На побережье Мексиканского залива производство энергии на море, будь то добыча нефти и газа, морские ветряные электростанции или системы волновой и приливной энергетики, несет в себе множество рисков и опасностей, начиная от экологических опасностей и заканчивая проблемами безопасности труда.
Стремясь сделать морское производство энергии менее подверженным уязвимостям и помочь облегчить проблемы безопасности работников, Цзюньбо Чжао, доцент кафедры инженерных инноваций Castleman Term, стремится разработать систематический процесс обеспечения безопасности, который может быть принят операторами в области ветроэнергетики и океанских волн. генерирующая промышленность. .
В качестве недавно назначенного научного сотрудника Национальной академии наук (наук, техники и медицины) Чжао присоединяется к программе исследований морской энергетической безопасности академий в Персидском заливе. Он и еще четыре участника программы Safety Track будут сотрудничать в улучшении мер безопасности, связанных с производством энергии на море, в частности, производством возобновляемых источников, а также минимизацией воздействия на окружающую среду и рисков для сообществ и прибрежных территорий.
«Я всегда был сосредоточен на том, как технологические достижения могут помочь решить сложные проблемы и принести пользу обществу», — говорит Чжао. «Это особенно важно для моей области исследований – электричества и энергетики – где произошел новый сдвиг парадигмы с амбициозной целью внедрения возобновляемых источников энергии и задач по декарбонизации. »
ТО Стипендии для исследований в начале карьеры Программа поддерживает новых научных лидеров, поскольку они охватывают непроверенные исследовательские идеи, проводят уникальное сотрудничество и создают сеть коллег, которые разделяют их интересы в повышении безопасности морских энергетических систем и улучшении прибрежных сообществ и экосистем.
«Мы очень рады, что у нас есть такая талантливая группа стипендиатов, проводящих инновационные и совместные исследования», — сказала Карена Мэри Мозершед, директор Совета директоров Программы исследований Персидского залива по образованию и взаимодействию в Персидском заливе. «Мы рассчитываем на поддержку этих начинающих исследователей в их проведении исследований, которые окажут долгосрочное влияние на регион Мексиканского залива». »
Во время своей стажировки Чжао планирует работать с руководителями компаний-производителей водорода Eversource Energy, Avangrid и Коннектикут для разработки экспериментальных проектов, которые иллюстрируют осуществимость, применимость и преимущества интегрированных платформ морских ветровых и океанских волн. энергетическая разведка.
Он будет использовать платформу цифровых двойников для имитации различных условий работы системы, поможет избежать человеческих ошибок/вмешательства, обеспечит ранние прогностические оповещения и улучшит меры безопасности морской энергетики.
«Я буду и дальше разрабатывать процесс проектирования с учетом требований безопасности, который будет понятен и принят операторами в секторе производства электроэнергии на морских ветровых и океанских волнах», — говорит он.
Чжао уже привнес обширный практический опыт исследований в области разведки и безопасности морских источников энергии в сотрудничество с Gulf Research. В период с 2019 по 2021 год он активно работал с интегрированной энергетической компанией Entergy и Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии, чтобы понять энергетические проблемы и потенциал побережья Мексиканского залива. В рамках этого проекта он объединился с инженерами-механиками из Университета штата Миссисипи для разработки возобновляемой системы преобразования энергии океанских волн и изучил системы передачи Entergy для безопасной интеграции потенциальных морских ветроэнергетических установок.
Кроме того, он руководил двумя проектами, финансируемыми Министерством энергетики США, по разработке инновационных инструментов оценки и смягчения рисков для интеграции морских ветроэнергетических сетей.
«Эти вклады открывают путь к использованию и обеспечению интеграции энергии побережья Мексиканского залива в электрическую сеть, способствуя достижению целей по декарбонизации энергосетей в штатах побережья Мексиканского залива», — объясняет Чжао.
С момента прихода в Университет Коннектикута в 2022 году в качестве доцента кафедры электротехники Чжао исследовал свои исследовательские интересы в области моделирования, оценки, безопасности, динамики и устойчивости энергосистем, количественной оценки неопределенности, интеграции и управления возобновляемыми источниками энергии и машинного обучения.
В настоящее время он сосредоточен на двух углубленных исследовательских проектах.
