海军工程大学教授肖飞主持和参与10余项重大科研项目多项成果达到或超过欧美发达国家水平

发表于 2017-5-22 10:35

《解放军报》5月21日发布报道：《敢于弯道超车的“闯将”》，报道中提到的肖飞，是海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室教授、博士生导师，他研制成功的一个项目为国家节省10亿经费。此外，报道中还提到了我国舰船中压直流综合电力系统的研制成功以及直流区域变配电分系统，其中前者目前还面临着一些技术问题，在解决之后有望装备到我国新一代驱护舰上，而后者则已经应用到054A型护卫舰上。

5月3日，第21届“中国青年五四奖章”评选结果揭晓，39岁的海军工程大学肖飞教授成为这项荣誉的获得者，这也是海军获此殊荣的第4人。

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2017-5-22 10:33 上传

喜讯传来，肖飞显得十分平静：“这项荣誉不仅是颁授给我个人的，更是颁授给我们‘创新强军马伟明模范团队’每一位战友的！”

10多年前，肖飞加入舰船综合电力技术国防科技重点实验室。他开展的第一个项目，就是跟随马伟明院士开展“新型高速感应发电机系统”的研制。当时，这个研发项目遇到了前所未有的难题，实验进展比较慢。

初生牛犊不怕虎，肖飞铆足了劲，瞄准这个前沿课题发力。实验中，他发现发电机输出电压总是不稳定，于是开创性地引入电力电子励磁技术。然而，其中某关键技术国内没有任何资料可供参考，唯一能查到的只有国外学术刊物发表的计算公式。

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2017-5-22 10:33 上传

肖飞（左一）在马伟明院士指导下开展攻关

令肖飞没想到的是，按照这个公式算出来的数据相互制约，实验无法突破。一个又一个难眠夜，他一遍又一遍地检查，始终没有发现运算过程中存在错误和漏洞。

“到底哪里出了问题？为什么按照这个公式得不出有用的结果？”又一次工作到深夜，肖飞的脑海里突然灵感一现，“什么都没错，难道是公式错了？”

科学研究要想取得突破，往往需要具有怀疑一切的精神。“为什么一定要按国外的公式来？国外公式就一定对吗？公式就不能改吗？”一连串的问号瞬间在肖飞脑海中闪现。

要拉直这些问号，只能靠不断地实践。看着桌上的实验稿纸，原本疲倦的肖飞内心突然涌现出一种无法抑制的激动。他紧紧抓住这丝灵感,冲破思维定势，提出了一种全新的算法，一举攻克了困扰已久的技术难题。

技术创新只是迈向成功的一小步，打通技术创新到工程实践的最后一公里才算成功。肖飞和课题组成员一起进驻工厂，把研究工作从研究所延伸到工厂车间。

高速感应发电机系统的研制相当艰辛，不仅设计难，而且加工工艺要求高。高速电机的设计标准比老式电机提高了很多倍，原来的一些设备、生产工艺和检验标准都不再适用。

在这个研发项目的最后冲刺阶段，为了尽快达到技术规范要求，肖飞成了“全能运动员”。他一会儿在研究所当教授搞研究设计，一会儿又赶到工厂担起设计师、工程师、技师和工人的活。工艺制作全过程的200多个操作步骤，他都干过。

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肖飞介绍实验进展情况

功夫不负有心人。肖飞带领团队成功把样机研制出来，且各项参数全部达到设计要求。该项目顺利通过科研成果鉴定，获得国家专利。鉴定委员会一致认为，该成果达到国际先进水平。

“有自主创新的胆量，有另辟蹊径的思路，有向新兴领域进军的勇气。”这是马伟明院士对这位爱将的褒奖和激励。

10多年来，在马伟明院士带领下，肖飞这员“闯将”凭着“与时间赛跑、与对手赛跑、与自己赛跑”的精神和韧劲，潜心钻研攻关，先后主持和参与了国家及军队10余项重大科研项目。他参与研制成功的舰船中压直流综合电力系统，实现了我国舰船动力从传统机械方式向全电力方式的革命；他研制的直流区域变配电分系统，成功应用于我国新型护卫舰和岛礁风光储一体式发电站建设；他研制成功的2兆瓦级直驱式风力发电变流器系统，打破了该领域被国外产品长期垄断的不利局面，当年即为国家节约采购经费约10亿元人民币……

这些项目绝大部分涉及的都是国防科技基础性前沿性的课题和装备发展的关键技术难题，多项成果达到或超过发达国家的同等水平，使我国在多个新兴领域、学术前沿一举实现“弯道超车”。

背景资料：

舰船综合电力系统将传统舰船中相互独立的动力和电力两大系统合二为一，以电能的形式统一为推进负载、脉冲负载、通信、导航和日用设备等供电，实现了全舰能源的综合利用。采用综合电力系统，不仅可以为舰船负载提供电源平台，而且能简化舰船动力系统结构、提高舰船系统效率、降低舰船噪声能级、减少舰船全寿命周期费用，符合舰船信息化和智能化的发展趋势，代表着舰船动力系统未来的发展方向[，被誉为舰船动力从人力、风力到蒸汽动力再到核动力之后的第三次革命。

