随着新能源迅猛发展,我国光伏风力等清洁电能“井喷”,电动汽车用电需求迎来爆发式增长,电力网络的接入显得尤为必要,如何实现新能源发电和电动汽车高效、可靠地接入?对于这一问题,三峡大学电气与新能源学院邾玢鑫教授及其团队给出了自己的答案——未来,汽车“充电5分钟行驶一整天”正成为可能。

攻克关键技术,他让新能源更加“亲民”
2016年,为响应国家“双碳战略”,邾玢鑫博士和杨楠博士强强联合,形成三峡大学智慧能源装备及运行规划技术研究团队。
“我们的目标就是让大家在生活中用电更加便捷。”如何让新能源发电和电动汽车高效、可靠地接入电力网络?自团队成立开始,大家就一直围绕这个目标寻找答案。
据了解,新能源大规模接入电网时存在诸多难题。例如,电动汽车充电功率常在数十到数百千瓦间,与传统单户居民负荷功率差异较大,现有配电网容量难以满足多个电动汽车接入后的充电需求。此外,虽然分布式光伏并网发电市场潜力巨大,但受传统直流升压变换器升压能力的限制,接入效率较低且成本较高。风电、光伏等间歇性电源在大规模接入电网时,由于稳定性差,对电力系统的安全运行带来巨大的挑战。
“今后新能源汽车充电将更快!充电5分钟行驶一整天将成为可能!”邾玢鑫骄傲地说。通过技术创新,邾玢鑫团队结合现有的成熟变流技术及企业自研设备,在传统配电网络的基础上,以较小的工程量将传统的交流配电网升级为交直流混合配电网,实现配电网接入容量的大幅提升。针对分布式光伏发电及电动汽车不同接入下的应用场景,团队开发了多种相适应的配电线路改造及配置方案。
“应用人工智能、数据驱动以及电力电子与电力变换等先进技术,团队成员开展科技攻坚,我们已成功攻克新能源大规模接入电网的关键技术。” 邾玢鑫、杨楠自豪地说,这项成果不仅获得了湖北省2021年科技进步二等奖,而且获得了国外学者的赞誉。

光伏发电及电动汽车接入的交直流混合配电平台

弄潮综合能源,他让企业和用户更省钱
综合能源系统是当前电力行业关注的风口。敏锐的邾玢鑫、杨楠团队,早已联合国网宜昌供电公司开展此领域的相关研究。
过去我国电网能源结构单一,燃气、供暖等各能源系统独立运行,随着电动汽车和新能源的大规模接入,在节能减碳的大趋势之下,电网能源管理正在从粗放型迈向精细化、智能化。为此,邾玢鑫、杨楠团队提出了市场化背景下的电力系统和综合能源系统的系列规划方法,并取得综合能源建设建设关键技术的突破。
“通过智慧综合能源建设,能让各种能源互济,极大提高能源利用率。” 邾玢鑫介绍道,例如医院就是能源使用大户,为了保持停电不停诊,每家医院都备有备用发电设备。同时,为了满足医院日常运行,其还配有锅炉供热、蒸汽消毒系统。但实际运行中,各种能源彼此独立,利用效率都不高。通过综合能源改造,建设循环利用系统,可将燃气轮机的发点尾气用来制热或储存起来。这样综合利用后,平均综合能耗有望降低20%以上。
“综合能源规划可谓四两拨千金,通过最少的投入产生最大的效益。其核心目的就是让能源生产更清洁,让企业和用户更省钱,让电网负荷质量更高。”因多方受益,团队成为三峡电能能源管理(湖北)有限公司的核心技术支撑,也是湖北省综合能源公司的专家顾问。
与此同时,团队立足地方,服务产业,利用多项先进技术,为国家电网宜昌供电公司、特来电新能源股份有限公司、宜昌兴发集团等问诊把脉、排忧解难。截至目前,团队的科研经费累计超过1500万元,为企业解决了一系列在生产、发展过程中遇到了重大科技难题,累计创造经济效益35.96亿元。

