从年起，广东工业大学教授、博士生导师张永康带领团队与包括南通中远海运船务工程有限公司、启东中远海运海洋工程有限公司、广东中远海运海洋工程有限公司、中铁建港务局集团有限公司、中天科技股份有限公司、武汉船用机械有限公司、招商局重工（江苏）有限公司等在内的多个国内相关知名企业，以及包括大连理工大学、浙江大学、武汉理工大学等在内的多所高校科研院所开展跨区域跨行业的产学研用深度融合与合作，逐步形成了由张永康、李荣、仇明、高航、朱嵘华、王振刚、霍小剑、薛池、吴平平、金晔、吴承恩、ArneSmedal、郭晓东、张笛、郑和辉、颜建*、宋健、蔡舒鹏等人组成的核心技术研发团队。
通过多年联合攻关，张永康团队在深海石油钻探平台、超大型自升自航式海上风电安装平台/船、深远海原油转驳装备、激光锻造增材制造与再制造等方面取得了系列创新成果。他们的目标明确、信心满满，坚定地走在推动行业装备升级、实现行业阶段性发展的路上。
《科学中国人》封二人物-张永康着力攻克三大难题，再现“中国制造”荣光
随着能源需求的持续增长和环境问题的日益突出，海上风电作为再生清洁能源之一，受到世界各国高度重视和大力推进。
据国际能源署报道：全球累计装机将从年的23GW加速发展到年的GW，未来将形成万亿级新兴产业。随着我国“碳达峰、碳中和”战略目标的提出，国内海上风电迎来快速发展的重要时期，年、年、年连续3年新增装机容量均为世界第一，年总装机容量也已超过英国成为世界第一。
为了降低成本，风机大型化、风电场深水远岸化和风电场大型规模化是未来发展的必然趋势。水深大于35米的深水远岸区范围广、风能资源丰富，全球未来新增装机的主战场也将集中在深水远岸区。由此，我国相关规划明确鼓励相关研究者及从业者积极参与海上风电深水远岸战略布局，而这也正是张永康团队着力攻坚的“主战场”。
在风大、浪高、水深、远海和海况复杂等恶劣环境中，高效率、低成本、高安全地安装超大风电装备和铺设海底超长电缆的难度越来越大，张永康团队面临三大世界性技术难题：超大型自升式安装平台站立易倾覆“失稳”、高空巨型叶片大风吊装精准对位易“失准”、海底超高压电缆连接易疲劳破坏“失效”。为此，张永康团队着眼实际，逐一提出了有针对性的解决方案：
其一，通过超大型自航自升式安装平台设计制造创新，解决深远海恶劣环境下平台站立“失稳”的世界性技术难题，形成稳定的风机安装作业平台。
安装平台是系统复杂的巨型海洋专业工程特种船舶，是海上风电场建设的核心关键装备，具有运载航行、船体平台升降、起重作业等综合功能。其核心功能是自升站立形成稳定的安装作业平台。
但是，受风面积大、重心高、甲板载荷大、海底地质复杂、风浪流恶劣等因素影响，安装平台容易站立“失稳”，从而导致平台倾翻灾难性事故发生。对于长度达米、总重量超2万吨的自升自航式安装平台，在作业水深达80米的深水区，巨型桩腿及桩靴结构设计制造变形控制是影响“失稳”的最主要因素。
基于上述问题，张永康团队提出了超大型自航自升式安装平台关键结构多目标多约束渐进拓扑优化方法，突破了复杂服役环境下超大型安装平台关键结构减重、疲劳、变形的结构设计瓶颈；建立了巨桩腿分段焊接预热数学模型和精确加热方法，减少了焊接应力和变形，形成了桩腿成套建造技术工艺与装备；提出了多桩腿轴套交替升降装置与控制方法，实现了平台在复杂海底连续精准可靠升降；首创非均匀分布载荷柔性低刚度风电安装平台的平地无余量数字化建造技术与坞内整船插桩试验方法，研制了八边形、圆形和桁架型3种桩腿桩靴系统，研发并建造出系列世界领先的安装平台，并形成国家标准4项、国家重点新产品2个。
其二，通过高空巨型叶片高效精准安装运动控制创新，解决高空大风中巨型叶片吊装时百余个螺栓同时精准对位易“失准”的行业核心难题。
海洋气象环境复杂，船体会受到风浪载荷作用，叶片在吊装过程中也会受到湍流风载荷作用。随着风机容量增大，叶片越重越长吊装高度越高，叶片高空中精准对孔安装的难度越大。
例如，即将大规模商业化应用的世界最大的风力涡轮机14兆瓦风机，高米，转子直径米。如果叶片吊装过程中由于重心不稳而发生倾覆，则会严重影响到安装进程；在叶片和轮毂的安装对接过程中可能出现巨大的振动和冲击力，并导致根部连接处的结构严重破坏。
因此，如何实现吊装系统及安装系统在多种耦合外载荷作用下的精准、快速响应，并给出反馈控制以保证系统稳定性，是海上自航自升式风电安装船单叶片安装过程亟须解决的行业共性核心技术难题。
