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電力電子技術如何助力能源領域實現“雙碳”目標

2023-08-18發布者:濟南樹信工貿

  隨著我國“雙碳”目標的持續推進, 新型電力系統建設進入新的階段。自2000年起,在臺達創辦人暨榮譽董事長鄭崇華先生和中國工程院外籍院士李澤元教授的共同倡導下,臺達設立了“臺達電力電子科教發展計劃”及“中達學者計劃”,助力電力電子技術發展,促進高校電力電子及新型電力系統跨學科發展和人才培養。在臺達舉辦的電力電子新技術研討會上,李澤元教授向《中國新聞周刊》談起“電力電子技術如何助力能源領域實現“雙碳”目標”。


  “雙碳”目標下,新型能源體系加快規劃建設步伐。新型電力系統作為新型能源體系的重要組成部分,是助力能源轉型,實現“雙碳”目標的關鍵載體。


  2023年,我國非化石能源發電裝機容量歷史性超過化石能源發電裝機容量。中國電力企業聯合會《2023年上半年全國電力供需形勢分析預測報告》數據顯示,截至6月底,全國累計非化石能源發電裝機容量占比達51.5%。隨著非化石能源發電總量和消費總量占比日益提升,構建新型電力系統正變得迫切。


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  中國工程院外籍院士、臺達科教兩計劃主任李澤元教授。


  “今后二、三十年,會看到大量可再生能源進入電網,變成一個個分布式的微電網,集合成一個大的電網系統。其中,會有很多電力電子設備在智能電網中出現,扮演重要角色?!敝袊こ淘和饧菏?、“臺達電力電子科教發展計劃”和“中達學者計劃”主任李澤元說道。



  科技助力節能減碳


  “電力電子”一個不太日常的詞匯,卻已廣泛應用于生產、生活的方方面面。為了讓這一技術更直觀地被理解,李澤元舉了一個簡單的例子,任何“開關”的概念,如果它的目的不是處理信號,而是處理能量的轉變和傳輸,就涉及到電力電子技術的應用。


  這意味著,小到我們日常所用的手機充電器、變頻空調,大到出行乘坐的電動汽車、高鐵,工業領域的電源裝置以及清潔能源并網等,都離不開電力電子技術。因此,電力電子技術在能源轉換中的效能和質量,直接影響著多行業多領域的節能減碳效果。


  與李澤元攜手合作三十余年的臺達集團(以下簡稱“臺達”),其創辦人暨榮譽董事長鄭崇華帶給他的影響頗深?!叭暌郧?,可能大家還不太注意電能損耗的問題,鄭先生注意到了,并把節能環保的理念傳遞給了企業的每一位工程師?!?/p>


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  在臺達創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。


  創立于1971年的臺達,依托電力電子核心技術,從電源與元器件業務起家,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,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,對技術的熱愛,以及節儉的生活態度,影響著臺達始終把節能減碳放在企業發展的優先級,在電力電子技術上持續取得創新突破。


  目前,臺達電源產品效率均超過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%,車用直流電源轉換器效能可達96%;2010至2022年期間,其節能產品累積為全球客戶節省約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及儲能解決方案,以科技提升電網韌性,希望用行動為能源轉型盡一份力?!痹卩嵆缛A看來,為了應對氣候危機,構建以新能源為主體的新型電力系統,是推動能源清潔低碳轉型、助力“雙碳”目標的重要途徑,這與電力電子學科及技術發展有很大關系。


  憑借臺達在電力電子技術方面的核心優勢,鄭崇華和李澤元為推動國內電力電子學科教育和人才培養,已傾注了二十余年的心血。李澤元直言,過去二十多年,電力電子技術在中國的發展是出乎他意料之外的。



  培養“求好”型人才


  2000年,是中國經濟騰飛的轉折點,也是中國電力電子學科發展的轉折點。在此之前,設置該項學科的國內高校并不多。


  “電子電子是一門應用型學科,與工業等領域的結合很密切,只要東西做得好,技術轉移隨時在發生?!崩顫稍硎?,很多企業是發展起來以后,才意識到對電力電子技術的需求。


  “企業要找人才,首先瞄準了高校的老師。但那時候有經驗的老師不多,企業又想把老師挖走。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:一是發展電力電子學科,二是“無條件”地為相關學校提供研究經費。


  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,如何發揮企業的力量在教育上做些貢獻。


  在鄭崇華和李澤元的共同倡導下,臺達于2000年起,先后設立“臺達電力電子科教發展計劃”“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學科的人才培養,鼓勵在該領域做出創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、哈爾濱工業大學、北京交通大學、上海交通大學、合肥工業大學10所重點大學參與,并自2023年起,增邀電力系統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,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域。


  作為一位“高產”的技術型研究學者,李澤元在高頻電能轉換和電力電子系統領域成就卓越,其所開創的軟開關技術、多相式電壓調節模塊技術均已成為現代電力電子的核心技術,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:“發揮你的能力,保持‘求好’的心態”。在他看來,人的能力是沒有止境的,別局限于“我只能做什么”。這一點和臺達在節能減碳方面展現出來的“執著”相似。



  跨界融合 構建新型電力系統


  當前,全球正加快推進能源結構轉型,中國實現非化石能源發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計》數據顯示,中國在2022年貢獻了全球可再生能源總容量新增部分的約48%;當年全球三分之二的新增水電產能、45%的新增太陽能產能、一半的新增風電產能和57%的新增生物能源產能部署在中國。


  隨著非化石能源發電總量和消費總量占比日益提升,“構建新能源占比逐漸提高的新型電力系統”成為大勢所趨。而在對新能源的開發和利用中,電力電子技術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等其他領域的“跨界融合”發展。


  “未來的電力系統將比現在的電力系統大好多倍,電力電子是這場轉變中的‘主角’。過去電力電子和電力系統是兩個不同的領域,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?!崩顫稍f道。


  因此,臺達從今年開始,在原有“科教兩計劃”資助范圍基礎上,正式啟動“電力電子化新型電力系統專項”資助,每年立項2個項目,提供各300萬元研究經費,借此鼓勵高??鐚W科、跨領域合作。


  以“環保 節能 愛地球”為經營使命的臺達,一直將“求變”視為前行的動力。從電視時代的元器件供應商,到PC時代的電源供應器領導廠商,再到現在的環保節能解決方案提供商,近年來其在工業自動化、樓宇自動化、通信電源、數據中心基礎設施、電動車充電、可再生能源、儲能與視訊顯示等多項產品方案領域也逐漸居于重要地位。


  臺達的每次轉型既踩在了時代的節拍上,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的前瞻應用,為節能減碳、布局未來做好準備。


  在李澤元看來,當看到一個新趨勢出現的時候,企業的應變能力夠不夠快,愿不愿意走出“舒適區”,去探索一些新東西,這很關鍵。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。

本文關鍵字:電力電子技術如何助力能源領域實現雙碳目標

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