如果光伏板可以像向日葵一樣追著太陽轉(zhuǎn)，就可以大大提升光伏發(fā)電量——這是李杰吾教授在年輕時(shí)就認(rèn)定的一個(gè)想法，如今，他已經(jīng)為此潛心研究了三十余年，并成功研發(fā)出了能讓光伏發(fā)電機(jī)“追日”的聚光跟蹤技術(shù)。
李杰吾教授
今年已81歲高齡的李杰吾教授生于湖南新化。1962年，他從湖南師大物理系畢業(yè)后，便響應(yīng)國家支援邊疆的號(hào)召來到內(nèi)蒙古，扎根在了包頭。早在上世紀(jì)80年代初，李杰吾的科研目光就轉(zhuǎn)到了光伏領(lǐng)域。1982年，他牽頭成立聚光光伏課題組，開始了光伏增效降本的科研歷程。
李杰吾在這條科研路上走得并不順利。1990年，他帶領(lǐng)課題組成功研制出“100瓦聚光跟蹤光伏系統(tǒng)”。該項(xiàng)目被評(píng)為包頭市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，并列入國家級(jí)火炬計(jì)劃。此后5年間，國家兩次撥款千萬元左右，給予項(xiàng)目重要支持。但可惜的是，這套系統(tǒng)因?yàn)槔罱芪嶙约赫J(rèn)為 “不可靠”，而主動(dòng)放棄了撥款。此次挫折激發(fā)了李杰吾更大的斗志，他下定決心，一定要攻克跟蹤可靠性與低成本難題。
1997—1999年，李杰吾將“聚光跟蹤光伏系統(tǒng)”技術(shù)轉(zhuǎn)讓給了企業(yè)，開始了第一次產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。此時(shí)，日軸跟蹤系統(tǒng)已達(dá)到90%的可靠性。
2002年，李杰吾從內(nèi)蒙古科技大學(xué)（原名包頭鋼鐵學(xué)院）退休，但他沒有停止“追日”的步伐。2008—2010年，他成功研發(fā)出“非對(duì)稱聚光跟蹤光伏系統(tǒng)”，并取得發(fā)明專利。2010年，李杰吾賣掉了北京的房子，成立包頭市杰華太陽能研究所，毅然決然在解決高可靠、低成本雙軸跟蹤世界難題這條道路上繼續(xù)前行。
2017年，李杰吾成功研制出3千瓦微聚光光伏發(fā)電機(jī)，并在湖南省冷水江市建成第一座聚光式與固定式對(duì)比光伏并網(wǎng)示范電站。李杰吾通過這座示范電站得到了寶貴的試驗(yàn)報(bào)告。試驗(yàn)結(jié)果顯示，相較于固定式光伏板，聚光式光伏板的發(fā)電量可提高72%。同年，他為自主研發(fā)的“定日聚光光伏發(fā)電機(jī)”申請(qǐng)發(fā)明專利，該項(xiàng)目在第二年被正式列入包頭市“重點(diǎn)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目”。
2018年，李杰吾在《太陽能學(xué)報(bào)》發(fā)表論文《主動(dòng)對(duì)日雙軸跟蹤的物理理論》，并帶領(lǐng)課題組成功發(fā)明出整套物理雙軸跟蹤技術(shù)。根據(jù)新理論，只需要同步衛(wèi)星提供的精密時(shí)間這一個(gè)訊息，代入基于物理理論推導(dǎo)出的一個(gè)方程式中，就可實(shí)現(xiàn)光伏組件常年晝夜持續(xù)、準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)太陽。
2020年，李杰吾的3千瓦微聚光光伏發(fā)電機(jī)在包頭市建成，并經(jīng)歷了多場十級(jí)大風(fēng)、沙塵暴天氣，以及零下27攝氏度嚴(yán)寒的長期考驗(yàn)，做到了可持續(xù)、免維護(hù)、準(zhǔn)確跟蹤太陽。截至目前，這臺(tái)發(fā)電機(jī)已累計(jì)向國家電網(wǎng)輸送了超過6000千瓦時(shí)的電量。
