日前，在韓國(guó)釜山舉行的國(guó)際電工會(huì)議上，國(guó)家電網(wǎng)江蘇省電力公司江蘇電科院高級(jí)工程師袁曉冬在大會(huì)上作報(bào)告，并作為主持人就低壓直流電壓等級(jí)、電能質(zhì)量現(xiàn)象和電能質(zhì)量規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)問(wèn)題與各國(guó)專家展開(kāi)討論。
“鑒于我們?cè)谥绷髋潆娋W(wǎng)方面的最新研究成果，國(guó)際電工組織邀請(qǐng)我代表中國(guó)參與直流配電網(wǎng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)將推動(dòng)新能源大力發(fā)展。”袁曉冬說(shuō)。
9月29日，3兆瓦微網(wǎng)路由器在蘇州市吳江區(qū)同里古鎮(zhèn)綜合能源服務(wù)中心成功并網(wǎng)。這套由國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目資助的關(guān)鍵設(shè)備類似能源“立交橋”，實(shí)現(xiàn)了多種電壓等級(jí)交直流之間的自由變換。
“這臺(tái)設(shè)備，有4個(gè)端口，可實(shí)現(xiàn)直流電、交流電的直接轉(zhuǎn)換，這套設(shè)備對(duì)未來(lái)直流配電網(wǎng)和新能源發(fā)展都具有里程碑意義。”江蘇電科院總工程師袁宇波介紹說(shuō)，“這是江蘇電科院聯(lián)合中科院電工所歷時(shí)1年共同研發(fā)的新設(shè)備。”
完成這項(xiàng)研究的是一群年輕人。江蘇電科院專門組建青年突擊隊(duì)，5名博士、5名碩士，共10人，平均年齡34歲。隊(duì)長(zhǎng)袁曉冬39歲，袁宇波博士41歲，李強(qiáng)博士37歲，張宸宇博士29歲，李娟博士31歲，黃地博士29歲。
一份優(yōu)異的答卷
100多年前，愛(ài)迪生發(fā)明了直流電，因?yàn)殡妷旱停荒茌斔?00米。特斯拉發(fā)明了交流電，可以遠(yuǎn)距離輸送，但需要把交流電變換成直流電才能使用。
在這場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，特斯拉勝出，100多年來(lái)，交流電成為主導(dǎo)。
近年來(lái)，全球氣候變暖日趨嚴(yán)重，推廣應(yīng)用新能源成為各國(guó)節(jié)能減排的重要措施，能源綜合有效利用成為發(fā)展趨勢(shì)。國(guó)家發(fā)改委預(yù)測(cè)，到2050年，中國(guó)的可再生能源發(fā)電量占比將會(huì)達(dá)到86%，其中，廣泛的分布式可再生能源發(fā)電將會(huì)是一個(gè)重要組成部分。
目前，80%的電器都使用直流電，包括手機(jī)、電腦、電冰箱等，都需要一個(gè)交流變直流的穩(wěn)壓器才能工作。
然而，分布式可再生能源基本都是直流電，并網(wǎng)難，輸送難，浪費(fèi)嚴(yán)重，發(fā)展遇到瓶頸。
為什么直流電不能直接使用呢？這個(gè)難題被列為國(guó)家重點(diǎn)科技項(xiàng)目，采用交直流混合微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，可以省略多重電能變換環(huán)節(jié)，提高運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)性，并且控制方式更為靈活。
2016年，江蘇電科院與中科院電工所聯(lián)合申請(qǐng)?jiān)撜n題，最終交出了一份優(yōu)異的答卷。在同里古鎮(zhèn)綜合能源服務(wù)中心，記者看到了外形像集裝箱一樣的路由器。
張宸宇介紹，這臺(tái)路由器有380伏、10千伏兩個(gè)交流電端口，750伏、375伏兩個(gè)直流電端口，4個(gè)端口可進(jìn)可出，可以隨意對(duì)接轉(zhuǎn)換，網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)智能控制，任何一個(gè)端口出現(xiàn)故障不影響其他端口繼續(xù)工作，輸出電壓穩(wěn)定，故障率低。
