電力電子技術(shù)如何助力能源領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“雙碳”目標

劉蕾

在臺達創(chuàng)辦人暨榮譽董事長鄭崇華（左）、中國工程院外籍院士李澤元（右）的大力推動下，臺達“科教兩計劃”已成功實施20余年。

“雙碳”目標下，新型能源體系加快規(guī)劃建設(shè)步伐。新型電力系統(tǒng)作為新型能源體系的重要組成部分，是助力能源轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)“雙碳”目標的關(guān)鍵載體。

2023年，我國非化石能源發(fā)電裝機容量歷史性超過化石能源發(fā)電裝機容量。中國電力企業(yè)聯(lián)合會《2023年上半年全國電力供需形勢分析預測報告》數(shù)據(jù)顯示，截至6月底，全國累計非化石能源發(fā)電裝機容量占比達51.5％。隨著非化石能源發(fā)電總量和消費總量占比日益提升，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)正變得迫切。

“今后二三十年，會看到大量可再生能源進入電網(wǎng)，變成一個個分布式的微電網(wǎng)，集合成一個大的電網(wǎng)系統(tǒng)。其中，會有很多電力電子設(shè)備在智能電網(wǎng)中出現(xiàn)，扮演重要角色。”中國工程院外籍院士、“臺達電力電子科教發(fā)展計劃”和“中達學者計劃”主任李澤元說道。

科技助力節(jié)能減碳

“電力電子”一個不太日常的詞匯，卻已廣泛應用于生產(chǎn)、生活的方方面面。為了讓這一技術(shù)更直觀地被理解，李澤元舉了一個簡單的例子，任何“開關(guān)”的概念，如果它的目的不是處理信號，而是處理能量的轉(zhuǎn)變和傳輸，就涉及到電力電子技術(shù)的應用。

這意味著，小到我們?nèi)粘Ｋ玫氖謾C充電器、變頻空調(diào)，大到出行乘坐的電動汽車、高鐵，工業(yè)領(lǐng)域的電源裝置以及清潔能源并網(wǎng)等，都離不開電力電子技術(shù)。因此，電力電子技術(shù)在能源轉(zhuǎn)換中的效能和質(zhì)量，直接影響著多行業(yè)多領(lǐng)域的節(jié)能減碳效果。

與李澤元攜手合作三十余年的臺達集團（以下簡稱“臺達”），其創(chuàng)辦人暨榮譽董事長鄭崇華帶給他的影響頗深?！叭暌郧?，可能大家還不太注意電能損耗的問題，鄭先生注意到了，并把節(jié)能環(huán)保的理念傳遞給了企業(yè)的每一位工程師?！?/p>

創(chuàng)立于1971年的臺達，依托電力電子核心技術(shù)，從電源與元器件業(yè)務起家，如今已從十幾人的小公司成長為擁有八萬員工的企業(yè)，為全球提供電源管理與散熱解決方案。李澤元表示，鄭崇華幾十年來始終保持著對工作的熱忱，對技術(shù)的熱愛，以及節(jié)儉的生活態(tài)度，影響著臺達始終把節(jié)能減碳放在企業(yè)發(fā)展的優(yōu)先級，在電力電子技術(shù)上持續(xù)取得創(chuàng)新突破。

目前，臺達電源產(chǎn)品效率均超過90％以上，通信電源效能達98％，太陽能光伏逆變器效能可達99.8％，車用直流電源轉(zhuǎn)換器效能可達96％；2010至2022年期間，其節(jié)能產(chǎn)品累積為全球客戶節(jié)省約399億度電，相當于減少2105萬噸二氧化碳排放。

“我們曾在多地打造分布式智能電網(wǎng)及儲能解決方案，以科技提升電網(wǎng)韌性，希望用行動為能源轉(zhuǎn)型盡一份力?！痹卩嵆缛A看來，為了應對氣候危機，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，是推動能源清潔低碳轉(zhuǎn)型、助力“雙碳”目標的重要途徑，這與電力電子學科及技術(shù)發(fā)展有很大關(guān)系。

憑借臺達在電力電子技術(shù)方面的核心優(yōu)勢，鄭崇華和李澤元為推動國內(nèi)電力電子學科教育和人才培養(yǎng)，已傾注了二十余年的心血。李澤元直言，過去二十多年，電力電子技術(shù)在中國的發(fā)展是出乎他意料之外的。

培養(yǎng)“求好”型人才

2000年，是中國電力電子學科發(fā)展的轉(zhuǎn)折點。在此之前，設(shè)置該項學科的國內(nèi)高校并不多。

“電力電子是一門應用型學科，與工業(yè)等領(lǐng)域的結(jié)合很密切，只要東西做得好，技術(shù)轉(zhuǎn)移隨時在發(fā)生?！崩顫稍硎?，很多企業(yè)是發(fā)展起來以后，才意識到對電力電子技術(shù)的需求。

