全姿态水下机器人在监测珊瑚状态。
青岛罗博飞海洋技术有限公司供图
20兆瓦海上风电机组所在的风电场。
汤 伟摄
编者按：今年6月8日是第十八个世界海洋日暨第十九个全国海洋宣传日，今年的活动主题为“守护蔚蓝 向海图强”。
浩瀚海洋，蕴藏着丰富的资源。本版推出特别报道，聚焦沿海地区的积极探索，展现海洋科技在保护海洋生态环境、推进资源可持续开发利用、助力生物多样性保护中发挥的重要作用。
全球首台20兆瓦海上风电机组在福建并网发电
提升海洋资源利用效率
本报记者 施 钰
福建漳州市漳浦县海域，海风强劲吹拂，一座174米高的“大风车”上，3支147米长的叶片缓缓转动，扫风面积足有10个标准足球场那么大——这就是全球首台20兆瓦海上风电机组。
今年2月，该机组成功实现并网发电，在额定工况下，该机组单机年发电量预计超8000万千瓦时，可满足约4.4万户家庭一年用电需求。该机组实现了全产业链自主可控，关键部件100%国产化，由中国长江三峡集团有限公司与金风科技股份有限公司联合设计、建造和示范应用。
海风浩荡，风能资源充沛。“福建是海上风能资源的‘富矿’区域，受狭管效应影响，福建海域风电设备年等效利用小时数全国领先。”三峡集团福建分公司计划发展部主任杨德说，“此次选择的海域风速常年较高，能有效检验这台示范机组的可靠性。”
风大，对发电是好事，对安装施工而言却是挑战。三峡集团福建分公司生产管理部高级主管张程远介绍，安装叶片时，作业人员身处174米的高空，147米长的叶片被吊装至同样高度，叶片在空中不停摆动。在此环境下，工人要将叶片上的200颗螺栓逐一精准插入风机机舱轮毂的孔洞，误差不能大于2毫米。
这台“大风车”，其安装依靠施工团队的精细高效执行，也离不开各类海洋装备的强力“托举”。2000吨自升式海上风电安装平台“大桥海风”号进行风机运输、安装一体化施工；水下机器人实时采集数据，辅助风机底座的钢管桩与导管架在海面下精准对接；叶片安装时，也有高精度定位及牵引系统实时校准叶片空中姿态……
作为绿色电力的重要供给，海上风电机组在安装与运行中也注重绿色发展。
更大功率的机组带来直观的经济效益与生态效益。相比16兆瓦海上风电机组，应用20兆瓦机组的风电场可减少25%机位点，显著降低用海面积和成本，同时发电效率提升5%，综合推动项目度电成本下降5%—8%。
“在20兆瓦海上风电机组上，我们首次使用了海水冷却技术。”张程远介绍，过去大多采用空冷或特殊液体冷却电机设备，不仅消耗电能，还会占用较大机舱空间，而该风电机组直接抽取海水通入管道实现机舱降温，为机头减重超15吨，节约机舱空间超18%，并有效提升发电量和变流器、齿轮箱、主轴承等大部件的使用寿命。
有趣的是，在实际使用中，张程远还发现，很多海洋生物把风电机组的水下导管架当成了栖息地。
“目前，我们正在探索风电设备与深远海养殖设备的融合。”展望未来，杨德期待，通过风电设备持续创新，进一步提升海洋资源利用效率，“海上风电平台还可以和制氢、制氨、算力中心等融合，实现资源利用的多方共赢”。
水下机器人助力海南珊瑚养护
呵护海洋生态系统健康
本报记者 董泽扬
“唰……”在海南陵水黎族自治县分界洲岛附近海域，一台明黄色的水下机器人正开足马力，在水波涌动的海面上划出长长的尾波。抵达目标区域后，机器人潜入水下，没了踪影。岸上，海南热带海洋学院副教授叶旭东正熟练地操作手柄。这台能自由上浮下潜、横滚俯仰的全姿态水下机器人，成了守护这片“海底花园”的新“园丁”。
缓慢下潜，水下机器人悬停在目标珊瑚礁上方。避障声呐等设备帮助机器人灵活避开各种障碍。打开灯光、录制视频，数据通过零浮力电缆回传，海底景象在屏幕上实时呈现：鹿角珊瑚随着暗流轻轻摇曳，更有鱼群不时亮相。
“和我们背着氧气瓶下潜相比，水下机器人待的时间更久，对珊瑚礁环境的扰动也更小。”叶旭东轻推操纵杆，屏幕上下潜深度、航向角度等数据实时变化。原有的珊瑚礁、新移植的珊瑚断枝……珊瑚状态一目了然。数据显示，分界洲岛周边海域珊瑚覆盖率达30%—40%。在众人的共同守护下，这片水域更显生机。
视线往南，海南三亚市蜈支洲岛海域也有这款水下机器人的身影。与布设在海底各处的摄像机一道，水下机器人搭载的传感器与载荷，正绘制出这片“海底花园”的精细景致。人工鱼礁、火山石平台等构成的栖息地，既让移植的珊瑚植株自在生长，也让水下景观更具观赏价值。栖息于珊瑚丛间的砗磲、穿行其间的游鱼，动静相宜。
“以前只能靠肉眼看，现在能用机器人拍、用人工智能来‘算’。”海南大学教授、海南省现代化海洋牧场工程研究中心首席科学家王爱民介绍，借助水下机器人收集的大量图像和数据，经由人工智能模型辨认、分析，可制作出立体、动态的珊瑚“地图”，为短期抽样调查和长期动态监测提供便利，是珊瑚礁生态保护的“好帮手”。
科技范不只在监测，更贯穿于珊瑚修复的全周期。
种珊瑚，先育苗。当地科研团队采用室内育苗技术，提供适宜的温度、光照、水流和营养物质，营造适合珊瑚种苗生长的“小气候”。在新的培育条件下，科研人员繁育出近60万株珊瑚苗。
育成的珊瑚苗如何入海？无人机将珊瑚苗圃架吊起，放至目标海域，既提高效率，又能减少对珊瑚苗的损伤；水下机器人在海底穿梭，伸出机械臂将种苗固定在人工礁体上。王爱民介绍，通过优化珊瑚种植密度、模拟自然礁体结构，蜈支洲岛近岸海域活珊瑚覆盖率从不足15%提升至37.08%，目前已记录到110余种造礁石珊瑚、超260种鱼类。
监测完毕，全姿态水下机器人逐渐上浮，露出水面。产品研发方、青岛罗博飞海洋技术有限公司总经理刘虎介绍，在海南，企业研发的产品能在海洋牧场、珊瑚养护等场景中得到检验，用户反馈也能助力产品提质升级、迭代更新。
随着环境变化，机器人“园丁”也变得更“聪明”。“基于已收集的图像数据，我们正开展大模型训练，让水下机器人能快速识别珊瑚和鱼类，进一步分析海洋生境的健康程度。”刘虎说。
如今，水下机器人定期下水进行勘察。“未来珊瑚礁保护需要更‘聪明’的技术手段，我们将推动水下机器人、水下定位监控等协同应用，呵护海洋生态系统健康。”王爱民说。