96%的能效如何實(shí)現(xiàn)
“容量3兆瓦、能效96%，這是這臺(tái)設(shè)備的核心指標(biāo)。”張宸宇說(shuō)，交直流轉(zhuǎn)換效率是97%，直流轉(zhuǎn)直流效能是99%，從直流到交流再到直流效能是94%。科技部的項(xiàng)目指南中提出的目標(biāo)是95%。
研究過(guò)程中，江蘇電科院根據(jù)應(yīng)用需求提出了路由器的設(shè)計(jì)思路，在項(xiàng)目指南要求的3個(gè)端口上又增加了一個(gè)750伏直流端口，4個(gè)端口綜合能量轉(zhuǎn)換兩次，正常效能是94%。
今年4月底，張宸宇、李娟和中科院電工所5位研究人員一起在北京開(kāi)展樣機(jī)設(shè)計(jì)、測(cè)試、調(diào)試等工作。張宸宇負(fù)責(zé)硬件測(cè)試，李娟負(fù)責(zé)軟件控制系統(tǒng)保護(hù)。
經(jīng)過(guò)第一論反復(fù)測(cè)試后，路由器效能提高到95%，這是效能轉(zhuǎn)換的臨界點(diǎn)，國(guó)際上一直未能突破，而他們的目標(biāo)是96%。
他們把樣機(jī)的36個(gè)模塊拆分，將上千個(gè)電子元件進(jìn)行逐個(gè)測(cè)試，再組裝起來(lái)測(cè)試，選取最優(yōu)參數(shù)。單測(cè)的參數(shù)在組裝后會(huì)有變化，而且無(wú)規(guī)律，需要反復(fù)測(cè)試。
為了攻克難題，他們經(jīng)常深夜一兩點(diǎn)下班。連續(xù)工作了兩個(gè)多月，他們終于找到了最佳參數(shù)，樣機(jī)綜合效能達(dá)到96%以上。
1個(gè)百分點(diǎn)到底能節(jié)約多少度電呢？對(duì)于3兆瓦路由器來(lái)說(shuō)全年滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)可節(jié)約五十多萬(wàn)度電，相當(dāng)于節(jié)約220噸標(biāo)煤。
北京研發(fā)、西安組裝、天津調(diào)試，張宸宇、李娟在3個(gè)城市來(lái)回奔波了4個(gè)月，新設(shè)備終于出來(lái)了。
微網(wǎng)路由器成各國(guó)關(guān)注焦點(diǎn)
8月18日，路由器運(yùn)到同里綜合能源服務(wù)中心。因?yàn)槭切略O(shè)備，項(xiàng)目組之外的人都不敢動(dòng)，博士高工們自己動(dòng)手拉線接線安裝設(shè)備。
集裝箱內(nèi)不能使用機(jī)械，幾個(gè)青年靠人力把350公斤重的模塊拖出來(lái)檢修。
其間，張宸宇的兒子出生了，孩子經(jīng)常生病，妻子大半夜帶孩子去醫(yī)院，他卻在出差。
李娟定于國(guó)慶節(jié)的婚禮也延期了。李強(qiáng)家人住院，他只能抽空晚上去醫(yī)院陪護(hù)。黃地、陳亮、劉瑞煌等隊(duì)員也都主動(dòng)放棄了節(jié)假日。中秋節(jié)、國(guó)慶假期，家人只能到施工現(xiàn)場(chǎng)和他們團(tuán)聚。
中科院電工所研究員李子欣說(shuō)，這群年輕人科研素質(zhì)高，動(dòng)手能力強(qiáng)，吃苦耐勞的精神尤其突出。
10月18日，“一帶一路”能源部長(zhǎng)會(huì)議暨2018國(guó)際能源變革論壇在蘇州召開(kāi)，同里綜合能源服務(wù)中心正式亮相，微網(wǎng)路由器成為各國(guó)專家關(guān)注的焦點(diǎn)。
“青年要有作為有擔(dān)當(dāng)，院黨委組建青年突擊隊(duì)是對(duì)青年員工的一次大練兵，要給全院青年樹(shù)立好榜樣。”江蘇電科院副院長(zhǎng)黃強(qiáng)說(shuō)，電科院是江蘇省電力公司的人才高地，是一個(gè)青年團(tuán)體，300多名員工平均年齡35歲，其中博士碩士占到了2/3。