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梅生伟:建造中国西部“太阳岛”

“回收退役飞机碳纤维材料”项目国际领先;光热复合压缩空气储能发电系统处于世界前列;热气流发电技术全国首创;太阳能人居工程技术性能、设备完整度国内领先;太阳能实验基地国内面积最大、功能最齐全、技术最先进;图书馆微电网系统和太阳能展厅教学科研平台西部领先……

在来青海不到6年的时间里,清华大学电机系教授梅生伟在高原新能源领域竖起了一个个标杆工程,在青海大学建造起他梦想中的“太阳岛”。

201310月,在安徽合肥举办的一场微电网鉴定会上,梅生伟主持的一项微电网示范工程,得到评审组组长青海大学校长王光谦院士的高度评价。

鉴于梅生伟团队在新能源领域的卓越实力,王光谦直截了当地说:“我们青海大学准备成立新能源光伏产业研究中心,梅老师,你来当主任吧。青海的光照条件可比安徽好多了。”

早对青海高原风光资源情有独钟的梅生伟当场拍板。一次小型会议戏剧性地促成了梅生伟人生道路的转折,也促成了青海大学新能源事业的迅速崛起。

青海大学太阳能实验基地变身“太阳岛”

在青海省委、省政府的关心和支持下,青海大学新能源光伏产业研究中心于20144月正式成立,梅生伟作为对口支援专家担任该中心主任。

万事开头难。中心成立伊始,只有三个老师,全校没有一个新能源领域的学科带头人。梅生伟一面调研青海省能源发展存在的问题和青海大学面临的机遇与挑战;一面引进人才,培养青年科研骨干,确立研究方向。

一年间,梅生伟在青海和北京之间往返几十次,最忙碌的时候几乎每个星期都要飞过来,有时一个星期要飞来两次,甚至创造了一天之内由北京两赴西宁的记录。每次来又怕麻烦学校,总是自己深夜里打车到学校那个不足20平米的“标间”加班工作。他总是说:“我是对口支援干部,是来为青海大学做贡献的,不是来享受的,生活上不能提要求,不能给组织添麻烦。”

在梅生伟的辛勤工作下,青海大学光伏产业研究中心由小变大,由弱变强,组建了一个平均年龄31岁、博士比例超过60%20人的科研团队。科研经费2014年时还不足40万,到2016年时已超过500万,人均科研经费在青海大学排名第一。

2016年,梅生伟还凭着对前沿科学敏锐的洞察力、深厚的理论基础和技术积累在青海大学首创了一个崭新的学科——新能源学科。光伏中心也摇身变成了青海大学新能源学院。虽然学院成立的晚,但却拥有电力、热能工程、材料、物理、电子等7个一级学科,学科高度交叉, 课程设置面向前沿,特色十分鲜明。

为了使这一学科具备工程实践的活力,梅生伟多方奔走,吸收国内外最先进的太阳能前沿技术,当年在青海大学搭建了全国高校中规模最大、设备及功能最完整、技术最先进的太阳能研究实验基地,基地占地面积 17000平方米,利用国内外太阳能领域最先进的技术,建成了太阳能光热飞机碳纤维处理实验平台、光热复合压缩空气储能实验平台、高原热气流发电关键技术实验平台、100kW太阳能全光谱复合发电平台、50kW多功能综合光伏发电实验电站、100kW压缩空气储能发电系统、集太阳能发电与生态保持于一体的高原热气流发电系统、建筑与光伏发电技术相结合的110kW图书馆微电网系统,使其成为青海大学开展产学研工作的有效平台。

“我们依托基地的核心设备在青海大学校园建成了目前国内高校种类最全、规模最大的智能微能源网,年发电20万度,占青海大学年用电量的近10%。” 梅生伟说。

目前,青海大学太阳能实验基地在国内已小有名气,被业界誉为中国西部“太阳岛”,先后有多位国家领导人、两院院士、省部级领导人和知名专家前来调研参观,累计参观人数超过万人,赢得了社会各界及专家学者的高度评价。

