时间：2016年04月08日 信息来源：湖南大学新闻网 点击：次 【 加入收藏 】【 字体：大 中 小 】

         我们生而有幸在这个“有电”的时代，为了让电更好的为人类服务，百余年来，无数专家学者矢志投身于此。中国工程院院士、我校电气与信息工程学院教授罗安就是其中一位。

  在电能变换与控制领域，罗安带领着他的科研团队，勇攀科技高峰，以一个又一个的电气“智造”，破局外国技术垄断，为中国制造提供了有力的科学支撑。   发明大功率电力电子冶金特种电源系统关键技术；   突破多种电能变换关键技术；   攻克高压混合有源电力滤波器（HAPF）核心技术；   ……   多项成果印证着罗安及其团队的科研成长轨迹，更是他们“电气节能，矢志报国”价值理念的体现。     电磁搅拌系统：助力“中国高品质特殊钢”   钢铁，中国工业的脊梁。高品质特殊钢作为高性能、高寿命、高技术、高附加值的特殊钢品种，是保障国家重大工程建设、提升装备制造水平、实现节能减排的重要基石，是体现国家整体工业发展水平的重要标志。长期以来，我国钢产量虽稳居世界第一，但高品质特殊钢大量依赖进口，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与车轴等高品质特殊钢生产受制于人。究其原因，是连铸过程生产高品质特殊的关键设备——电磁搅拌系统技术及其装备长期被国外领先的ROTELEC、ABB公司等垄断。我国曾在“七五”、“八五”、“九五”期间连续十五年组织专家学者对该项技术发起科技“会战”，由于种种原因，均未能攻克其核心技术。   上世纪90年代末，我国加入WTO，钢铁工业更是面临生死攸关的困境：一方面，我国钢铁品种较单一，附加值较低，产品质量缺乏竞争力；另一方面，我国钢铁生产产品耗能高。因此，如何提高高品质特殊钢的品质与成品率，如何提高能源利用率成为钢铁企业关心的头等大事。   危机就是机遇。2003年，罗安带领自己的团队，对电磁搅拌系统打响了新一轮的“攻坚战”。   （罗安和学生在实验室）   “尊重前人工作，但不盲从前人结论。”他带领团队多次深入现场考察，反复实验测试，潜心分析并建立了钢水搅拌磁场、流场和温度场的多场耦合模型，发明了电磁搅拌两相电源拓扑结构及大电流快速跟踪控制方法，使大电流换相时间缩短了50%，连铸钢水有效搅拌次数增加了10%，实现了连铸钢水正反向快速电磁搅拌。   他带领团队研制出整体式克莱姆环形绕组无齿槽电磁搅拌辊结构、磁屏蔽磁场定向控制、多电源同步控制技术，解决了电磁搅拌辊漏磁、搅拌力相互抵消的国际难题。   2006年，罗安团队首创我国兆瓦级方圆坯电磁搅拌电源系统，填补了国内空白。2007年，我国首套1.7m宽厚板坯高密度磁场多辊搅拌系统研制成功，与国外领先的公司产品相比，该系统电磁搅拌力提高了120%，能效比提高了140%。2014年，研制出世界首套2.8m宽、350mm厚辊式板坯电磁搅拌系统，并在南京钢铁成功投运。这意味着我国不仅从根本上打破了国外电磁搅拌电源系统的束缚，更成为了该领域的世界“排头兵”。   生产“中国造”的电磁搅拌系统，曾让多少电气人魂牵梦萦，这一次，梦想终于照进了现实。   在湖南中科，罗安团队的这一科研成果成功实现了产业化，形成了方圆坯和板坯两大系列电磁搅拌产品，其价格仅是国外产品的三分之一。目前，这项成果已成功应用于首钢、舞阳钢铁等120多家钢铁企业，其产品在国内市场占有率高达70%，8年销售17.35亿元，利税2.86亿元。仅统计8家钢铁企业，产生节能经济效益过15亿元。   罗安团队研发的电磁搅拌系统，搅动的不仅仅是钢水，更是钢材的国际市场风云。现如今，“中国智造”的电磁搅拌系统已出口到欧洲、中东、南美等国家，打破了发达国家在该领域长期的技术垄断和封锁，扭转了我国高品质特殊钢长期依赖进口的格局，成功演绎了“弯道超车”式的跨越发展。     大电流电解电源：“松绑”高品质超薄铜箔生产   安徽铜冠铜箔有限公司年产3万吨的高档超薄铜箔生产线投产，一时间颇受瞩目。   电解铜箔，是我国集成电路、航空航天、通讯器材、锂电池、屏蔽电缆等所需的关键材料。在当今高速发展的电子信息产业中，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”。大到神舟飞船、太空空间站，小至数码相机、智能手机，都少不了电解铜箔。   