引领行业 “电”亮未来

中科院凯发世界杯电工研究所供图 北京延庆太阳能实验电站 百米级铁基超导带材绕制现场 电工所技术装置在首都机场线载人列车上应用 项目合作签约仪式 ±350千伏/1044兆瓦柔性直流换流阀塔 今年6月24日,来自全国42个单位的70余名学员汇聚在______市黄帝城小镇,参加中国科学院“太阳能热利用技术”培训班。 中国科学院电工研究所(以下简称电工所)牵头承担的中科院战略性先导科技专项(A类)“___黄帝城小镇100%可再生能源示范”项目就坐落在这个小镇。该示范项目集成了电工所多个实验室的多项关键技术,将为北方城镇和2022年冬季奥林匹克运动会探索一条清洁绿色的用能途径。 发挥特色优势,协同多部门创新攻关,决胜重大工程项目建设,是电工所多年来探索特色研究所建设的生动实践。 2014年,中科院启动实施“率先行动”计划,以研究所分类改革为突破口,全面深化体制机制改革。作为扎根于可再生能源与电气工程领域的重要国家级科研机构,电工所成为特色研究所建设中能源领域唯一的试点单位。 “优化组织模式和科研布局,促进重大产出,畅通转化渠道,全链条促进成果落地,电工所积极面向国民经济主战场,为服务国家重大战略和社会可持续发展作出了应有的贡献。”电工所所长李耀华欣喜地看到,电工所的“特色”工作成绩斐然。 曾经“率先” 再次改革 围绕国家重大需求,发挥“特色”优势,服务行业发展,是电工所60年奋斗历程的写照。 1958年电工所筹建,主要目标就是服务三峡水电工程。 蒸发冷却技术实现工业应用之前,我国大型水利工程电力设备领域几乎所有关键技术,均掌握在国外企业手里。中国工程院院士、电工所研究员顾国彪带领团队经过数十年攻关,使三峡机组用上完全自主创新的蒸发冷却技术,相关指标达到国际先进水平。 1978年,电工所在国内率先开展光伏和风力发电技术研究,成为我国可再生能源发电与利用领域重要的开拓者和奠基者之一。 但随着研究所发展和科研队伍的壮大,战略重点不够聚焦、小作坊式科研、重大原创成果不够多等问题,也在电工所出现苗头。 “为适应学科发展需求、凝练特色研究方向,早在2012年,所里就把9个实验室整合成了6个实验室。”电工所所长助理兼科技处处长赵慧斌回忆道。 2014年,电工所筹备特色研究所建设。“所领导班子鼓励大家有想法就提出来,所里组织学术委员会进行研讨,所长基金对有潜力的项目给予支持。”电工所原所长肖立业介绍,电工所鼓励科研人员在科研新领域积极探索,并成立多学科交叉中心,支持跨部门前沿探索性研究。 2015年,电工所进入中科院特色研究所试点建设序列,改革驶入了快车道。 为充分发挥“特色”,电工所整合形成了可再生能源发电技术、电力电子与电能变换技术、电力设备新技术、电网技术、超导与新材料应用研究、生物电磁学与电磁探测技术等6个实验室。 新的科研布局,既有对原有优势方向的传承,也有对新领域的战略布局。而为集中力量进行大项目协同攻关,也为培育新研究方向,多学科交叉中心得以保留。 “特色研究所建设,总体定位于电能生产、输配和高效利用领域战略高新技术及电气科学前沿交叉研究。”李耀华介绍,电工所聚焦可再生能源发电与利用、高效电能转换与节能、能源与电工材料及应用3个特色方向,不断强化主学科和主要领域的优势地位。 行业所需 义无反顾 “电工所作为国家能源与电气领域的国家战略科技力量,一定要把研究和行业需求有机结合起来,在我国能源体系转型中作出应有的贡献。”电工所副所长韩立的话掷地有声。 广袤的华夏大地,分布着丰富的太阳能、风能等可再生能源。但是,“光伏发电性能受太阳辐照、温度等气候因素影响很大,实际应用表明,光伏组件、部件及系统在不同气候区的性能表现存在差异。”电工所研究员王一波说。 “国内在这方面缺乏面向行业的公共测试平台和实证研究,难以支撑光伏技术的差异化研究。”王一波说,“这些公共平台建设和共性关键科技问题研究,正是电工所需要深入开展的工作。” 为此,电工所可再生能源发电系统研究部联合黄河水电、三峡新能源等相关企业,将在青海、云南、河北(渤海港口)、西藏、新疆、上海和海南建设7个“光伏系统及部件实证性研究和测试平台”。 