产业对于何湘宁的吸引力,不亚于实验室里完美跳动的波形、精密组装的电力电子设备。不久前,从北京领回全国创新争先奖章后,他便匆匆赶回杭州,与一家智慧照明企业洽谈技术落地的可行性方案。
何湘宁是浙江大学电气工程学院教授,致力于电力电子研究40余年。他在一项项国家任务、一个个产业问题中,找到了“科研如何聚焦国家需求”的答案,拨开了年少时曾萦绕心头的那团迷雾。
从青丝到白发,65岁的何湘宁愈发笃定:应用基础研究不是“论文—专利—成果转化”的简单线性过程,而是需求、问题与理论相互激荡的非线性创新,只有面对“真问题”才有“真办法”,才能实现从“0”到“1”再到“100”的跃升。
可与何湘宁聊个人成就时,他总是低调地摆摆手,将一切归功于幸运,认为自己有幸成为我国电力电子领域从跟跑到领跑的见证者、参与者,在“无人区”留下中国脚印。
用自己的技术造产品
何湘宁说起电力电子,就像在介绍一位结识许久的老友:“它好比优秀的‘电工’,可对电能进行精细加工,让其变成高效率、高功率密度、高可靠性、便于广泛使用的电。”
生活中,手机充电器即是典型的电力电子设备,它能把220V交流电转换成手机电池需要的低压直流电。此外,载人飞船、高铁、空调、电动汽车等正常运行,都离不开电力电子。
何湘宁的科研轨迹与中国电力电子领域的发展,都始于上世纪七八十年代。
彼时,电力电子学科刚刚起步,理论体系、核心器件、成套装备均落后于发达国家,行业整体处于被动跟跑状态。何湘宁则在那时成为我国该领域的博士之一,尽管条件简陋,他仍求知若渴。
在浙大电气工程学院攻读博士期间,导师安排了一个国家级自主攻关项目——交流不间断电源UPS。这是一种能在断电时提供临时电力并稳定电压的电源保护装置,主要应用于精密仪器、计算机网络、医疗设备等对电力稳定性要求高的领域。早年间,我国都是从国外进口该装置。
这不正是导师常说的,要瞄准国家重大需求做应用型研究吗?初出茅庐的何湘宁,热血沸腾。
无先进实验设备、无核心资料、无前沿研发经验,历经五六年持续攻坚,团队终于攻克UPS整机设计、系统控制等核心瓶颈,补齐了国内UPS自主研发的技术短板。
当第一台样机伫立在实验室时,何湘宁盯了很久。原来,这就是用自己的技术,造出国家需要的东西!
让中国技术走向世界
在一次次技术攻关中,何湘宁渐渐积累了创新的基础。这或许便是“伏藏”。一粒种子埋在土里,水汽浸润着它,地温烘着它,黑暗裹着它,直到某一天,胚根顶破种皮,嫩芽钻出地面。不是突然的,是攒够了气力的。
2011年,团队提出的高增益单元拓扑构造理论和方法,就是“伏藏”后的一次破土。
有一回,一位航空技术工程师找到何湘宁,希望他能帮助机载电源升级。“狭小的机舱空间捉襟见肘,额外的重量也给飞行带来不小负担。”何湘宁一边比划着旧式笨重设备的形状,一边感慨突破口究竟在哪?
高增益直流变换是电力电子领域应用最广泛的基础核心技术,关乎新能源并网、机载装备供电、储能系统安全稳定运行,高增益直流变换的高能效是全球学界公认的共性技术难题。过往国际主流电路结构设计的产品普遍存在体大笨重、能效低、空间适配性差等短板,严重制约高端装备发展。
实验室里,数学问题、物理问题被反复推敲,团队最终突破国际上的传统思维方式,打造出新型拓扑和控制方案,让电源设备在变得小巧轻便的同时还大幅提升了性能,精准契合飞机对空间、载重的高标准要求。
这一普适性理论体系和方法被特斯拉、伊顿、谷歌等全球70余个国家和地区的上千家机构、企业引用,相关成果获国家自然科学奖。
何湘宁打心眼里高兴,这一突破不单单填补了我国在众多领域的技术空白,也让中国的电力电子技术终于拥有了与世界并跑的底气和决心。
十年磨一剑。2020年,团队发布的“能信同调”技术,则是“伏藏”后另一种创新经验的显现,它诞生于学科交叉之处。该技术打破国内外长期以来电能与信息的传统界限,为构建智能化、高效化的新型电力电子变换装备和系统提供了重要的理论基础和技术手段。
此外,何湘宁和团队还投身新能源发电、高铁牵引、港口岸电等领域,与企业合作研制高可靠电力电子变换装备,助力多项国家重大装备打破国外长期垄断,并进入国际主流市场。
“梦工厂”育出更多创新果
“科研成果锁在学校抽屉里价值不大,要让它变成照亮千家万户的光。”学生时期老师说的话,这些年不停“敲打”着何湘宁。
何湘宁的团队名为“SEEEDS”,致力于打造产教协同育人的“梦工厂”,为国家提供人才的种子,为产业提供科技的种子。
这支团队中,不仅有研究生,还有来自学校的管理人员、企业的工程师,形成了一条从基础研究、技术开发到工程应用的完整链条。
带着创新技术,何湘宁指导的博士生杨波还创立企业,推动科研成果走上“货架”,自主研发的光伏微型逆变器如今远销全球80多个国家和地区。“何老师经常告诫我们,好技术要像蒲公英,不但要飞出实验室、飞向产业田,更要走出国门、惠及世界。”杨波说。
如今,何湘宁带着团队把眼光投向了更长远的目标——用中国技术支撑人工智能发展。
都说人工智能的尽头是算力,算力的尽头是电力,过去由铜铁主导的电力时代,已经跟不上飞速迭代的算力,需要与之匹配的半导体电力电子设备。
实验室里,已有几台工程样机初具雏形,电脑屏幕上的电路图还在反复修改,只为让产品供电方式再灵活一些、响应再高效一些。
时代的步子迈得越来越快,何湘宁依旧踩着节拍,但不急不躁,身上有种长期主义的坚定。他总说人不可能突然跃升,科研也如此,有时需要练就一身“静气”。
电流穿过电线无人能见,但当灯光亮起、高铁飞奔、飞机上天、舰船入海,何湘宁在电力电子领域的耕耘,都有了具象的意义。