看似平坦的科研道路背后，是李杰吾幾十年如一日排除萬難的艱苦付出?？蒲胁⒉皇怯欣碚撝R(shí)就能夠前進(jìn)，還需要大量的資金投入。李杰吾多年前賣掉房子得到的100多萬元與動(dòng)輒上千萬的試驗(yàn)資金相比，不過是杯水車薪，經(jīng)費(fèi)困難的問題長期找不到好的解決辦法。 “按照國家相關(guān)項(xiàng)目申報(bào)的規(guī)定，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人年齡不能超過六十歲，而我已經(jīng)八十歲了。” 談到科研經(jīng)費(fèi)的問題，李杰吾表示十分遺憾，“長期以來，我只能做小規(guī)模的研究與試驗(yàn)。多年來，我始終想通過在屋頂架設(shè)發(fā)電機(jī)的方式，在包頭做聚光式與固定式光伏系統(tǒng)年發(fā)電量對(duì)比試驗(yàn)，卻因經(jīng)費(fèi)困難不能圓滿完成。”
在李杰吾看來，聚光跟蹤技術(shù)在推動(dòng)光伏電力增效降本方面有著巨大的發(fā)揮空間。“物理對(duì)日雙軸跟蹤理論在實(shí)際應(yīng)用中科學(xué)而簡潔。試驗(yàn)結(jié)果顯示，幾臺(tái)樣機(jī)的聚光跟蹤成本在1.6元/瓦左右，若大規(guī)模投入生產(chǎn)，成本還會(huì)進(jìn)一步降低1—2倍，達(dá)到0.6—0.7元/瓦。增加的成本約為光伏電站總成本的1/5，而發(fā)電量可提高50%以上，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。”
值得一提的是，盡管應(yīng)用聚光跟蹤技術(shù)會(huì)大大增加光伏板光照能量，但并不會(huì)因此影響光伏電站的使用年限。對(duì)此，李杰吾也給出了解釋：“世界各國都認(rèn)真研究過，對(duì)晶硅組件進(jìn)行2倍的聚光，可以提高光電轉(zhuǎn)換效率。美國與西班牙都曾建成大型2倍聚光光伏電站，已經(jīng)正常運(yùn)行二三十年。為增強(qiáng)抗風(fēng)能力，我們決定選用1.35倍的微聚光，就更不用擔(dān)心使用壽命的問題了。目前，我們已經(jīng)做了15年的試驗(yàn)，尚未發(fā)現(xiàn)組件異常。”
在自己熱愛的事業(yè)上艱難前行，李杰吾無怨無悔。在他的心里，最在意的不是自己的辛苦付出，而是我國光伏事業(yè)的不斷發(fā)展。李杰吾帶著光伏板追逐太陽三十余年，自己的身上也散發(fā)出令人敬佩的光芒。如今，他希望更多人能關(guān)注到聚光跟蹤技術(shù)，給予這項(xiàng)技術(shù)更多發(fā)展機(jī)會(huì)，繼續(xù)為光伏產(chǎn)業(yè)降本增效奉獻(xiàn)出全部力量。
李杰吾教授
今年已81歲高齡的李杰吾教授生于湖南新化。1962年，他從湖南師大物理系畢業(yè)后，便響應(yīng)國家支援邊疆的號(hào)召來到內(nèi)蒙古，扎根在了包頭。早在上世紀(jì)80年代初，李杰吾的科研目光就轉(zhuǎn)到了光伏領(lǐng)域。1982年，他牽頭成立聚光光伏課題組，開始了光伏增效降本的科研歷程。
李杰吾在這條科研路上走得并不順利。1990年，他帶領(lǐng)課題組成功研制出“100瓦聚光跟蹤光伏系統(tǒng)”。該項(xiàng)目被評(píng)為包頭市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，并列入國家級(jí)火炬計(jì)劃。此后5年間，國家兩次撥款千萬元左右，給予項(xiàng)目重要支持。但可惜的是，這套系統(tǒng)因?yàn)槔罱芪嶙约赫J(rèn)為 “不可靠”，而主動(dòng)放棄了撥款。此次挫折激發(fā)了李杰吾更大的斗志，他下定決心，一定要攻克跟蹤可靠性與低成本難題。
1997—1999年，李杰吾將“聚光跟蹤光伏系統(tǒng)”技術(shù)轉(zhuǎn)讓給了企業(yè)，開始了第一次產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。此時(shí)，日軸跟蹤系統(tǒng)已達(dá)到90%的可靠性。
2002年，李杰吾從內(nèi)蒙古科技大學(xué)（原名包頭鋼鐵學(xué)院）退休，但他沒有停止“追日”的步伐。2008—2010年，他成功研發(fā)出“非對(duì)稱聚光跟蹤光伏系統(tǒng)”，并取得發(fā)明專利。2010年，李杰吾賣掉了北京的房子，成立包頭市杰華太陽能研究所，毅然決然在解決高可靠、低成本雙軸跟蹤世界難題這條道路上繼續(xù)前行。
