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钻研30年 七旬退休教授解决“世界发电难题”

作者:中国储能网新闻中心  来源:本站  发布时间:2013-10-31 16:45:00

内蒙古科技大学的七旬退休教授李杰吾,利用30年时间,投资百万元,研发出了可以追踪阳光的光伏发电系统,解决了“世界难题”。这个曾经是清华大学物理系研究生的“发明狂人”,甚至被美国杂志评为“世界科学名人”。新的发明引来了企业关注,但李杰吾说要“保护好专利技术”,因为在他眼里,“人老了,还能为国家做点事也不白活”。

利用网上专利检索,可以查看到一种“非对称聚光跟踪光伏系统”的发明专利(专利号:200910002758.8),其简介为:本发明采用主轴指北极星及单电机驱动的二维自动跟踪装置,确保聚光太阳电池组件数年如一日时时刻刻正对着太阳,大大提高了发电能力,因而能大幅度降低太阳能发电成本。虽然是短短几十字,却涵盖了发明者李杰吾教授30年的心血,原本为内蒙古科技大学教授的他通过“向日葵式”聚光光伏系统破解了降本和增效这一光伏产业发展的世界难题。

七旬退休教授

解决“世界发电难题”

在青年路14号街坊3栋楼前的一片空地上,一个由2块太阳能电池板和6块普通镜面组成的光伏发电系统格外显眼,它的发明者正是居住在这栋楼里的李杰吾。这一发电系统所产生的电能不仅能满足自己家庭日常生活所需,还能与全市电网并网,将过剩的电能源源不断地输送出去。

这个光伏发电系统虽然看似简单,却拥有四项核心技术,是世界最为先进的光伏发电系统”,不经过李教授的讲解,不懂的人很难感受到它的奇妙之处。“我敢非常肯定地这样说,这么多年来,以我对美国等世界其他国家太阳能发展的了解,我的发明解决了他们一直都没有解决的难题。”李教授自信地说,其中最值得他骄傲的就是光伏发电系统上的非对称聚光装置,不仅可以将镜面反射的阳光100%均匀地铺洒在太阳能电池上,更神奇的是可以实现对阳光的自动跟踪,通过天文物理学原理,这个装置能不断变换角度以确保最大限度地接受太阳光照。而每一个镜面及太阳能电池的大小、角度都是经过精确计算,容不得有丝毫差错。“世界上还没有国家像我这样搞,所有的计算公式都是我自己研究的。”李教授告诉记者,过去,很多国家也尝试通过跟踪阳光提高利用率,最为普遍的就是光电全感式跟踪,但受天气影响较大,最终均以失败告终,而西班牙所研究的对称式的二倍聚光光伏系统因为成本过高,且风阻较大很不稳定,难以大范围普及,而他的这套系统成功地将这些问题彻底解决。

为了研究对比,李杰吾教授还在自家阳台上安装了一个固定式太阳能发电系统,经过一段时间的测试比对与分析,发现非对称聚光跟踪系统比按纬度角固定架设的光伏发电系统能多产生2.13倍以上的发电量。为了研制这个系统,李教授花了30年时间,耗费上百万元。经过整整一年的测试,李教授的这套光伏发电系统已非常稳定,“他们的失败我都经历过。”成功后的李教授回忆起整个过程仍不免感叹。

曾被美国杂志

评为“世界科学名人”

走进李教授的家中,客厅窗户下方的一张床和一个工作台引人注目,而卧室却成了他的仓库,各种机器设备、零部件堆满整个屋子,完全像一个小型工厂,而家中的另一间卧室则摆放满了各种书籍,30年来,他一边在书中汲取知识,一边亲自动手实践,沉浸在科学世界的探索之中,每一点进步都能带给他莫大的快乐。

今年72岁的李杰吾出生于湖南省新华县,退休前为我市内蒙古科技大学自动化专业的一名教授。1962年从湖南师范大学物理系毕业后分配到当时的包头二十中当上了一名高中物理老师。教学第一年就在全国重点期刊《物理通报》发表多篇学术论文。1979年,李杰吾以优异的成绩与深入研究15年写成的长篇论文《液体薄膜的力学规律与微分几何》,考取了清华大学物理系研究生。但录取通知书被当地教育部门扣了一年之后才送到他手中。“其实,我完全可以等拿到通知书再回来,因为当时有人告诉基本上已经被录取了。”李教授回忆说,与此同时,自己所带的学生面临着考大学,自己就急忙赶回学校继续教书,就这样与清华大学失之交臂。

1982年,我市有了一家太阳能电源厂,但成本极高时,李杰吾就产生了致力于太阳能科学研究的想法。经过一年的筹备,1983年李教授和另一名同伴组成聚光跟踪光伏课题组,开始潜心研究。其间虽然取得不少进步,获得诸多国家级荣誉,甚至还在1997年被美国一家杂志评选为当年的“世界科学名人”,但李杰吾认为离自己“让太阳能发电成本降到火力发电水平”的奋斗目标还有很远。2001年,当他将“聚光跟踪太阳发电机”技术先后转让给两家军工企业和一家西藏的公司后,正式从内蒙古科技大学退休,并自筹资金成立了包头市杰华太阳能研究所,继续探索大幅度降低光伏发电成本的新技术。“我认为现在我的技术已经非常成熟了,完全可以大面积普及。”2008年研制成功后,又经多次完善、改进,直到今年他彻底满意了才让他的成果展现在世人面前。

两家国内企业正在洽谈

西门子等予以特别关注

李教授告诉记者,一项发明只有能产生效益才能真正体现出其价值,而目前,我国火力发电仍为主流,如何能让光伏发电普及,关键在于降低成本。“太阳能源源不断,又不会产生污染,只要成本降下来,自然会有市场。”李教授说。

而他的发明所采用的四项核心技术中,除非对称聚光装置外,其他三项单机带动的二维全自动跟踪装置、电动机转动角度的精密控制装置和全球可调固定机架都在一定程度上降低了制造成本。“我有完整的设计、制造图纸,如果实现大规模的产业化生产,一台发电系统的成本在4500元左右。年发电量在1500度,以每度0.5元计算,只要6年就能收回成本。”李教授认为光伏发电与火力竞争的时代已快到来。“现在太阳能电池已经非常普及,我国的生产量居世界第一,光伏发电的价格也由30年前的每瓦70块钱降到现在4块多钱,火力发电每度4毛多,光伏发电折算成每度电的成本是8毛钱,再加上国家为扶持清洁能源给予每度电4毛2的补贴,光伏发电的价格基本可以与火力发电的持平。”目前,已经有国内的两家企业看中了李教授的发明,正在与其洽谈,这也引起了美国霍尼韦尔公司、德国西门子公司等企业的特别关注。

让自己的发明实现产业化生产,造福于国家和人民,这也正是李杰吾所力争想实现的,但同时让他担心的是,30年来,他深知其中的艰辛和不易,一台小小的光伏发电系统不仅要精通物理,还涉及到高等数学、天文学、机械制图等七八个门类,因此为了保护好专利技术,与企业尤其是国外企业的合作非常谨慎。“人老了,还能为国家做点事也不白活。”李教授说,现在,虽然早已退休多年,但他除了钻研自己的发明创造外,还经常受邀义务为全市各大中小学学生开展科学知识讲座,传授着自己毕生所学和对科学世界孜孜不倦的探索精神。

关键字:太阳能 世界发电难题

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