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【西迁新传人】张博雅:助力高压电气设备环保升级的年轻人
来源:交大新闻网 日期 2020-06-16 09:57 点击:

六氟化硫气体以其优异的绝缘与灭弧性能被大量应用于电力开关设备之中。然而,六氟化硫具有极强的温室效应,《京都议定书》明确将其列为6种限制使用的温室气体之一。“当前以六氟化硫为灭弧和绝缘介质的电力开关在110千伏以上系统中占绝对主导地位,全球生产的六氟化硫气体约50%以上用于电力行业。研发新型环保绝缘气体,给电力设备输送‘新鲜血液’,在保证电气性能的同时与环境友好相处,是当前全球电力行业需要迫切解决的重要问题,也正是我目前攻关的科研方向。”这位青年教师用通俗易懂的语言向记者解释了自己的研究领域,他就是西安交通大学第六届十大学术新人之一——电气工程学院硕士生导师张博雅。

“让环保绝缘气体技术走在世界前列”

当前,国际上各大电力装备巨头都在不断加大六氟化硫替代气体技术的研究投入。自2015年以来,ABB、GE、西门子等都相继取得了突破,研制出了多种电压等级的环保型中高压设备样机,并布局大量相关专利,正逐渐形成技术垄断优势。我国是《京都议定书》和《巴黎协定》的主要缔约国,温室气体的减排任务十分艰巨。因此,针对电力行业寻求六氟化硫替代气体、对环保型中高压设备的重大需求,我国亟需打破国外垄断,实现核心技术自主可控。

“面对国外公司强劲的领跑优势,国内几代电力人呕心沥血,但仍存在一定的差距。国外老牌电气公司技术积淀深厚,所以我们必须加快基础研究和成果转化的速度,尽快完成从‘跟跑’到‘并跑’再到‘领跑’这个过程,研发出具有自主知识产权的环保电力设备,让我国的环保绝缘气体技术走在世界前列,将来才不会受制于人。” 谈及自己的学术梦想,张博雅满怀期望,在他看来,国家需求就是他科研的方向,这种任务的紧迫感是他从事这项工作的动力。

“立大志、入主流、上大舞台、成大事业”

西安交通大学电气工程学院前身是创建于1908年南洋公学的电机专科,是我国高等教育创办最早的电工学科,如今已成为我国电气工程领域人才培养和研究创新的重要基地之一。

“任何研究工作都是在前人研究成果的基础上展开的。在清华上学的时候,我就对中国电机工程学科开拓者和奠基人、西安交通大学著名教授钟兆琳先生的事迹非常熟悉了,学电机的都知道,他是我国第一个系统开出电机学课程的中国教授,50多岁时放弃上海优越的生活条件随校西迁,为民族电机工业奋斗到80多岁,能在他奋斗和生活过的地方开展教学研究,我既有无限的荣耀感又满怀使命感,也有找到‘组织’的归属感。”说起钟兆琳老先生和目前自己所在的研究团队,张博雅难掩激动。

张博雅本硕博均就读于清华大学电机系,2018年博士毕业后入职西安交通大学。“清华大学校园里每到毕业季随处可见的一条横幅让我印象深刻,上面写着:立大志、入主流、上大舞台,成大事业。交大电气学院就是我的大舞台,推进我国电力设备环保升级就是我的事业。”张博雅说。

加入西安交通大学特种电气技术研究团队后,张博雅在邱爱慈院士的带领下,围绕高电压与大电流、脉冲功率与等离子体研究方向开展相关的教学和科研工作。入职以来,经过近几年的持续攻关,张博雅及其所在团队与中国南方电网公司、中国西电集团等单位已联合开发出具有自主知识产权的新型环保混合气体配方,在国内率先研制出以新型环保气体为主要介质的12kV环网柜、12kV柱上负荷开关、40.5kV环网柜、126kV GIS母线、隔离开关和接地开关,252kV GIS母线等5个品类的中高压电力设备,并在电网中示范应用。

“由于云南特殊的高原环境,气压低于标准大气压,常规开关设备在平原地区充气后到高原地区应用会出现‘鼓包’的风险,随之将带来漏气和机械性能减弱等问题。”为了解决这个难题,张博雅所在团队不断优化气体配方,改进设备绝缘结构,最终使设备可处于“微负压”状态下工作,实现“零表压”运行。

团队研发的产品突破了国外技术封锁,市场竞争力强,引领了行业技术发展。2019年12月,这些产品通过了中国电工技术学会组织的成果鉴定,意见为“整体达到国际领先水平”。

科研攻关的精神支柱

回忆自己的求学经历与科研之路,张博雅说他与很多科研工作者一样,并非“一马平川”。从清华本科毕业后,张博雅保送直博,他还记得刚接手博士课题时,没有足够的实验场地,就和装修工人一起动手,将原有的储藏室改造成了实验间;没有测量平台,他就从一张张图纸开始,联系工厂师傅定做加工;有时候进行连续放电、定时测量的实验,中间不能停顿,他就睡在实验室,用闹钟叫醒自己;在美国康涅狄格大学联合培养期间,为了在有限的时间里完成更多的实验,有段时间每天开车数小时往返于距学校百公里外的一家测试机构。