“在青海大学,我们让很多概念性的东西真正实现了‘落地’。光伏发电、光热发电、储能、微电网……国际前沿的太阳能技术我们这里全都有。同时,我们还打造了自己的特色。比如图书馆就是典型的光伏一体化建筑,屋顶铺的是太阳能电池板,门口的栏杆是双面电池,幕墙是光伏幕墙,阳光房采光玻璃也是太阳能电池板。这些都是实打实为建设绿色校园服务的。”梅生伟说。

2016年,青海大学新能源光伏产业研究中心获批青海省清洁能源高效利用重点实验室。

开拓创新,在清洁能源领域屡创佳绩

青海是可再生能源大省,将青海建设为我国绿色能源基地已成为国家能源电力发展的战略目标。而要实现这一目标,必须攻克大规模风电、光伏并网和远距离输送两大难题。

对于前一难题,就像在跟老天爷打交道,水、风、光都不随人的脾气。梅生伟建立了多目标多主体不确定电力系统博弈模型,创立了工程博弈新理论,研制了新能源电力系统协同自律调控系统,应用于青藏高原300多座光伏场站,近三年消纳光伏发电量220亿度,弃光率全国最低。他的这一成果还有力地支撑了青海清洁能源发展,创下了全省连续9天、196小时全部使用太阳能、风能及水力发电供电的绿色能源应用世界纪录。该项成果获2018年青海省科技进步一等奖。

对于后一难题,梅生伟将其视为我国西电东送重大工程关键技术,开展攻关工作。他带领团队研制了世界首个交直流系统连锁故障在线阻断系统,实现了交直流系统灾变防治由被动型到主动型的跨越。成果应用于我国西电东送主要输电通道及24个省级电网, 在保障西电东送安全、减少弃风弃光等方面创造了重大效益。该成果获2018年国家科技进步二等奖。这一成果为青海清洁能源走出高原提供了极大的技术支持,使青海的清洁能源不仅有望实现自给自足,更开始补给内地。今年3月,青海至河南±800千伏特高压直流工程开工,设计输送电量400亿千瓦时,相当于替代原煤1800万吨。

在加快发展国家循环经济、推进能源革命的大背景下,梅生伟带领团队在青海发起了全新的新能源研究——回收退役飞机的碳纤维材料。并以此为契机利用青海地域广阔,空气干燥,阳光充足的有利条件,在海西蒙古族藏族自治州建立中国自己的飞机回收基地,实现中国循环经济产业的新突破。今年4月,海西州政府与华夏飞机工程技术股份有限公司在德令哈市举行了退役飞机回收产业园奠基仪式。该项目如火如荼地开展,就像功率强劲的注氧机,为偏远的青藏高原实现循环经济和可持续发展注入新生的活力。

“这个项目来之不易,是几经周折从波音公司争取到的。清华大学是波音公司在中国唯一的合作伙伴。波音公司的‘利用太阳能光热处理飞机的碳纤维材料 ’项目,本来是签给清华大学的,我们与对方反复磋商,终于把这个项目放在了研发条件更为优越的青海大学。这是青海大学第一个国际合作项目,也是我国首个光热回收机翼碳纤维系统项目。” 梅生伟说。

梅生伟介绍说,我国是世界第二大航空国,未来10年将迎来民航飞机的退役高峰。飞机退役后机翼、发动机、起落架等材料如果废弃了,它们在自然界几百年都消解不了,使环境受到污染。但如果把它们回收再利用,可以做成体育器材、建筑器材等。同时,飞机的机身还可以打造成餐厅和旅馆,为发展旅游观光业创造条件。可以说退役飞机浑身是宝。

为支持青海退役飞机利用产业的发展,梅生伟把在青海大学期间取得的10多项碳纤维加工核心专利无偿提供给了海西州。

这两年,他还前往乌兰、德令哈、格尔木等地考察调研,针对青海牧区牧民生活现状,研发了太阳能人居工程技术。

“我们这个技术就是把太阳能收集到一个热灌里,最高温度可达280度,利用储能技术实现24小时供热,并实现梯级供热。做饭、消毒、洗澡、制冷等都可以自己调节温度。该项技术对于改变牧区群众传统落后的生活习惯、提高牧业生产效益以及保护生态环境具有积极作用。”