我国舰船综合电力系统的研究基础相对薄弱，与国外相比，在工程化应用方面还有较大差距。目前我国在综合电力技术方面领先的是海军工程大学舰船综合电力技术重点实验室（以下简称“实验室”），该实验室联合国内相关科研院所开展综合电力关键技术攻关，完成了我国一代半舰船中压直流综合电力技术关键技术验证试验，取得了突破，为舰船综合电力系统的工程化应用提供了技术支撑。

舰船综合电力系统由发电、输配电、变配电、推进、储能、能量管理6个分系统组成。发电分系统由原动机和发电机组成，用于将原动机的机械能转变为电能。输配电分系统由电缆、母线、断路器和保护装置组成，将电能传送到用电设备，且具有自动识别和隔离系统故障的功能。

变配电分系统根据用电设备的电能需求实现电制、电压和频率的变换，给日用设备、脉冲负载和通信导航设备供电。推进分系统由推进变频器和推进电机组成，推进变频器为推进电机输入电能并控制其转速，推动舰船航行。储能分系统用于系统电能的存储和释放，根据脉冲负载的需求为其供电，支撑系统安全稳定运行。能量管理分系统用于系统的监测、控制和能量的管理，以实现信息流精确控制系统的能量流

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2017-5-22 10:33 上传

中压直流电网结构的技术特征与中压交流和高频交流电网结构差别较大，技术风险也较大。中压交流和高频交流电网结构都属于一代舰船综合电力系统。中压直流电网结构是二代舰船综合电力系统的典型特征，具有更高的功率密度和运行灵活性，代表着舰船综合电力系统的发展方向。

随着电工材料、电力电子器件、控制技术和计算机技术的飞速发展，世界各国正在积极开展二代舰船综合电力系统的研究，以进一步提高系统性能、降低系统的体积和重量。二代舰船综合电力系统不仅适合于大型舰船，而且可覆盖3 000 t级以下全系列舰船。

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2017-5-22 10:33 上传

该系统的技术特征为：发电分系统采用高速集成中压整流发电机组；输配电分系统采用中压直流配电网络；变配电系统采用中压直流供电的直流区域配电装置；推进分系统中推进变频器，采用基于组件高度集成的推进变频器或基于宽带隙半导体材料功率器件——碳化硅的推进变频器，推进电机采用永磁或高温超导电机；储能分系统采用超级电容器储能、集成式惯性储能或复合储能；能量管理分系统采用智能化能量管理系统，以实现全系统数字化控制和智能化管理功能。

我国舰船原动机性能落后国外，尤其是大档燃气轮机可选机型少、调速性能落后于国外。如果跟踪模仿发达国家中压交流综合电力技术路线，将使得不同类型原动机带动的发电机组因功率等级和调速性能差异大而难以并联稳定运行，严重制约了我国综合电力系统的发展。

为此，海军工程大学舰船综合电力技术重点实验室于2003年在世界上首先提出中压直流综合电力技术路线，采用二代综合电力系统的网络结构，为一代综合电力系统分系统设备供电，构成一代半舰船综合电力系统，开展了舰船综合电力技术基础研究与关键技术攻关。

在设备层面，研制了高功率密度燃气轮机发电模块和柴油机发电模块、中压直流输电模块、高转矩密度推进模块、直流区域配电模块；在系统层面，先后攻克了一代半舰船综合电力系统的电网结构理论、系统模型与仿真、并联机组功率均分、系统稳定性分析与控制、系统分层协调保护、系统接口设计以及高功率瓶颈技术，完成了一代半中压直流综合电力系统集成和性能试验。

随着舰船功能需求和综合电力技术的不断发展，系统的容量越来越大，可达数百兆瓦，这给中压直流断路器带来了巨大的挑战。同时脉冲负载将装备舰船，脉冲负载因功率超大、时间极短、容量可达吉瓦级、负载容量大于发电容量，系统基本处于短时重复非周期暂态极限运行状态，其能量密度、功率密度和对于系统的冲击都极其巨大，因此需要给该类型负载配备合适的储能系统。

配有储能系统和脉冲负载的舰船综合电力系统的电磁暂态与机电暂态耦合紧密，脉冲负载对系统的冲击大，系统能量调控具有多时间尺度特性，系统的运行特性将由简单的周期稳态运行向周期稳态与非周期暂态相结合的运行方式转变，系统数学模型呈现时变、强非线性、阶次高、刚性强的特点，其数值仿真计算方法收敛困难。舰船综合电力系统的这些特点需要在系统层面进一步研究下列关键技术。

发表于 2017-5-22 10:52

发表于 2017-5-22 11:11

发表于 2017-5-22 11:24

发表于 2017-5-22 11:34

令肖飞没想到的是，按照这个公式算出来的数据相互制约，实验无法突破。一个又一个难眠夜，他一遍又一遍地检查，始终没有发现运算过程中存在错误和漏洞。

“到底哪里出了问题？为什么按照这个公式得不出有用的结果？”又一次工作到深夜，肖飞的脑海里突然灵感一现，“什么都没错，难道是公式错了？”

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发表于 2017-5-22 13:36

39岁啊

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