目前,青海省共和县寒温带气候区的平台已经建成,而云南省大理市是在建的第二个平台——暖温带气候区测试平台的所在地。 为在国内七___区推进“光伏系统及部件实证性研究和测试平台”项目,王一波已记不清楚最近几个月自己是第几次去云南了。“我刚从昆明参加平台建设推进会回来。云南这个平台进展还顺利。”王一波脸上洋溢着喜悦。 基于平台的研究深化了对光伏电池之于气候区适应性的理解。王一波说,这些研究认识将对光伏行业的产品改型和技术改进提供指导。“未来,这些不同气候区的实证性研究和测试平台,将面向全行业开放共享。” 开放共享,引领行业发展,也是电工所研究员王志峰的夙愿。 早在2012年,电工所联合国内十多家科研及企事业单位,在北京市延庆八达岭设计完成了我国首个1兆瓦塔式光热发电示范项目。这是“十一五”期间国家计划“太阳能热发电技术及系统示范”重点项目,是我国光热发电产业发展史上具有里程碑意义的标志性事件。“十二五”期间,延庆基地又建成了我国第一座槽式热发电电站。 “这是在光热发电领域的开创性研究。”王志峰带领团队十几年如一日,将很大一部分精力都放在了延庆光热发电基地的建设上。 “延庆光热发电基地现在成了一个研究载体,电工所多个研究部在这里对太阳能聚光、吸热、导热介质等技术进行改进,对核心技术的研究不断深入,正朝着___太阳能热发电技术迈进。”王志峰说,“在科技部、中科院、北京市和电工所领导的大力支持下,各部门齐心协力,该基地的实验设施目前已跻身太阳能热发电领域全球一流行列。” 在延庆光热发电示范项目的基础上,电工所在中国科学院科技服务网络计划(STS)支持下,将聚光吸热技术应用于供热采暖系统,与企业结合,在___黄帝城小镇研制建设“太阳能跨季节储热供热示范系统”。 电工所研究员裴玮负责黄帝城小镇100%可再生能源示范项目中电气部分的方案设计与系统软件集成工作。 “该示范项目中,可再生能源发电通过直流方式与储能直接相连,根据电网和用户需求,电能可以在不同变压器和线路间自由调配,提高可再生能源接入的灵活性和供电可靠性。”裴玮介绍。 这一示范项目突破了长周期储能、可再生能源直流配用电等多项技术难关,将对行业发展起到引领作用。 责任所在 攻坚克难 让人才、团队、项目都充分活跃起来,形成科技创新的强大合力,突破制约经济社会发展的关键核心技术,推动成果转化为现实的生产力,是电工所作为特色研究所的使命和责任。 柔性高压直流输电技术,是大规模可再生能源集中并网、大型电网异步互联、区域供电最有效的技术解决手段,发展前景广阔。 电工所科研团队先后突破了柔性高压直流输电领域的多项核心关键技术。在此基础上,2016年电工所联合西电集团,研制成功±350千伏/1044兆瓦换流器及控制保护系统,于当年8月在云南电网与南方电网主网鲁西背靠背直流异步联网科技示范工程中一次成功投运。 其时,该工程创造了多项世界纪录:单台柔性直流换流器容量最大(1044兆瓦)、直流电压最高(±350千伏)、换流器电路最为复杂,有5616只高压绝缘栅双极型晶体管(IGBT)同时实时协调工作。这些关键核心技术的突破,引领带动了我国可再生能源发电规模并网和高压大功率电力电子技术的发展。 电气化是未来交通发展的必然趋势。特色研究所建设以来,电工所瞄准电动汽车电驱动系统宽域高效规划与控制技术等核心关键,集中高功率密度电气驱动及电动汽车、车用能源系统及控制等研究部力量,开展协同攻关,取得了一系列创新突破,且相关成果实现了转移转化,已进入工程应用。 “团队开发出的电动汽车高功率密度永磁电机驱动系统系列化产品,已先后在物流车、环卫车、大客车上装车应用。”电工所研究员温旭辉介绍。 2018年,电工所科研团队与宁波菲仕绿能科技有限公司在天津市东丽区华明产业园成立合资公司中科菲仕,推动电动汽车电驱动技术走向产业化。目前,中科菲仕已成为新能源汽车电机驱动系统研发生产标杆性企业。 在中科院STS项目支持下,电工所科研团队还研制成功了500千伏安大功率直线电机、1.3兆伏安牵引变流器等一整套轨道交通牵引动力工程化装置,在首都机场线装车应用,累计正线安全载客运营超过10万公里。