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内蒙古八旬物理学者“追日”三十余载 将原创理论用于光伏发电

2023-05-30 13:41:07 24

摘要:图为李杰吾自己研发的微聚光光伏发电机。 乌娅娜 摄中新网包头8月22日电 题:内蒙古八旬物理学者“追日”三十余载 将原创理论用于光伏发电中新网记者 乌娅娜“我学了一辈子物理,能够用物理方法推导出一条自然规律的数学方程,是一件很幸运的事情。”...

图为李杰吾自己研发的微聚光光伏发电机。 乌娅娜 摄

中新网包头8月22日电 题:内蒙古八旬物理学者“追日”三十余载 将原创理论用于光伏发电

中新网记者 乌娅娜

“我学了一辈子物理,能够用物理方法推导出一条自然规律的数学方程,是一件很幸运的事情。”今年81岁的李杰吾语重心长地说。

站在自己耗费三十余年心血研发的微聚光光伏发电机前,李杰吾看着与太阳同步转动的光伏板,向记者解释道:“只要双轴跟踪真正可靠,加上微量聚光就会大大提高组件的发电量,如果是高倍聚光,还会大大提高光伏组件的光电转换效率,而物理双轴跟踪已能实现科学、可靠、简单、免维护的长期持续对准太阳。”

图为李杰吾讲解发电机工作原理。 乌娅娜 摄

李杰吾是湖南新化人,烈士之子。1962年在湖南师大物理系毕业后,响应国家支援边疆的号召来到内蒙古,从此扎根在包头。

在李杰吾还是学生时,就对物理产生了极大兴趣,并坚定了“毕生不断学习和探索,用物理和数学知识去发现自然规律并应用于实践当中,从而改变人类生活”的志愿,他也是这么做的。

1964年,李杰吾大学刚毕业就在《物理通报》上连续发表两篇有关表面张力的论文,都给出了物理结论及其数学表达式,从此开始了他的科研历程。从高中物理教师到大学物理教授,李杰吾和一个又一个课题“较劲”,甚至还从教科书里“找茬”,对书中没讲透彻的知识点重新验算、梳理和解释。

图为李杰吾用于研究理论的模型。 乌娅娜 摄

此后,李杰吾带领学生研制晶体管全套生产设备并生产成功二极管;提出液体薄膜的四条力学规律;撰写大学函授教程《电磁学概要》引导学生探讨“场”与“路”的统一理论等等。李杰吾像“开挂”一样,没有停下攻克物理难题的脚步。

回忆起那段一边讲课一边科研的日子,李杰吾哽咽着说:“那时候爱人上大学,我每天骑自行车往返学校几十公里,照顾完孩子,半夜搞研究、备课,每天就睡三四个小时。”老人的眼神中却透露出坚毅的目光,笑中带着泪说:“是真的艰苦,但也觉得真的快乐,生活有奔头,研究课题让我的生命充满无限力量。”

1982年,李杰吾关注到光伏发电,并组成聚光光伏课题组开始进行光伏增效降本的科研历程。1990年,他带领课题组研制成功“100瓦聚光跟踪光伏系统”,被评为包头市科技进步一等奖并列入国家级火炬计划,他由此下决心攻克双轴跟踪可靠性这一难题。

李杰吾介绍说,目前应用于实践当中的双轴跟踪理论,因为是建立在假想的天球概念的基础上,涉及6个参量和5个方程,计算纷繁复杂,系统成本高、可靠性低且难维护。“我意识到能将对日跟踪减少到一个公式,在实践当中达到多获得太阳光能量、提高光电转换效率和节省土地占用面积的目的。”

图为李杰吾。 乌娅娜 摄

基于此,李杰吾自己组建科研团队、自筹经费、自制立体模型、探索跟踪理论、研制微聚光光伏发电机……

就这样“追日”三十余年后,李杰吾发现了地球上任何一点观察太阳运动轨迹的普遍规律及其数学方程,即物理对日双轴跟踪理论,“在这个理论中,只需时间一个自变量,代入一个方程式,就可以在任意一个十级风以下的地区,实现光伏组件昼夜连续的准确跟踪太阳。”李杰吾解释说。

2018年11月,李杰吾在《太阳能学报》发表论文《主动对日双轴跟踪的物理理论》,并成功发明了与该理论相符的整套物理双轴跟踪技术。

国家发展和改革委员会能源研究所研究员王斯成评价道:“看到李杰吾教授做的样机,没有想到有这么多的创新点,用一套驱动就实现了双轴高精确跟踪,可靠性也非常强,希望能够将这套技术实现产业化,把我们国家的光伏应用水平推向新高度。”

此后至今,李杰吾没有停下脚步,不断进行实验,将这一理论和技术进一步完善与标准化。

在李杰吾研发的微聚光光伏发电机上,不停转动的电表显示,这台发电机已向国家电网输送了5312千瓦时的电量。(完)

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