从求学到工作,一路走来,张博雅遇到过不少难题,每一次,他都用自己的“精神法宝”去面对。张博雅说:“求学阶段每次碰到研究难点,我就会想起清华大学校园日晷上的四个字:行胜于言。方法总比困难多,只有行动起来,才能解决问题。到交大工作以后,我的‘精神法宝’又多了一样:西迁精神。”

入职交大的第一幕就“惊”到了张博雅:“在图书馆星空报告厅,我们接受新教师入职培训,授课的是当时83岁的马知恩教授,他满头银发,西装笔挺,精神矍铄,毫无保留地把自己数十年的教学经验分享给我们,还和我们讲起西迁往事,当时深受鼓舞,非常震撼。”

在实际工作中,张博雅发现,西迁精神几乎存在于西安交通大学的每个地方:东一楼下琅书园里的钟兆琳先生雕塑旁,经常会有师生摆上鲜花,纪念这位西迁教授卓越的贡献;研究团队中的李兴文老师,经常提起我国低压电器专家、西迁教授陈德桂先生的事迹——生命不息,奋斗不止,直到去世前一周,还在带领团队做科研,致力于我国低压电器行业的技术进步和创新发展……

“每个大学都有其独特的精神气质,如果说‘行胜于言’是清华人的精神气质,那西迁精神就是交大人的精神气质。能在西迁老教授们奋斗过的地方开展科学研究,我既有无限的荣耀感又满怀使命感。”张博雅说,“张迈曾书记和王树国校长总是嘱咐我们,要在‘三个面向’的指引下开展教学科研工作,我们团队的科研瞄准的正是国家在能源、安全等方面的重大需求,越是难的地方,越是国家需要我们去努力奋斗的地方,迎难而上,不辱使命,就是交大人的担当。”。

果毅力行 无问西东

“适合别人的路不一定适合你,不见得‘随大流’的选择就是最好的选择。我博士毕业后放弃了美国名校博士后以及北京高薪的工作机会,毅然回到家乡西安,扎根西部从事教学科研工作,这个选择当时很多同学难以理解。”张博雅如是说。但是,其实张博雅一直对西安交大“情有独钟”:“高中时曾在交大物理实验室进行竞赛培训,还经常来交大打篮球。”交大的电气专业位居全国前列,在他看来是从事科研工作最好的平台。“我在外求学期间一直关注着交大的发展,毕业后能够加入这个优秀的团队并面向国家需求开展科研工作,是我的荣幸。”张博雅所在的特种电气技术研究团队,在邱爱慈院士的带领下,“激情工作、快乐生活”,近年来培养了4名陕西省优博获得者,主持在研国家自然科学基金重大项目、国家重点研发计划项目等多项,研制出多台国际首创或国内唯一的专用设备。今年疫情期间,张博雅和研究团队李兴文教授、贾申利教授一起整理了课题组在气体放电与等离子体基础理化参数计算和实验方面的数据库,于5月23日向国内外同行开放共享(http://gr.xjtu.edu.cn/web/zhangby/database),以期推动相关的应用基础研究创新发展。

事实证明,良好的科研平台加上踏实严谨的科研态度,为张博雅带来了更多的研究机遇和收获。入职交大以来,张博雅参与Advanced Progress in High Voltage and High Current研究生全英文课程建设和教学工作,入选“博士后创新人才支持计划”,主持国家自然科学基金青年项目、中国博士后科学基金、陕西省自然科学基金、国家重大专项(子任务)、南方电网公司合作研究等多项科研项目,参与国家自然科学基金重大项目、国家重点研发计划等。现已在Nanoscale, Appl. Surf. Sci., J. Phys. D: Appl. Phys.,IEEE TDEI等国内外刊物发表学术论文40余篇。

勇担时代责任 绽放青春芳华

一代人有一代人的长征,一代人有一代人的担当。

“如果说交大西迁是老一辈人的担当,那我们这一代人的担当就是走中国青年知识分子成长的正确道路。作为一名青年教师,最重要的担当就是为祖国培养人才。”张博雅常用自己的切身体会勉励学生:西迁精神是老一辈交大人做人做事的风骨,是中国知识分子的家国情怀,无论你们今后从事什么工作,都要尽职尽责。他鼓励学生把自己的事业和国家的需求、民族的需要、甚至人类的需要结合起来,“做‘顶天立地’的工作,将技术应用于祖国最需要的地方,解决行业产业发展中的难题。做到这些,才不辜负交大的培养,才是学有所成的交大人。”

提起中国西部科技创新港,张博雅充满热情:“中国西部科技创新港首先解决了科研物理空间的问题,给我们提供了优越的科研条件和创新环境,所提倡的学科交叉模式非常有利于科研,电气学院有十几个研究中心,不同的专业背景更有利于产学研用一体化发展。创新港是人才培养和聚集的新高地,创新港做大做强,可以引领和带动整个西部地区的发展,让西部的‘龙头’扬起来!”

当前,张博雅及所在团队正在面向更高电压等级、更大开断电流的新型环保气体开关设备关键技术开展持续攻关,推动我国电力设备制造绿色化升级,促进我国相关基础研究与技术的进步。

文字:李莉
编辑:朱凡煜

 
 
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