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江苏电科院青年创客打通能源“立交桥”

国际电力网  来源:中国青年报  作者:李润文  日期:2018-10-24
  日前,在韩国釜山举行的国际电工会议上,国家电网江苏省电力公司江苏电科院高级工程师袁晓冬在大会上作报告,并作为主持人就低压直流电压等级、电能质量现象和电能质量规划标准相关问题与各国专家展开讨论。
 
  “鉴于我们在直流配电网方面的最新研究成果,国际电工组织邀请我代表中国参与直流配电网国际标准的制定,这个标准将推动新能源大力发展。”袁晓冬说。
 
  9月29日,3兆瓦微网路由器在苏州市吴江区同里古镇综合能源服务中心成功并网。这套由国家重点研发项目资助的关键设备类似能源“立交桥”,实现了多种电压等级交直流之间的自由变换。
 
  “这台设备,有4个端口,可实现直流电、交流电的直接转换,这套设备对未来直流配电网和新能源发展都具有里程碑意义。”江苏电科院总工程师袁宇波介绍说,“这是江苏电科院联合中科院电工所历时1年共同研发的新设备。”
 
  完成这项研究的是一群年轻人。江苏电科院专门组建青年突击队,5名博士、5名硕士,共10人,平均年龄34岁。队长袁晓冬39岁,袁宇波博士41岁,李强博士37岁,张宸宇博士29岁,李娟博士31岁,黄地博士29岁。
 
  一份优异的答卷
 
  100多年前,爱迪生发明了直流电,因为电压低,只能输送700米。特斯拉发明了交流电,可以远距离输送,但需要把交流电变换成直流电才能使用。
 
  在这场竞争中,特斯拉胜出,100多年来,交流电成为主导。
 
  近年来,全球气候变暖日趋严重,推广应用新能源成为各国节能减排的重要措施,能源综合有效利用成为发展趋势。国家发改委预测,到2050年,中国的可再生能源发电量占比将会达到86%,其中,广泛的分布式可再生能源发电将会是一个重要组成部分。
 
  目前,80%的电器都使用直流电,包括手机、电脑、电冰箱等,都需要一个交流变直流的稳压器才能工作。
 
  然而,分布式可再生能源基本都是直流电,并网难,输送难,浪费严重,发展遇到瓶颈。
 
  为什么直流电不能直接使用呢?这个难题被列为国家重点科技项目,采用交直流混合微电网的结构,可以省略多重电能变换环节,提高运行效率和经济性,并且控制方式更为灵活。
 
  2016年,江苏电科院与中科院电工所联合申请该课题,最终交出了一份优异的答卷。在同里古镇综合能源服务中心,记者看到了外形像集装箱一样的路由器。
 
  张宸宇介绍,这台路由器有380伏、10千伏两个交流电端口,750伏、375伏两个直流电端口,4个端口可进可出,可以随意对接转换,网内实现智能控制,任何一个端口出现故障不影响其他端口继续工作,输出电压稳定,故障率低。
 
  96%的能效如何实现
 
  “容量3兆瓦、能效96%,这是这台设备的核心指标。”张宸宇说,交直流转换效率是97%,直流转直流效能是99%,从直流到交流再到直流效能是94%。科技部的项目指南中提出的目标是95%。
 
  研究过程中,江苏电科院根据应用需求提出了路由器的设计思路,在项目指南要求的3个端口上又增加了一个750伏直流端口,4个端口综合能量转换两次,正常效能是94%。
 
  今年4月底,张宸宇、李娟和中科院电工所5位研究人员一起在北京开展样机设计、测试、调试等工作。张宸宇负责硬件测试,李娟负责软件控制系统保护。
 
  经过第一论反复测试后,路由器效能提高到95%,这是效能转换的临界点,国际上一直未能突破,而他们的目标是96%。
 
  他们把样机的36个模块拆分,将上千个电子元件进行逐个测试,再组装起来测试,选取最优参数。单测的参数在组装后会有变化,而且无规律,需要反复测试。
 
  为了攻克难题,他们经常深夜一两点下班。连续工作了两个多月,他们终于找到了最佳参数,样机综合效能达到96%以上。
 
  1个百分点到底能节约多少度电呢?对于3兆瓦路由器来说全年满负荷运转可节约五十多万度电,相当于节约220吨标煤。
 
  北京研发、西安组装、天津调试,张宸宇、李娟在3个城市来回奔波了4个月,新设备终于出来了。
 
  微网路由器成各国关注焦点
 
  8月18日,路由器运到同里综合能源服务中心。因为是新设备,项目组之外的人都不敢动,博士高工们自己动手拉线接线安装设备。
 
  集装箱内不能使用机械,几个青年靠人力把350公斤重的模块拖出来检修。
 
  其间,张宸宇的儿子出生了,孩子经常生病,妻子大半夜带孩子去医院,他却在出差。
 
  李娟定于国庆节的婚礼也延期了。李强家人住院,他只能抽空晚上去医院陪护。黄地、陈亮、刘瑞煌等队员也都主动放弃了节假日。中秋节、国庆假期,家人只能到施工现场和他们团聚。
 
  中科院电工所研究员李子欣说,这群年轻人科研素质高,动手能力强,吃苦耐劳的精神尤其突出。
 
  10月18日,“一带一路”能源部长会议暨2018国际能源变革论坛在苏州召开,同里综合能源服务中心正式亮相,微网路由器成为各国专家关注的焦点。
 
  “青年要有作为有担当,院党委组建青年突击队是对青年员工的一次大练兵,要给全院青年树立好榜样。”江苏电科院副院长黄强说,电科院是江苏省电力公司的人才高地,是一个青年团体,300多名员工平均年龄35岁,其中博士硕士占到了2/3。
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