維修和養護，將海上風電腐蝕災難降低到最低值，提高海上風電基礎和電氣裝備的防腐蝕管理的自動化和信息化水平。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 隨著我國海上風電的快速發展和投運，部分海上風電基礎生命期已經步入服役中期，海洋環境腐蝕帶來的檢測、評估、修復問題日益顯著，并且隨著海上風電場址選擇的深遠化、技術經濟的精益化，對海上風電基礎和高、低壓電氣裝備的腐蝕與防護智能化水平提出了更高的要求。 本技術采用電化學技術實時監測鋼管樁涂層老化度和陰極保護效率；同時采用膜電阻探針技術監測電子電氣系統的大氣腐蝕速率，以及風電艙室內的鹽霧沉積量，結合遠程網絡和云服務技術，實現電氣裝備腐蝕速率、犧牲陽極保護效率和涂層老化狀態的長期在線監測，及早發現腐蝕隱患并預警，通過預防性維修和養護，將海上風電腐蝕災難降低到最低值，提高海上風電基礎和電氣裝備的防腐蝕管理的自動化和信息化水平。

本項目針對國內外大規模海上風電場電力并網研究的難點，并依據本研究組已經建立的基于DSP+ARM+FPGA架構的通用分布式控制平臺和基于Labview開發的監測平臺等先進的技術和工具，從模塊化多電平換流器（MMC）動態建模入手，揭示了MMC內部復雜的動態特性并分析了換流器內部動態與外部動態之間的耦合關系，在此基礎上提出了通過控制換流器能量來實現內部動態的優化控制，通過優化開關調制序列得到簡單有效，適用于實際工程的調制策略，能夠降低諧波和損耗。 通過本項目的實施，在探索大規模海上風電場電力并網換流器拓撲和控制策略設計等這一國際新能源接入與并網前沿領域有所進展，為使我國實現清潔的海上風電場電力代替部分化石能源，提高風電并網穩定性和實現“黑啟動”向無源網絡供電等目標提供技術支持。 在本項目實施過程中，與上海科委合作，利用自主研發的30kW小功率MMC試驗樣機模擬了應用于海上風電場電力并網的換流器，對提出的優化控制策略進行了實驗驗證。相關研究成果發表論文6篇，申請國家發明專利2項

本成果是基于新材料和高速激光熔覆的海上風電機組、海洋裝備和船舶的長效、環保防腐新技術。針對海上風電機組、海洋裝備和船舶的海水腐蝕問題，突破了現有防護期效短（防腐涂料期效一般為1—5年）、涂層易剝落以及涂料中所含有機化合物（VOC）污染環境的局限性，自主開發了激光熔覆用高性能耐蝕合金粉末材料和制備高耐蝕熔覆層的高速激光熔覆系統，利用高速激光熔覆技術在海上風電機組、海洋裝備和船舶的重要部件上制備超長壽命（≥50年）的耐蝕熔覆層，從根本上解決重要部件全壽命周期內腐蝕防護問題。該項技術的成熟度達到8級，具備批量生產條件。已獲授權發明專利20余項、授權GF發明專利2項。 創新點 1、研發了系列專用于高速激光熔覆的鎳基高性能耐蝕合金粉末材料。 2、開發了基于高速激光熔覆的耐蝕層制備技術與裝備,防腐層與基體冶金結合（結合強度≥200MPa）。 3、提供了一種長效、環保的腐蝕防護新技術，材料不含VOC及其他有毒化合物，耐蝕壽命≥50年。 市場前景 腐蝕使全球每年損失的鋼鐵約6000萬噸，隨著我國海洋經濟迅猛發展，我國海洋工程95%的材料都是鋼鐵或鋼筋混凝土，海洋工程防腐已成為發展中急需解決的重要課題。我國已成為世界海洋涂料使用量第一的國家，2010年我國海洋涂料市場規模已超350億元，海洋涂料的需求量年均增速超過20%。目前防腐涂料作為海上風電機組、海洋裝備及船舶應用最廣泛的腐蝕防護途徑，但存在有效防腐期較短、所含有機化合物污染環境等問題。因此，迫切需要開發防腐效果更好、時效更長、低毒環保的新方法。 應用案例 自2017年以來，成果已應用于船舶水線以下與海水接觸的鋼板、壓載泵大軸、尾舵及其它部件，已有的結果表明，熔覆層完全耐蝕，預計其耐蝕壽命大于50年。 獲獎情況 耐蝕新材料與制備技術成果于2021年經過由中國電機工程學會組織、劉振東院士任主任委員的鑒定，鑒定結論為“該項目成果整體技術居國際領先水平”。高耐磨耐蝕新材料與熔覆層的制備關鍵技術入選“2016中國黑科技百強”。