“企業(yè)要找人才，首先瞄準了高校的老師。但那時候有經(jīng)驗的老師不多，企業(yè)又想把老師挖走。那么電力電子學科怎么振興？”他向鄭崇華建議，如果想在教育方面做點什么事情的話，可以做兩件事：一是發(fā)展電力電子學科，二是“無條件”地為相關(guān)學校提供研究經(jīng)費。

自臺達1992年進入中國大陸市場，成立中達電通后，鄭崇華一直思忖著，如何發(fā)揮企業(yè)的力量在教育上作些貢獻。

在鄭崇華和李澤元的共同倡導下，臺達于2000年起，先后設(shè)立“臺達電力電子科教發(fā)展計劃”“中達學者計劃”（以下簡稱“科教兩計劃”），以促進高校電力電子與電氣傳動等相關(guān)學科的人才培養(yǎng)，鼓勵在該領(lǐng)域做出創(chuàng)新性研究貢獻的杰出學者。該項目先后邀請清華大學、浙江大學、南京航空航天大學、西安交通大學、華中科技大學、上海大學、哈爾濱工業(yè)大學、北京交通大學、上海交通大學、合肥工業(yè)大學10所重點大學參與，并自2023年起，增邀電力系統(tǒng)著名高校華北電力大學和湖南大學加入。

對于合作院校需要具備哪些實力基礎(chǔ)，李澤元表示，主要看學校對電力電子學科的重視度。如果重視，我們就再加把力，讓他們可以更往前走一步。希望通過臺達“科教兩計劃”，鼓勵更多的人才進入電力電子領(lǐng)域。

作為一位“高產(chǎn)”的技術(shù)型研究學者，李澤元在高頻電能轉(zhuǎn)換和電力電子系統(tǒng)領(lǐng)域成就卓越，其所開創(chuàng)的軟開關(guān)技術(shù)、多相式電壓調(diào)節(jié)模塊技術(shù)均已成為現(xiàn)代電力電子的核心技術(shù)，在全世界被廣泛采用。而他給新時代青年人才的建議只有一條：“發(fā)揮你的能力，保持‘求好的心態(tài)”。在他看來，人的能力是沒有止境的，別局限于“我只能做什么”。這一點和臺達在節(jié)能減碳方面展現(xiàn)出來的“執(zhí)著”相似。

?跨界融合 構(gòu)建新型電力系統(tǒng)?

當前，全球正加快推進能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，中國實現(xiàn)非化石能源發(fā)電裝機容量歷史性超過化石能源裝機容量，給全球帶來了積極影響。國際可再生能源署《2023年可再生能源容量統(tǒng)計》數(shù)據(jù)顯示，中國在2022年貢獻了全球可再生能源總?cè)萘啃略霾糠值募s48％；當年全球三分之二的新增水電產(chǎn)能、45％的新增太陽能產(chǎn)能、一半的新增風電產(chǎn)能和57％的新增生物能源產(chǎn)能部署在中國。

隨著非化石能源發(fā)電總量和消費總量占比日益提升，“構(gòu)建新能源占比逐漸提高的新型電力系統(tǒng)”成為大勢所趨。而在對新能源的開發(fā)和利用中，電力電子技術(shù)將起到重要的支撐作用。

臺達“科教兩計劃”實施了二十年后，李澤元給鄭崇華及臺達提出了一個新建議，即推進電力電子與電力系統(tǒng)等其他領(lǐng)域的“跨界融合”發(fā)展。

“未來的電力系統(tǒng)將比現(xiàn)在的電力系統(tǒng)大好多倍，電力電子是這場轉(zhuǎn)變中的‘主角。過去電力電子和電力系統(tǒng)是兩個不同的領(lǐng)域，他們做他們的，我們做我們的，但今后三十年必須要連在一起共事?！崩顫稍f道。

因此，臺達從今年開始，在原有“科教兩計劃”資助范圍基礎(chǔ)上，正式啟動“電力電子化新型電力系統(tǒng)專項”資助，每年立項2個項目，各提供300萬元研究經(jīng)費，借此鼓勵高?？鐚W科、跨領(lǐng)域合作。

以“環(huán)保 節(jié)能 愛地球”為經(jīng)營使命的臺達，一直將“求變”視為前行的動力。從電視時代的元器件供應商，到PC時代的電源供應器領(lǐng)導廠商，再到現(xiàn)在的環(huán)保節(jié)能解決方案提供商，近年來其在工業(yè)自動化、樓宇自動化、通信電源、數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施、電動車充電、可再生能源、儲能與視訊顯示等多項產(chǎn)品方案領(lǐng)域也逐漸居于重要地位。

臺達的每次轉(zhuǎn)型既踩在了時代的節(jié)拍上，又似乎水到渠成，而背后則是以“求變”的思維，積極探索電力電子核心技術(shù)的前瞻應用，為節(jié)能減碳、布局未來做好準備。

在李澤元看來，當看到一個新趨勢出現(xiàn)的時候，企業(yè)的應變能力夠不夠快，愿不愿意走出“舒適區(qū)”，去探索一些新東西，這很關(guān)鍵。在此之前，需要有相當長的一段時間做準備，十年、二十年都不算短。