讓綠色發(fā)展“電力十足”

“因?yàn)槲覀冎袊?guó)科學(xué)院電工研究所是創(chuàng)新中心的理事單位，在鹽城有一處大功率電力電子與控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，所以我常常會(huì)和團(tuán)隊(duì)在這邊做實(shí)驗(yàn)?！敝袊?guó)科學(xué)院電工研究所副研究員、碩士生導(dǎo)師王環(huán)是河北廊坊人。北京交通大學(xué)電力電子與電力傳動(dòng)專業(yè)本碩畢業(yè)后，她進(jìn)入中國(guó)科學(xué)院電工研究所工作，在職讀完了博士。

2023年8月，江蘇沿?？稍偕茉醇夹g(shù)創(chuàng)新中心在鹽城成立，王環(huán)團(tuán)隊(duì)為該中心提供技術(shù)支撐。

掌握原創(chuàng)核心技術(shù)

光伏、風(fēng)電等可再生能源規(guī)?；_(kāi)發(fā)利用是實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的重要途徑。我國(guó)規(guī)劃到2030年，風(fēng)電、光伏發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦以上，為可再生能源發(fā)電技術(shù)提供了深度發(fā)展的歷史機(jī)遇。

我國(guó)光伏產(chǎn)品產(chǎn)量和光伏裝機(jī)規(guī)模全球最大，但是光伏行業(yè)長(zhǎng)期缺少原創(chuàng)性的基礎(chǔ)核心技術(shù)，制約著我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)參與全球競(jìng)爭(zhēng)。王環(huán)所在的中國(guó)科學(xué)院電工研究所團(tuán)隊(duì)探索多年，提出了大型光伏電站直流升壓技術(shù)，成為我國(guó)所掌握的少數(shù)原創(chuàng)性光伏發(fā)電技術(shù)，為我國(guó)光伏發(fā)電提供了新思路。

光伏電站電能如何更安全高效地輸送和被利用，是王環(huán)一直以來(lái)探索攻克的命題?！皞鹘y(tǒng)光伏電站交流匯集送出存在電能轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)多、匯集損耗大以及邊際電網(wǎng)接入穩(wěn)定性差等問(wèn)題，而我們的光伏電站直流升壓匯集并網(wǎng)方案，可有效減少電能轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)效率，具有明顯技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)大型光伏發(fā)電基地的重要發(fā)展方向之一。”王環(huán)耐心地解釋著直流升壓技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

以扎實(shí)基礎(chǔ)面對(duì)挑戰(zhàn)

2019年，團(tuán)隊(duì)在王環(huán)的帶領(lǐng)下，成功研制出適用世界首臺(tái)±30kV/1MW集中型直流變換器，成為目前電壓等級(jí)最高的實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期運(yùn)行的光伏直流變換器；第二年，成功研制出世界首臺(tái)20kV/500kW串聯(lián)型光伏中壓直流變換器；同年在云南大理建立了±30kV/5MW大型光伏直流升壓并網(wǎng)技術(shù)示范系統(tǒng)，成為國(guó)際上首次應(yīng)用中壓直流實(shí)現(xiàn)可再生能源高效匯集，為可再生能源高效利用開(kāi)辟了新途徑。

王環(huán)說(shuō)，多年研發(fā)工作，最重要的是一步一個(gè)腳印去做，“第一是要深入研究，第二就是要進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)?！?/p>

身處新興行業(yè)的前沿，沒(méi)有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可以依據(jù)，王環(huán)和團(tuán)隊(duì)一起用大量的調(diào)研去解決標(biāo)準(zhǔn)缺失的問(wèn)題。沒(méi)有成熟的產(chǎn)業(yè)鏈配套，他們憑借扎實(shí)的理論功底和科研能力指導(dǎo)相應(yīng)的廠家進(jìn)行工藝改進(jìn)，“原本我們只需要按照設(shè)計(jì)方案把所有部件直接集成就可以了，但現(xiàn)在我們需要理清從元器件到部件、設(shè)備再到系統(tǒng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，在反復(fù)實(shí)驗(yàn)中找到最優(yōu)解決方案?！?/p>

2020年年初，新冠肺炎疫情來(lái)勢(shì)洶洶，一切都按下了暫停鍵，而王環(huán)的項(xiàng)目正處于攻堅(jiān)階段。過(guò)完春節(jié)，團(tuán)隊(duì)就回到了所里，開(kāi)始封閉式的實(shí)驗(yàn)工作。因?yàn)樵O(shè)備在戶外，忙完了白天，晚上大家就打著燈實(shí)驗(yàn)。這樣的狀態(tài)從2月持續(xù)到6月底?！跋袷沁M(jìn)入了一個(gè)封閉訓(xùn)練營(yíng)，每天從早到晚就我們幾個(gè)人在一起，感覺(jué)大家變得更親密、更團(tuán)結(jié)了。全身心集中到一件事上，反而更興奮，做起事來(lái)效率也更高?！?/p>

