电能变换为我用

胡宇芬 蒋晶丽

海底石油输送所需的无缝钢管、特高压变压器所需的超薄硅钢片、高速列车所需的耐磨轮轨，都需要高品质特殊钢。由于生产高品质特殊钢的关键装备——电磁搅拌装备长期被国外垄断，这类国家亟需的高附加值钢材曾经大量依赖进口。

在湖南大学电能变换与控制创新团队的攻关下，板坯电磁搅拌系统在国内市场中的占有率已经高达90%。2018年，团队研制出了3.6m宽厚板坯电磁搅拌装备，继续保持着世界最宽板坯电磁搅拌装备的纪录。

电能变换与控制，简言之就是为了满足不同的生产与生活需求，将电能高效、高质地变换为不同形式的其他能量，并对变换过程进行精确、稳定控制的先进技术。24年来，这支团队做了哪些了不起的事情？

团队领头人罗安院士概括为：除了研发出用于高品质特种钢的电磁冶金装备，还有用于超薄铜箔的电解电源装备、海岛大功率特种电源装备和电能质量补偿装备等。“都是通过电能变换的创新，实现电能的高效、高质利用，提高产品品质并节能，满足国家重大战略与国防建设需求。”

基于多年的努力和创新，在刚刚过去的2018年度国家科学技术奖励大会上，湖南大学电能变换与控制创新团队站上了领奖台，获得国家科技进步奖一等奖（创新团队）。

凝聚人才，联合攻关

大功率电能变换与控制是工业及国防领域中电能高效、高质、高精度转换的核心技术。在很长一段时间里，我国相关核心装备缺失，严重制约着我国高端制造与国防建设。

为了满足我国电能变换与控制领域的重大需求，1995年，罗安牵头组建了湖南大学电能变换与控制创新团队，开始技术攻关。

2003年团队创建了教育部输变电新技术工程研究中心，2008年入选教育部长江学者创新团队。以此为基础，团队不断凝聚人才开展科技攻关，先后培养出中国工程院院士、国家杰青、国家优青等多名优秀人才。依托团队建立的国家电能变换与控制技术研究中心，拥有10个产业化基地，核心技术辐射全国。

目前，团队获授权发明专利187项，发表SCI/EI收录论文500余篇。“可以说，团队在电能变换与控制领域已处于世界先进水平，并引领了国际电磁冶金技术的发展。”罗安高兴地说，年轻一代已成为团队的主力军。

助力高品质特殊钢走出国门

在江阴兴澄特种钢铁有限公司的工厂内，直径0.15mm帘线钢可拉丝1000km不断丝。如此高品质的特殊钢，是团队联合湖南中科电气股份有限公司研制的国产电磁搅拌和电磁加热系统生产的。

长期以来，我国钢产量虽居世界第一，但高品质特殊钢大量依赖进口。面对高密度磁场电磁搅拌的国际难题，罗安带领团队打响了新一轮的“攻坚战”。他们发明了一种高密度电磁能量快速变换技术与方法，2007年在武汉钢铁（集团）公司首创了我国1.7m宽厚板坯高密度磁场电磁搅拌装备，该装备与先前国外领先的电磁冶金装备相比，电磁搅拌力增加到2.2倍，能效比也提高到2.4倍。此后，团队在2013年研制出世界首套2.8m宽厚板坯高密度磁场电磁搅拌系统，2018年又将最宽板坯电磁搅拌装备的纪录提高到3.6m。

此外，团队还研制出世界首套30吨双通道电磁加热装备，1500℃钢水控温精度由±5℃提高到±3℃。实现了连铸工程师“低过热度恒温浇铸”的梦想。

据统计，团队电磁冶金成果已应用于国家重大工程及国内外160多家钢铁企业。其中，中间包电磁加热系统独占国内市场。天津钢管集团股份有限公司等企业生产的高品质无缝钢管，还出口到美国、欧盟等发达国家和地区。

实现超薄铜箔“中国制”

薄薄的电解铜箔，被称为电子产品信号与电力传输、沟通的“神经网络”。生产高效高质的超薄铜箔，需要高精度的大电流电解电源，这也是一个国际难题。

团队在反复思考、探索实验后，发现了症结所在，并反推发明了一种高精度电解新技术巧解难题。由此诞生的我国首台高精度50kA大电流铜箔电解电源，将铜箔成品率大幅提高了15%，与国际领先产品相比，电流纹波由2%下降到0.5%，电源效率提高12%。仅节能一项，每吨铜箔电解可节电1320度。

目前，铜箔电解电源在国内外100多条铜箔生产线成功应用。在安徽铜冠铜箔公司，电解电源装备生产出的18μm超薄铜箔，其晶体颗粒不仅分布均勻，还极其抗拉，强度是国家标准的1.96倍，已应用于4G基站、智能手机等线路板中。

此外，团队首创了我国3MVA海岛特种电源系统，打破了国外技术封锁，满足了海岛国防与民用重大设施高过载高可靠供电需求，这项技术已应用于南海、东海等岛屿。

至今，团队研发的成果已获国家科技奖5项，电能变换装备国内市场占有率超过70%，创造直接经济效益超过150亿元。“下一步我们将在电声变换、电热变换及能源物联网等电能变换领域进一步攻关，并把核心技术与装备运用到水下通信传输、海底地形地貌探测、新型材料制备等方面。”提起未来，罗安充满信心地说。（据《湖南日报》）