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

中國新聞周刊發(fā)布時間:2023-08-08 14:25:22  作者:劉蕾

  “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(yù)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(yīng)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(yīng)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。“三十年以前,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。”

  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。

  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(wù)起家,如今已從十幾人的小公司成長為擁有八萬員工的跨國企業(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2,105萬噸二氧化碳排放。

  “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。”在鄭崇華看來,為了應(yīng)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,是中國經(jīng)濟騰飛的轉(zhuǎn)折點,也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。

  “電子電子是一門應(yīng)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。”李澤元表示,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)的力量在教育上做些貢獻。

  在鄭崇華和李澤元的共同倡導(dǎo)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。而他給新時期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。”李澤元說道。

  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,提供各300萬元研究經(jīng)費,借此鼓勵高校跨學科、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(yīng)商,到PC時代的電源供應(yīng)器領(lǐng)導(dǎo)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(yīng)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(yīng)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。

  來源: 中國新聞周刊 作者:劉蕾


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