因?yàn)楣S停工，一些零件只能依靠團(tuán)隊(duì)自己摸索著做。有一次，團(tuán)隊(duì)做了一個(gè)高頻變壓器，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一直在發(fā)熱。一個(gè)多月的連續(xù)測(cè)試，多次失敗讓大家有點(diǎn)沮喪?！爱?dāng)時(shí)也會(huì)想，要不就這樣吧，湊合能用就行，但后來(lái)想想，發(fā)熱問(wèn)題不解決，就永遠(yuǎn)是個(gè)隱患，不能等到推廣應(yīng)用或者現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)出了問(wèn)題再去解決。所以，我們還是選擇繼續(xù)，進(jìn)行了七八輪的改進(jìn)，終于把問(wèn)題找到并解決了。”

大量反復(fù)的測(cè)試、長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)運(yùn)行，給了王環(huán)面對(duì)考驗(yàn)時(shí)的信心和底氣。因?yàn)轫?xiàng)目屬于國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，又是世界首次運(yùn)行，在云南的示范現(xiàn)場(chǎng)，眾多項(xiàng)目參加單位都為他們捏了一把汗。“王老師，你說(shuō)這個(gè)系統(tǒng)能運(yùn)行起來(lái)嗎？”面對(duì)大家的關(guān)注和擔(dān)憂，王環(huán)緊張之余更多的是篤定?！耙淮尾⒕W(wǎng)成功！對(duì)于這個(gè)結(jié)果我們并不意外，因?yàn)槲覀円呀?jīng)做了無(wú)數(shù)的實(shí)驗(yàn)，肯定沒(méi)問(wèn)題。”

能源戰(zhàn)線上的“她力量”

王環(huán)的團(tuán)隊(duì)有十名成員，七名男性，三名女性。

“一開(kāi)始不是特別了解這個(gè)學(xué)科，從小學(xué)到高中，我一直比較偏向理科，也許是受身邊從事類似行業(yè)家人的影響，我選擇了這個(gè)專業(yè)，后來(lái)發(fā)現(xiàn)自己對(duì)做實(shí)驗(yàn)感興趣，也就一直沒(méi)有改專業(yè)?！蓖醐h(huán)說(shuō)，電力這門學(xué)科強(qiáng)調(diào)理論和實(shí)踐相結(jié)合，動(dòng)手能力非常重要；創(chuàng)新、堅(jiān)韌、協(xié)作則是最寶貴的品質(zhì)。

“沙戈荒”是沙漠、戈壁和荒漠的簡(jiǎn)稱。由于這些地區(qū)植被稀疏、沙土飛揚(yáng)、氣候惡劣，也被人們稱為“死亡之?！?。然而，這片不適合人類居住的土地，卻是能源的綠洲。王環(huán)和團(tuán)隊(duì)常常奔波于各個(gè)能源基地，艱苦可想而知。

“在海拔4300米的青藏高原做實(shí)驗(yàn)，因?yàn)槿毖醺杏X(jué)腦子都停滯了，但遇到問(wèn)題，還是得逼著大腦趕快轉(zhuǎn)起來(lái)，把問(wèn)題解決掉。在青海玉樹(shù)，喝的是山上流下的雪水，全是沙子，上的是旱廁，一開(kāi)始難以接受，但現(xiàn)在看好像也不算什么?！狈N種困難，如今的王環(huán)回憶起來(lái)是那么的云淡風(fēng)輕。

“我們國(guó)家正在從高速發(fā)展邁向高質(zhì)量發(fā)展，而發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力是推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求。綠色發(fā)展是高質(zhì)量發(fā)展的底色，新質(zhì)生產(chǎn)力本身就是綠色生產(chǎn)力。發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，離不開(kāi)科技成果向現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化。從能源視角來(lái)說(shuō)，近年來(lái)，我們的能源結(jié)構(gòu)在不斷調(diào)整，轉(zhuǎn)型升級(jí)，可再生能源正從配角逐漸變?yōu)橹鹘?，占比越?lái)越高?？稍偕茉创笠?guī)模接入，且被安全穩(wěn)定又高效地利用，是我們實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)的一個(gè)重要途徑，也是我們致力于去攻克的技術(shù)關(guān)卡。”對(duì)于理想中那片綠色未來(lái)，王環(huán)期待著并為此努力著。