电缆交直流耐压测试平台

大功率高效率变换器实验设计平台
“废寝忘食”,他用实际行动感染学生
团队取得的累累硕果离不开带头人邾玢鑫教授。2014年从重庆大学博士毕业后,邾玢鑫来到了三峡大学任教。从报到那天起,他便一头扎进了电气实验楼203工作室,“废寝忘食”成了常态。
“邾老师每天都是早上第一个来办公室的,晚上很晚才走,一年到头几乎没看到他休息过。”研究生杨浴金对导师的科研精神钦佩不已。“有时我早上七八点醒来时,在微信里就已收到邾老师在清晨五点多发来的科研思路;遇到做实验时会进行到很晚,邾老师也会在下班后因为放心不下做实验的同学,晚上九点多还返回实验室,查看实验进度并嘱咐同学们注意实验安全。”
“一次不行,再来第二次!第二次不行,再来第三次!不管做多少次,我们一定要把这个实验做成功!”邾玢鑫不但在科研上很刻苦,更在科研上追求“完美”。有时在重复实验时,意外情况会导致元器件烧毁,一切都要从头来过,邾老师也会因此而懊恼,但懊恼过后依然坚持重新实验直到实现完美的波形。“实验中要获得完美的效果是极其难的,为了获得最好的效果,邾老师不惜重复多次实验。” 研究生赵孟浩说道。
邾玢鑫这种一丝不苟、不辞劳苦的精神也深深触动了学生,他的研究生们也以工作室为家,203工作室常常是电气实验楼最晚熄灯的工作室,学习和科研不仅是一项任务,更成为了同学们的生活与爱好。
付出终有收获,通过高强度的科研训练,他所带的研究生也在科研能力上得到了极大的提高,多名学生在高水平期刊上成功发表了论文。近年来,他所带的研究生被评为三峡大学优秀硕士论文的比例超过50%,今年这个数据更是达到了惊人的75%!


亦师亦友,他与学生“共同成长”
邾玢鑫不但在科研上矜矜业业,更是学生的良师益友。“我想与学生共同成长,做个好老师。”邾玢鑫如是说。
对于教师这个职业,他认为是神圣的。“你的存在能让另一个人变得更好,这就是教师最大的乐趣。”邾玢鑫怀揣着这份对教师事业的热爱,兢兢业业、勤勤恳恳地坚守于教师岗位,他会为了一节课而准备一周,精确到课堂的每一个细节把控,甚至对于课堂效果都会进行精心研究。
“想选邾老师当硕导的学生得靠‘抢’!我们都是很幸运才‘抢’到邾老师的。”研究生刘佳欣笑着说道。作为电气学院“最受欢迎”的老师之一,每到研究生新生选硕导时,邾玢鑫的办公室总是“门庭若市”,很多学生都慕名而来,希望能成为邾玢鑫的学生。“和邾老师在一起,我们感觉很轻松,邾老师像兄长、像朋友一样关心着我们。”学生们说。
“师生共同成长”不但是邾玢鑫的育人哲学,更是他的行动指南。在科研中,邾玢鑫总是与学生一起思考、一起分析、一起“头脑风暴”,而不是让学生自己单打独斗。实验的过程总是充满了很多无法预料的因素,实验过程也是艰难且令人疲劳的。邾老师总是及时为学生送上鼓励和安慰,随时关注着学生的心理变化,疏导学生的情绪。
几位跨专业进入邾玢鑫团队的研究生,初来时基础非常差。但邾玢鑫没有责怪学生,而是亲自为其讲解基础知识,为其点拨难点要点。在他的耐心指导下,这几位同学逐渐培养了对于电气工程和电力电子的兴趣爱好,在读研期间进步迅速,其中一位同学更是在电气领域的顶级国际期刊上成功发表论文,毕业时已经成为课题组的中流砥柱。
而对于邾玢鑫来说,学生的进步与成就便是他获得成就感的来源。“当看到学生学到了本事、对社会做出了贡献、得到了别人的认可的时候,我是最开心的。因为我的努力,学生可以发光发热,我自己也收获了满满的成就感。” 邾玢鑫说道。
邾玢鑫陪伴了学生的学业上成长,学生们也见证了邾玢鑫个人的成长。“我以前是个‘暴脾气’,学生实验做的不好我就会批评他们。” 邾玢鑫笑着说道,“现在,我性情温和了很多,每天都笑着从办公室走出去。”
“我们不能只期待学生成长,自己却故步自封。我们做老师的只有不断自省、不断进步,才有底气帮助学生更好成长。”回首近十年的教师生涯,邾玢鑫感慨万千。

喜迎丰收,再创佳绩
如今,在邾玢鑫的带领下,团队已实现重大突破,并取得多项国际领先成果。近年来团队参与制定行业标准1项及国家电网企业标准2项,授权发明专利27项(成果转化2项),实用新型专利45项,外观设计专利2项,软件著作1部,出版学术专著7部,发表论文64篇,其中包括SCI/EI收录论文41篇 、Top期刊1篇、高被引1篇。国内外同行业专家学者对本项目成果给予了高度评价。
此外这一成果在湖北、江西、陕西、广东等多个省份的电力公司及相关企业投入应用。有效提升了区域电网对电动汽车和新能源的接入能力,实现了电能的高效利用和电网的安全运行,推动了电动汽车及新能源规模化接入下装备产业的转型及技术升级。
在未来,团队希望在不断的科研与创新中,进一步完善电动汽车及新能源规模化接入关键技术,缓解能源短缺和环境污染问题,加快我国能源结构的转变,让能源生产更清洁,企业和用户更省钱,电网负荷质量更高。(作者:杨叶 付梦慈 陆苗苗 通讯员:雷勇)