立德树人,人才梯队逐步形成

为推进青海新能源事业的发展,梅生伟大力推进人才队伍的建设。比起初期在青海大学的孤军奋战,现在的团队在他眼中是朝气蓬勃、学科交叉、优势互补的。梅生伟说,做新能源领域的工作,要跳出单一学科的牢笼,汇集跨学科的研究成果,真正将概念性的设想落到实处,就要有不同专业背景的研究者来集思广益。如今,梅生伟的研究团队已经覆盖了机械、计算机、热工等多个学科研究领域。能把这些愿意吃苦又充满热情的年轻人吸引到西部建设中,共同致力于新能源产业的发展,是梅生伟引以为傲的。

陈来军是梅生伟的学生,也是跟随梅生伟第一批来到青海建设青海大学新能源光伏产业研究中心的科技工作者,经过几年的努力工作,他已入选青海省“高端创新人才千人计划”,成为青海新能源领域不可或缺的人才。

“青海的新能源资源比内地好,天上条件好、地下条件也好,是一片研究新能源的热土。跟着梅老师在青海这几年进步很大,梅老师对我们的要求非常严格,带领我们破解了不少难题,我的科研能力在这里得到了迅速提高。”陈来军说。

梅生伟对每一个教职员工的要求都十分严格甚至苛刻,并时常鼓励他们上进。

今年37岁的司杨是梅生伟的助理。他是被梅生伟“逼”着去读博士的。“以前工作没什么动力,想着这辈子就这样了。梅老师鼓励我要有更高的追求,我考了三年终于考上了博士。跟着梅老师工作,自己的人生观、价值观和理想信念都发生了改变。”司杨说。

35岁的教工陈晓弢对梅生伟精益求精的科研态度深有体会。“梅老师非常注重人才培养,为了让年轻的老师快速成长起来,他总是亲力亲为,细致地了解每一位年轻老师的情况,制定培养方案。报项目、写文章都亲身示范,亲自指导。20181月,我要在期刊发表一篇论文,梅老师让我反复修改了十几次后,才让投稿。他的那种对科学一丝不苟的严谨精神极大的触动了我们学院的每一位教师。”陈晓弢说。

在梅生伟的带领下,青海大学构筑了清洁能源领域协同创新体系,吸引了一大批来自不同学校、不同领域,不同学科的科研工作者在新能源各个领域中协同创新。

几年来,梅生伟将自己在清华大学的科研团队带到了青海大学,先后有十多位教授、副教授、博士来学校短期工作。同时,他根据学科发展需要在学校的支持下聘请中国科学院院士清华大学卢强教授作为中心的特聘教授。2017年,又通过青海省千人计划引进了中国科学院院士、西安交通大学教授何雅玲及其团队,形成了院士领军,博士为主、硕士为辅的科研团队。

“到青海这几年我特别感慨,很多以前没有条件做的事,在这里反而大有可为。现在,青海大学在新能源领域的很多方面走在了全国高校的前列,我们新能源学院的学生学习积极性很高,有的学生成立了公司,有的学生申请了专利,有的学生在全国大赛中拿到了奖项,他们是青海乃至全国新能源领域的后备军。”梅生伟欣慰地说。

按照任期制的规定,梅生伟去青海大学对口支援应该以三年为期,现在他已经“超期服役”,仍坚守在青海大学新能源科研一线。“组织和清华交给我的使命,是为西部地区的发展作出长远贡献,而不仅仅是一时的支援。”他不在乎年复一年的奔波,更不在乎艰苦的自然条件,每次和大家一起上牧区、进电站,他都乐在其中。在梅生伟看来,只有抓住青海的优势,为青海大学带来更多的资源,为西部地区的科技进步和经济发展带来“双丰收”,才算不辱使命,凯旋而归。

“要把青海大学打造成全国第一个清洁能源校园,学校一半的用电由清洁能源来供给;太阳能人居工程要早日在牧区推广应用,让广大牧区群众受益……”梅生伟说,“我还有很多重要的事情没有做完,还要培养人才,培养一支队伍,有这么好的平台,我愿意在这一直工作下去。” (青海藏文科技报  范旭光