电力电子技术如何助力能源领域实现“双碳”目标

刘蕾

在台达创办人暨荣誉董事长郑崇华（左）、中国工程院外籍院士李泽元（右）的大力推动下，台达“科教两计划”已成功实施20余年。

“雙碳”目标下，新型能源体系加快规划建设步伐。新型电力系统作为新型能源体系的重要组成部分，是助力能源转型，实现“双碳”目标的关键载体。

2023年，我国非化石能源发电装机容量历史性超过化石能源发电装机容量。中国电力企业联合会《2023年上半年全国电力供需形势分析预测报告》数据显示，截至6月底，全国累计非化石能源发电装机容量占比达51.5％。随着非化石能源发电总量和消费总量占比日益提升，构建新型电力系统正变得迫切。

“今后二三十年，会看到大量可再生能源进入电网，变成一个个分布式的微电网，集合成一个大的电网系统。其中，会有很多电力电子设备在智能电网中出现，扮演重要角色。”中国工程院外籍院士、“台达电力电子科教发展计划”和“中达学者计划”主任李泽元说道。

科技助力节能减碳

“电力电子”一个不太日常的词汇，却已广泛应用于生产、生活的方方面面。为了让这一技术更直观地被理解，李泽元举了一个简单的例子，任何“开关”的概念，如果它的目的不是处理信号，而是处理能量的转变和传输，就涉及到电力电子技术的应用。

这意味着，小到我们日常所用的手机充电器、变频空调，大到出行乘坐的电动汽车、高铁，工业领域的电源装置以及清洁能源并网等，都离不开电力电子技术。因此，电力电子技术在能源转换中的效能和质量，直接影响着多行业多领域的节能减碳效果。

与李泽元携手合作三十余年的台达集团（以下简称“台达”），其创办人暨荣誉董事长郑崇华带给他的影响颇深。“三十年以前，可能大家还不太注意电能损耗的问题，郑先生注意到了，并把节能环保的理念传递给了企业的每一位工程师。”

创立于1971年的台达，依托电力电子核心技术，从电源与元器件业务起家，如今已从十几人的小公司成长为拥有八万员工的企业，为全球提供电源管理与散热解决方案。李泽元表示，郑崇华几十年来始终保持着对工作的热忱，对技术的热爱，以及节俭的生活态度，影响着台达始终把节能减碳放在企业发展的优先级，在电力电子技术上持续取得创新突破。

目前，台达电源产品效率均超过90％以上，通信电源效能达98％，太阳能光伏逆变器效能可达99.8％，车用直流电源转换器效能可达96％；2010至2022年期间，其节能产品累积为全球客户节省约399亿度电，相当于减少2105万吨二氧化碳排放。

“我们曾在多地打造分布式智能电网及储能解决方案，以科技提升电网韧性，希望用行动为能源转型尽一份力。”在郑崇华看来，为了应对气候危机，构建以新能源为主体的新型电力系统，是推动能源清洁低碳转型、助力“双碳”目标的重要途径，这与电力电子学科及技术发展有很大关系。

凭借台达在电力电子技术方面的核心优势，郑崇华和李泽元为推动国内电力电子学科教育和人才培养，已倾注了二十余年的心血。李泽元直言，过去二十多年，电力电子技术在中国的发展是出乎他意料之外的。

培养“求好”型人才

2000年，是中国电力电子学科发展的转折点。在此之前，设置该项学科的国内高校并不多。

“电力电子是一门应用型学科，与工业等领域的结合很密切，只要东西做得好，技术转移随时在发生。”李泽元表示，很多企业是发展起来以后，才意识到对电力电子技术的需求。

“企业要找人才，首先瞄准了高校的老师。但那时候有经验的老师不多，企业又想把老师挖走。那么电力电子学科怎么振兴？”他向郑崇华建议，如果想在教育方面做点什么事情的话，可以做两件事：一是发展电力电子学科，二是“无条件”地为相关学校提供研究经费。

自台达1992年进入中国大陆市场，成立中达电通后，郑崇华一直思忖着，如何发挥企业的力量在教育上作些贡献。

在郑崇华和李泽元的共同倡导下，台达于2000年起，先后设立“台达电力电子科教发展计划”“中达学者计划”（以下简称“科教两计划”），以促进高校电力电子与电气传动等相关学科的人才培养，鼓励在该领域做出创新性研究贡献的杰出学者。该项目先后邀请清华大学、浙江大学、南京航空航天大学、西安交通大学、华中科技大学、上海大学、哈尔滨工业大学、北京交通大学、上海交通大学、合肥工业大学10所重点大学参与，并自2023年起，增邀电力系统著名高校华北电力大学和湖南大学加入。

对于合作院校需要具备哪些实力基础，李泽元表示，主要看学校对电力电子学科的重视度。如果重视，我们就再加把力，让他们可以更往前走一步。希望通过台达“科教两计划”，鼓励更多的人才进入电力电子领域。

作为一位“高产”的技术型研究学者，李泽元在高频电能转换和电力电子系统领域成就卓越，其所开创的软开关技术、多相式电压调节模块技术均已成为现代电力电子的核心技术，在全世界被广泛采用。而他给新时代青年人才的建议只有一条：“发挥你的能力，保持‘求好的心态”。在他看来，人的能力是没有止境的，别局限于“我只能做什么”。这一点和台达在节能减碳方面展现出来的“执着”相似。

 跨界融合 构建新型电力系统 

当前，全球正加快推进能源结构转型，中国实现非化石能源发电装机容量历史性超过化石能源装机容量，给全球带来了积极影响。国际可再生能源署《2023年可再生能源容量统计》数据显示，中国在2022年贡献了全球可再生能源总容量新增部分的约48％；当年全球三分之二的新增水电产能、45％的新增太阳能产能、一半的新增风电产能和57％的新增生物能源产能部署在中国。

随着非化石能源发电总量和消费总量占比日益提升，“构建新能源占比逐渐提高的新型电力系统”成为大势所趋。而在对新能源的开发和利用中，电力电子技术将起到重要的支撑作用。

台达“科教两计划”实施了二十年后，李泽元给郑崇华及台达提出了一个新建议，即推进电力电子与电力系统等其他领域的“跨界融合”发展。

“未来的电力系统将比现在的电力系统大好多倍，电力电子是这场转变中的‘主角。过去电力电子和电力系统是两个不同的领域，他们做他们的，我们做我们的，但今后三十年必须要连在一起共事。”李泽元说道。

因此，台达从今年开始，在原有“科教两计划”资助范围基础上，正式启动“电力电子化新型电力系统专项”资助，每年立项2个项目，各提供300万元研究经费，借此鼓励高校跨学科、跨领域合作。

以“环保 节能 爱地球”为经营使命的台达，一直将“求变”视为前行的动力。从电视时代的元器件供应商，到PC时代的电源供应器领导厂商，再到现在的环保节能解决方案提供商，近年来其在工业自动化、楼宇自动化、通信电源、数据中心基础设施、电动车充电、可再生能源、储能与视讯显示等多项产品方案领域也逐渐居于重要地位。

台达的每次转型既踩在了时代的节拍上，又似乎水到渠成，而背后则是以“求变”的思维，积极探索电力电子核心技术的前瞻应用，为节能减碳、布局未来做好准备。

在李泽元看来，当看到一个新趋势出现的时候，企业的应变能力够不够快，愿不愿意走出“舒适区”，去探索一些新东西，这很关键。在此之前，需要有相当长的一段时间做准备，十年、二十年都不算短。