为此，张永康团队建立了受湍流风载荷作用的叶片吊装运动多体动力学系统和动态力学准静态平衡方程组，根据实时外载荷参数数据伺服控制叶片吊装速度和姿态，实现了吊装过程的动态控制和可视化；建立了风-浪-力载荷作用的叶片螺栓群对孔多体动力学系统，通过智能搜索算法及最佳海洋气象环境快速确定多体动力学系统所受的最大外载荷及对应的参数，提升单叶片对接安装效率和提高安全系数；并独创预紧恒张力防转动、随动水平防摆动的控制方法；发明了角度可调式高空吊装稳定系统、绕桩连续回转机构，研发了系列海洋工程起重机，同时形成国际标准4项、国家标准3项、国家重点新产品1个。
其三，通过海底超高电压电缆软接头设计制造创新，解决海底远距离连接易疲劳破坏“失效”的世界性技术难题。
海底电缆是电力输送的根本保障，随着海上风电场容量越来越大，输电容量不断增大，输电距离不断加长，原kV及以下的海缆线路已不能满足需求。由于生产设备连续开机时间、生产流转和储缆装置承重等多因素的影响，单根海电缆的生产长度受到限制。
为满足大长度海缆需要，只有通过软接头（工厂接头）的方式将电缆连接起来。在具体的海洋环境中，电缆受到各种复杂的随机动态载荷十分恶劣。据统计，海上风电场运行的故障90%是由于海底电缆引起的，软接头是最容易产生疲劳破坏的薄弱环节。可以说海缆软接头是实现海缆超大长度生产的核心工艺技术，其疲劳特性及寿命预测模型是关键科学问题。
针对这一“软肋”，张永康团队建立了海域中海缆软接头静态和动态结构模型、绝缘体温度控制模型，掌握了超高压绝缘海底光电缆服役周期内（20年）的疲劳破坏规律，形成了全生命周期内的疲劳寿命评估方法；提出了分层错位氩弧焊接方法、接头绝缘注入及硫化工艺、屏蔽恢复工艺、接头绝缘交联度一致性工艺，实现了软接头大截面铜导体的高精高强焊接和绝缘层的耐高压高温融合，成功研发世界最高电压等级kVXLPE软接头系统，确保了电能的长距离高可靠输送，并形成国家标准8项、国家重点新产品3个。
目前，张永康团队的创新成果已在我国、英国、丹麦、德国等国内外著名海上风电场开展大规模应用，例如我国单体容量最大的海上风电场启东H3（MW）、纬度最高气候最寒冷的大连庄河海上风电场、亚洲规模最大的海上风电集群“国家电投盐城阵列”、有“风柜”之称的南澳勒门海上风电场。
团队还中标中广核汕尾海上风电（0MW）电缆总承包，签订全球最先进海上风电安装船建造合同（可运输安装7套完整15MW风机）等，荣获全国风电行业首个“国家优质工程金质奖”，开发并应用了全球首例大长度交流kV交联聚乙烯绝缘光纤复合海底电力电缆系统，使中国成为世界首个掌握该项技术并实现应用的国家。
同时，相关成果产生的巨大国际影响力也同样令人瞩目。其中，超大型自航自升式安装平台被国际海上工程领头羊比利时DEME等公司评价为世界上最先进的海上风电安装船；在英国成功安装首批32台世界最大的商用8MW风机，成功解决了全球最大海上风电场“伦敦阵列”海况恶劣环境下风机安装的难题，被国际船舶网报道为“标志着海上风电进入8MW时代”，并作为“改变地球面貌的伟大工程”入选央视和英国BBC联合摄制的大型纪录片《改变地球的一代人》，在中央一台、英国广播公司（BBC）、德国ZDFneo、香港电台（RTHK）等世界知名媒体多年连续播放，由此，张永康团队的相关成果已成为“中国制造”新名片的重要组成部分。
深耕多年，张永康及其团队获授权主要发明专利多件、国际专利20多件；形成国际标准4项、国家标准15项、国家重点新产品6项；获得省部级科技奖一等奖5项，中国好设计金奖、中国市场技术金桥奖、日内瓦国际发明展“特别嘉许金奖”、国际发明展览会金奖各1项，并荣获全球首个“海洋可再生能源奖”。
此外，他们还取得了国家知识产权优势企业、国家知识产权示范企业、国家认定企业技术中心、国家创新团队等荣誉称号。项目成果引领了全球海上风电安装平台高端装备制造业的技术发展，对我国占据行业制高点、推动我国实现“双碳”目标、能源结构转型、生态环境改善和海洋经济建设等目标具有极为重大的战略意义。
从这个意义出发，张永康及其团队交出的“中国方案”，正在为世界减排和构建人类命运共同体作出“中国贡献”。
张永康团队参加国际互联网大赛合影探秘深海石油钻探领域，解决深海石油开采难题
中国是贫油国家，石油进口量逐年增加，预计年我国石油需求6.44亿吨，进口石油依存度将达到82%。而我国约有70%未探明油气集中于深水区，其中我国南海（主要在深海）资源为石油亿吨、天然气亿立方米，有“第二个波斯湾”之称。
为解决我国贫油现状、提升国家资源自主性，深海石油的开发刻不容缓，国家也早已将深海石油开发提升到事关国家安全的战略高度。然而，由于钻井设备的承载能力小、作业水深浅、抗风浪能力差，我国油气资源开发长期集中在米以内的近海海域，掌握深海钻井平台重大装备的先进技术与制造技术，是一代代装备制造科学家们的梦想与心愿。
如何从结构上实现钻井平台的钻探和储油一体化？这是海工装备研究领域一直