生产高效高质的超薄铜箔，大电流电解电源是关键装备，它对电流纹波、稳定性、功耗等技术指标要求极高，电源输出电流的微小波动会引起铜离子吸附不均匀，使铜箔出现褶皱、粗糙、铜裂等现象，影响铜箔品质和成品率。江铜集团2005年首次引进了美国DYNAPOWER公司晶闸管整流铜箔电解电源，但该类电源存在电流纹波大、能耗高的弊端，使生产的8~33μm超薄铜箔成品率低、成本高。我国高档超薄铜箔大量依赖进口。   为改变这种受制于人的状况，罗安再次把自己带领着的科研团队和国家需求捆绑在一起。   （罗安和他的科研团队）   不知道有多少个夜晚，罗安带领团队把自己锁在冰冷的实验室，与机器为伴；不知有多少个周末，他们舍弃天伦之乐，在学术之海以苦作舟。“5+2”、“白加黑”，成为了他们生活的常态。   科研最深处，恰是日积月累的细小平凡，最能捕获惊雷之势、繁花之锦。   在反复思考、探索实验后，罗安发现，晶闸管整流电源输出脉动电流的固有缺陷是导致电流波动大和电耗高的根本原因。沿着这一思路，罗安发明了PWM全控高频整流电解电源技术，从本质上突破了大电流、低纹波和低功耗电解电源的技术难题。他率领团队研制出了我国首台高精度50kA（10台5kA模块并联）大电流铜箔电解电源。与国际领先的美国DYNAPOWER公司产品相比，罗安团队研制的电源电耗降低了12%。若以每吨铜耗电11000kwh来计算，我国铜箔年产量约18万吨，则每年节电约2.4亿度，节省电费近2亿。   目前，该电源装备已应用于安徽铜冠铜箔有限公司年产3万吨的高档超薄铜箔生产线，在江铜集团，该电源装备已完全取代了年产2万吨超薄铜箔生产线上的DYNAPOWER公司电解电源，成品率提高了15%，改变了我国高档超薄铜箔主要依赖进口的格局，真正为高档铜箔的生产“松绑”。      谐波治理：守护企业配电网电能质量   武汉钢铁集团配电变压器起火、广西平果铝厂电容器爆炸……导致这些供电事故的罪魁祸首是谐波，一种整数倍于工频50赫兹的高频电流，简言之就是不合格的电能质量。   事实上，看似遥远陌生的谐波就时刻“潜伏”在我们身边：谐波不仅污染配电网电能质量，严重影响电力能耗准确测量，而且对电力系统和用户的用电设备产生重大危害，甚至引发重大供电故障或烧毁设备。据测算，在电网供电损耗中，有10%的损耗由谐波污染导致。   企业配电网谐波污染严重影响企业安全生产和产品质量。罗安举了个常见的例子：本来大家都用纯净水，但是因为个别用户有污染源，纯净水经过这些用户后成了废水排出，并流入水库，受影响的就是整个用户群。   目前，常用的企业配电网高压侧谐波治理装置有两种：无源滤波装置和高压大容量有源滤波装置。无源滤波装置的成本低，但滤波效果一般，且易与电网阻抗发生谐振。现有高压大容量有源滤波装置滤波效果好，但多采用多模块级联技术，存在结构复杂、功率器件多、损耗大、成本高等缺点，难以在冶金、化工、铁路等企业配电网中推广应用。   高压侧谐波治理成为亟待解决的科研难题。   （罗安和他的有源电力滤波器）   在了解到企业的这一难题后，罗安认识到，如果能成功解决这个难题，将对国家、社会和企业的发展产生巨大的价值。“工科不能‘纸上谈兵’。”这是罗安与学生讨论科研时常说的一句话。“工科要多结合工程实际，结合国家的战略需求，着地更好，不着地的也可做前沿研究。”怀着对专业的热爱和对国家电力发展的深切关注，他组建精干团队投身谐波治理。   记不清有多少个不眠之夜，他们奉献给一个又一个设备的调试；记不清有多少个假日，他们陪伴在数据和仪器的旁边。从实验室的大胆设想，到试验现场的忙碌身影，一次次计算，一个个修改，他们在用另一种方式践行着“电气节能，矢志报国”的价值理念。   皇天不负有心人。在不断思考和实验之后，他提出了高压混合型有源滤波拓扑结构，巧妙地利用基波串联谐振降低了有源滤波部分的成本和功耗；发明了谐波分频控制和相角补偿方法，提高了混合型有源滤波器的谐波补偿精度。他率领团队，研制出我国首台10MVar/10kV、60MVar/35kV系列混合型有源滤波器（HAPF）装备，功耗降低了30%，价格也仅为高压有源滤波器的三分之一。   该装备在贵溪冶炼厂应用后，使谐波电流畸变率由19%降低到5%以下。目前，HAPF已成功推广应用于冶金、化工、铁路、电力等60多家企业中，为企业的谐波治理提供了一条大面积推广的新道路。  

责任编辑：李妍蓉