2017年，李杰吾成功研制出3千瓦微聚光光伏發(fā)電機(jī)，并在湖南省冷水江市建成第一座聚光式與固定式對(duì)比光伏并網(wǎng)示范電站。李杰吾通過這座示范電站得到了寶貴的試驗(yàn)報(bào)告。試驗(yàn)結(jié)果顯示，相較于固定式光伏板，聚光式光伏板的發(fā)電量可提高72%。同年，他為自主研發(fā)的“定日聚光光伏發(fā)電機(jī)”申請(qǐng)發(fā)明專利，該項(xiàng)目在第二年被正式列入包頭市“重點(diǎn)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目”。
2018年，李杰吾在《太陽能學(xué)報(bào)》發(fā)表論文《主動(dòng)對(duì)日雙軸跟蹤的物理理論》，并帶領(lǐng)課題組成功發(fā)明出整套物理雙軸跟蹤技術(shù)。根據(jù)新理論，只需要同步衛(wèi)星提供的精密時(shí)間這一個(gè)訊息，代入基于物理理論推導(dǎo)出的一個(gè)方程式中，就可實(shí)現(xiàn)光伏組件常年晝夜持續(xù)、準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)太陽。
2020年，李杰吾的3千瓦微聚光光伏發(fā)電機(jī)在包頭市建成，并經(jīng)歷了多場十級(jí)大風(fēng)、沙塵暴天氣，以及零下27攝氏度嚴(yán)寒的長期考驗(yàn)，做到了可持續(xù)、免維護(hù)、準(zhǔn)確跟蹤太陽。截至目前，這臺(tái)發(fā)電機(jī)已累計(jì)向國家電網(wǎng)輸送了超過6000千瓦時(shí)的電量。
看似平坦的科研道路背后，是李杰吾幾十年如一日排除萬難的艱苦付出?？蒲胁⒉皇怯欣碚撝R(shí)就能夠前進(jìn)，還需要大量的資金投入。李杰吾多年前賣掉房子得到的100多萬元與動(dòng)輒上千萬的試驗(yàn)資金相比，不過是杯水車薪，經(jīng)費(fèi)困難的問題長期找不到好的解決辦法。 “按照國家相關(guān)項(xiàng)目申報(bào)的規(guī)定，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人年齡不能超過六十歲，而我已經(jīng)八十歲了。” 談到科研經(jīng)費(fèi)的問題，李杰吾表示十分遺憾，“長期以來，我只能做小規(guī)模的研究與試驗(yàn)。多年來，我始終想通過在屋頂架設(shè)發(fā)電機(jī)的方式，在包頭做聚光式與固定式光伏系統(tǒng)年發(fā)電量對(duì)比試驗(yàn)，卻因經(jīng)費(fèi)困難不能圓滿完成。”
在李杰吾看來，聚光跟蹤技術(shù)在推動(dòng)光伏電力增效降本方面有著巨大的發(fā)揮空間。“物理對(duì)日雙軸跟蹤理論在實(shí)際應(yīng)用中科學(xué)而簡潔。試驗(yàn)結(jié)果顯示，幾臺(tái)樣機(jī)的聚光跟蹤成本在1.6元/瓦左右，若大規(guī)模投入生產(chǎn)，成本還會(huì)進(jìn)一步降低1—2倍，達(dá)到0.6—0.7元/瓦。增加的成本約為光伏電站總成本的1/5，而發(fā)電量可提高50%以上，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。”
值得一提的是，盡管應(yīng)用聚光跟蹤技術(shù)會(huì)大大增加光伏板光照能量，但并不會(huì)因此影響光伏電站的使用年限。對(duì)此，李杰吾也給出了解釋：“世界各國都認(rèn)真研究過，對(duì)晶硅組件進(jìn)行2倍的聚光，可以提高光電轉(zhuǎn)換效率。美國與西班牙都曾建成大型2倍聚光光伏電站，已經(jīng)正常運(yùn)行二三十年。為增強(qiáng)抗風(fēng)能力，我們決定選用1.35倍的微聚光，就更不用擔(dān)心使用壽命的問題了。目前，我們已經(jīng)做了15年的試驗(yàn)，尚未發(fā)現(xiàn)組件異常。”
在自己熱愛的事業(yè)上艱難前行，李杰吾無怨無悔。在他的心里，最在意的不是自己的辛苦付出，而是我國光伏事業(yè)的不斷發(fā)展。李杰吾帶著光伏板追逐太陽三十余年，自己的身上也散發(fā)出令人敬佩的光芒。如今，他希望更多人能關(guān)注到聚光跟蹤技術(shù)，給予這項(xiàng)技術(shù)更多發(fā)展機(jī)會(huì)，繼續(xù)為光伏產(chǎn)業(yè)降本增效奉獻(xiàn)出全部力量。