本實用新型公開了一種用于海上風機基礎室內試驗研究的多自由度循環加載裝置，該裝置利用動滑輪和定滑輪組成滑輪系統，結合循環步進電機、彈簧基座以及特殊設計的模型箱、鋼框架和法蘭盤，通過控制循環步進電機的移動距離和移動速度可以實現任意周期和任何形式的循環加載。此外，改變鋼框架與模型箱的連接位置，轉動法蘭盤，同時利用控制基座底部的萬向輪，可以實現任意角度的循環加載。本實用新型易于加工安組裝，具有較高的經濟性和實用性，可以應用于海上風機基礎的室內模型試驗研究。

本項目針對大型海上風電場功率外送問題，研究采用基于模塊化多電平換流器的柔性多端直流輸電系統并網的關鍵技術問題，從穩態、暫態和穩定性等三個方面深入探究系統的運行與控制特性，揭示系統不穩定性產生機理，提出增強互聯系統穩定性的設計原則及鎮定措施，攻克柔性多端直流輸電系統交、直流故障保護難題，并搭建基于MMC的四端柔性直流輸電系統實驗平臺及風電機組模擬平臺，對所提理論進行實驗驗證。 通過本項目的實施，能夠使我國相關技術人員掌握該領域的核心關鍵技術，為大型海上風電場經MMC-MTDC并網實際工程建設提供人才支撐和理論指導，為使我國柔性多端直流輸電技術研究進入國際先進行列打下扎實的基礎。 在本項目實施過程中，與國家電網和南方電網緊密合作，充分調研大型風電場經柔性多端直流并網實際工程的運行特性及出現的問題，密切結合理論研究，揭示問題產生原因，提出問題解決方案。本項目所取得的研究成果均已在國內外高水平期刊上發表，共發表論文二十余篇，其中SCI檢索4篇，EI檢索16篇，申請國家發明專利5項，已授權2項。

 本項目針對大型海上風電場功率外送問題，研究采用基于模塊化多電平換流器的柔性多端直流輸電系統并網的關鍵技術問題，從穩態、暫態和穩定性等三個方面深入探究系統的運行與控制特性，揭示系統不穩定性產生機理，提出增強互聯系統穩定性的設計原則及鎮定措施，攻克柔性多端直流輸電系統交、直流故障保護難題，并搭建基于MMC的四端柔性直流輸電系統實驗平臺及風電機組模擬平臺，對所提理論進行實驗驗證。 通過本項目的實施，能夠使我國相關技術人員掌握該領域的核心關鍵技術，為大型海上風電場經MMC-MTDC并網實際工程建設提供人才支撐和理論指導，為使我國柔性多端直流輸電技術研究進入國際先進行列打下扎實的基礎。 在本項目實施過程中，與國家電網和南方電網緊密合作，充分調研大型風電場經柔性多端直流并網實際工程的運行特性及出現的問題，密切結合理論研究，揭示問題產生原因，提出問題解決方案。本項目所取得的研究成果均已在國內外高水平期刊上發表，共發表論文二十余篇，其中SCI檢索4篇，EI檢索16篇，申請國家發明專利5項，已授權2項。

 采用直流技術對海上風能進行匯聚和傳輸可以同時提高系統可靠性和靈活性，DC/DC變換器用于匹配不同電壓等級以及接入直流發電和儲能設備，為實現中高壓直流電網中高效可靠的直流-直流變換，本項目首先研究中高壓模塊化多電平DC/DC變換器的可行電路拓撲結構，研究模塊化多電平DC/DC變換器的運行和控制機制，解決均壓控制問題，實現其電壓和功率控制功能。依據理論研究成果，本研究組開發了60kW模塊化多電平DC/DC變換器樣機，對樣機的測試結果驗證理論分析以及所提出控制算法的有效性。 通過本項目的實施，解決了模塊化多電平DC/DC變換器的調制、均壓、控制等關鍵問題，驗證其應用于直流電網的可行性。為未來直流電網的建設提供率了重要的理論參考和工程借鑒依據。 在本項目實施過程中，以國家千人計劃，項目和中英自然科學基金項目為依托，本研究組與國家電網電力科學研究院、英國Strathclyde大學、英國Aberdeen大學合作開發了“帶有DC/DC直流電壓變換的大型新能源多端直流接入系統”的實證平臺，研究和驗證了直流電網的運行機制。針對模塊化多電平DC/DC變換器，本研究組已申請專利一篇，發表多篇論文。