如今,这些装置正批量应用于首都机场线,并在大连轻轨、南京地铁、北京地铁S1线等工程中推广使用。 2016年,该项成果被评为中科院转移转化亮点工作。目前,电工所正与南京华士科技有限公司合作成立产业化公司,共同推动成果转移转化和规模应用。 为积极推进成果转移转化,“电工所已理顺转移转化平台,正积极打造市场化的成果转化体系。”韩立介绍,原电工所的中科电气高技术有限公司,已改造为全资控股投资平台。该平台将与电工所的转移转化办公室合署办公,明晰职责,配强队伍,使院地合作和技术____通过市场更专业、更规范的运作,打通转移转化渠道,提升经济社会发展的服务效益。 有凤来仪 群鹤和鸣 在韩立的办公桌上,放着一摞科研人员的项目书。郭明焕博士关于热斑热流量密度分布测量的项目,韩立反复看了几遍,觉得很有价值。 “这是我参加所内项目评审时发现的。”韩立笑着说,“只要是有科学意义和应用价值的研究方案,如果获得了多数专家认可,我们就会多方争取资源,鼓励科研人员深入研究下去。” 正是这样贴心的服务,使电工所的科研领域不断拓展、延伸,也使得电工所的人才团队不断成长、壮大。 对此,温旭辉有着更直接的体会。1997年,北京的大街上还没有新能源汽车,温旭辉和3个同事就已率先开展新能源汽车数字化交流电驱动技术研究,并得到了电工所、中科院和科技部的项目支持。 “那时我们才30多岁,研究组只有4个人。但在中科院和电工所的支持下,我们在新能源汽车电驱动技术方面实现了从0到1的突破,研究团队也扩展到了数十人。”温旭辉心里的感激之情溢于言表。 电工所研究员许海平与温旭辉有着相似的经历,也是从原先仅有几个人的研究组,慢慢独立发展成了研究部。 “吸引人才、稳定人才、培养人才,是电工所人才工作的3个方面。”电工所____张福宽表示,人才是研究所发展的重中之重。 自特色研究所试点建设以来,电工所坚持“围绕战略目标,培养引进高层次人才团队;立足长远发展,选拔培养创新型后备人才”的队伍建设方针,成立了人才工作领导小组与人才工作保障小组,加强对各类人才培养引进工作的统筹和指导,实施了一系列卓有成效的人事举措。 “对于关键业务领域,电工所筑巢引凤,直接加大对人才的吸引力度。”张福宽介绍,电工所充分利用现有的政策环境,通过“率先行动人才计划招聘”“海外人才走进中科院”等活动,加强高层次人员引进的宣传力度。 研究员马衍伟是电工所从海外引进的创新人才。2016年,马衍伟带领团队成功解决了铁基超导线规模化制备中的均匀性、稳定性和重复性等技术难题,最终制备出了长度达到115米的铁基超导长线,标志着我国在铁基超导材料制备技术领域的研发方面走在了世界最前沿。 “针对可再生能源与电气工程领域人才流失严重的形势,特色研究所建设期内,我们加强与高层次人才多角度、多方面谈心交流,创造条件不断改善科研人员工作环境,确保其稳定工作。”张福宽说,试点建设以来,电工所高层次核心骨干无一流失。 电工所通过加强关键技术人才和工程支撑队伍的培养与建设,3年来入选中科院“关键技术人才”4人。通过实施电工所创新研究员/副研究员制度、选拔年轻学术带头人和管理骨干担任重要岗位,为青年人才提供成长空间和舞台。 为促进成果转化,鼓励科研人员创新创业,电工所采取开放的人才支撑政策。 北京科诺伟业科技股份有限公司是电工所孵化的致力于风力、光伏发电的高新技术企业,研究员许洪华的成果通过中科电气高技术有限公司完成了技术市场化后,全职进入科诺伟业工作,就任公司董事长。 “对于适合创业的技术人员,我们鼓励其利用研究所的全资产业化平台进行技术转移转化。”韩立说。 围绕行业所需,开展核心关键技术攻关,强化成果转移转化,电工所在特色研究所建设中,为国民经济和社会可持续发展作出了应有的贡献。 “特色研究所建设是研究所改革发展的核心推动力!”李耀华表示,在“率先行动”改革进程中,电工所将继续转变观念,积极争取重大任务,进一步强化3个特色方向的国内领先地位和国际影响力,将电工所打造成为能源与电气领域的国家战略科技创新高地和国际上有重要影响的特色研究机构。