С одной стороны, он изучает электробезопасность морских ветряных турбин с точки зрения прогнозного мониторинга их работоспособности и обнаружения неисправностей подводных кабелей. Чжао сотрудничал с разработчиком морской ветроэнергетики Eversource Energy и поставщиком технологий оптоволоконных датчиков NEC Labs America для разработки волоконно-оптических систем датчиков для прогнозирования состояния ветряных турбин и повышения точности обнаружения неисправностей подводных кабелей как минимум на 30% по сравнению с существующими технологиями.
Во-вторых, в качестве главного исследователя и директора Центра кибербезопасности для передовых и устойчивых поставок энергии (CyberCARED) Северо-Восточного университета при поддержке Министерства энергетики Чжао возглавляет исследования в области кибербезопасности морских энергетических систем с целью устранения возможных сбоев и угроз безопасности.
«С помощью CyberCARED мы разрабатываем эффективные подходы и процедуры защиты от кибератак, позволяющие лучше реагировать на невидимые сбои, вызванные атаками», — говорит Чжао. «Предотвращая кибератаки, мы значительно повышаем безопасность морской энергетической системы и предотвращаем возможные человеческие травмы и даже гибель людей».
«Предотвращая кибератаки, мы значительно повышаем безопасность морской энергетической системы и предотвращаем возможные человеческие травмы и даже гибель людей». — Джунбо Чжао
Цзи-Чэн «JC» Чжао, декан Инженерного колледжа, говорит, что инновационная работа профессора Чжао воплощает дальновидный дух Инженерного колледжа Калифорнийского университета в Коннектикуте. «Его исследования, особенно по повышению безопасности при добыче энергии на море, служат примером критически важных исследований и разработок, которые помогут сформировать будущее энергетических систем», — сказал Дин Чжао. «Мы гордимся тем, что его признали как начинающего исследователя, и с нетерпением ожидаем впечатляющего вклада, который его работа внесет в развитие побережья Мексиканского залива и за его пределами». »
Помимо стипендии, Чжао также является научным сотрудником Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии. Он является автором четырех глав и более 200 рецензируемых журнальных статей и докладов на конференциях. Кроме того, он является лауреатом нескольких наград, в том числе премии IEEE PES «Выдающийся молодой инженер» 2022 года (корпоративный уровень), премии AAUP за выдающиеся достижения в области исследований и ранней карьеры 2023 года, награды технического комитета IEEE PES 2024 года за выдающиеся индивидуальные заслуги и члена IET. , выпуск 2024 года. .
Чжао заинтересовался электричеством и энергетикой, когда изучал электротехнику в Юго-Западном университете Цзяотун. В то время интеллектуальная сеть была новой концепцией, но она была необходима для обеспечения надежного спроса на электроэнергию и устойчивости энергосетей по всей стране.
«Я знал, что сила и энергия важны для будущего», — говорит Чжао, доктор философии. от Технологического института Вирджинии в 2018 году. «Изменение климата и экстремальные погодные явления наносят масштабный ущерб нашей энергетической инфраструктуре. Моя цель — разработать полезные решения в сотрудничестве с отраслевыми партнерами и финансирующими агентствами для решения этой проблемы.
Чтобы достичь 100% чистой электроэнергии, необходимо будет в больших масштабах разрабатывать новые возобновляемые источники энергии как на суше, так и на море, объясняет Чжао.
«Мой прошлый опыт и связи в морской ветроэнергетике помогут мне привлечь отраслевых партнеров к коллективному исследованию производства и передачи электроэнергии на море, двух важнейших объектов энергетической инфраструктуры для Соединенных Штатов», — сказал он. «В частности, я считаю, что крайне важно обеспечить надежную выработку электроэнергии на море посредством прогнозного мониторинга состояния оборудования, быстрой диагностики неисправностей и эффективного обмена энергией с помощью передовой силовой электроники и исследования энергии ветра.
Программа исследований Персидского залива Национальной академии наук — это независимая научная программа, основанная в 2013 году в рамках юридических соглашений с компаниями, причастными к катастрофе Deepwater Horizon в 2010 году. Она направлена на повышение безопасности морской энергетической системы и защиту здоровья человека и окружающей среды путем активизации достижений. в науке, практике и способности приносить долгосрочные выгоды для региона Мексиканского залива и страны.
