這位海軍科技「新星」一個項目為國家省10億

《解放軍報》5月21日發布報道：《敢於彎道超車的「闖將」》，報道中提到的肖飛，是海軍工程大學艦船綜合電力技術國防科技重點實驗室教授、博士生導師，他研製成功的一個項目為國家節省10億經費。此外，報道中還提到了我國艦船中壓直流綜合電力系統的研製成功以及直流區域變配電分系統，其中前者目前還面臨著一些技術問題，在解決之後有望裝備到我國新一代驅護艦上，而後者則已經應用到054A型護衛艦上。

5月3日，第21屆「中國青年五四獎章」評選結果揭曉，39歲的海軍工程大學肖飛教授成為這項榮譽的獲得者，這也是海軍獲此殊榮的第4人。

喜訊傳來，肖飛顯得十分平靜：「這項榮譽不僅是頒授給我個人的，更是頒授給我們『創新強軍馬偉明模範團隊』每一位戰友的！」

10多年前，肖飛加入艦船綜合電力技術國防科技重點實驗室。他開展的第一個項目，就是跟隨馬偉明院士開展「新型高速感應發電機系統」的研製。當時，這個研發項目遇到了前所未有的難題，實驗進展比較慢。

初生牛犢不怕虎，肖飛鉚足了勁，瞄準這個前沿課題發力。實驗中，他發現發電機輸出電壓總是不穩定，於是開創性地引入電力電子勵磁技術。然而，其中某關鍵技術國內沒有任何資料可供參考，唯一能查到的只有國外學術刊物發表的計算公式。

肖飛（左一）在馬偉明院士指導下開展攻關

令肖飛沒想到的是，按照這個公式算出來的數據相互制約，實驗無法突破。一個又一個難眠夜，他一遍又一遍地檢查，始終沒有發現運算過程中存在錯誤和漏洞。

「到底哪裡出了問題？為什麼按照這個公式得不出有用的結果？」又一次工作到深夜，肖飛的腦海里突然靈感一現，「什麼都沒錯，難道是公式錯了？」

科學研究要想取得突破，往往需要具有懷疑一切的精神。「為什麼一定要按國外的公式來？國外公式就一定對嗎？公式就不能改嗎？」一連串的問號瞬間在肖飛腦海中閃現。

要拉直這些問號，只能靠不斷地實踐。看著桌上的實驗稿紙，原本疲倦的肖飛內心突然湧現出一種無法抑制的激動。他緊緊抓住這絲靈感,衝破思維定勢，提出了一種全新的演算法，一舉攻克了困擾已久的技術難題。

技術創新只是邁向成功的一小步，打通技術創新到工程實踐的最後一公里才算成功。肖飛和課題組成員一起進駐工廠，把研究工作從研究所延伸到工廠車間。

高速感應發電機系統的研製相當艱辛，不僅設計難，而且加工工藝要求高。高速電機的設計標準比老式電機提高了很多倍，原來的一些設備、生產工藝和檢驗標準都不再適用。

在這個研發項目的最後衝刺階段，為了儘快達到技術規範要求，肖飛成了「全能運動員」。他一會兒在研究所當教授搞研究設計，一會兒又趕到工廠擔起設計師、工程師、技師和工人的活。工藝製作全過程的200多個操作步驟，他都干過。

肖飛介紹實驗進展情況

功夫不負有心人。肖飛帶領團隊成功把樣機研製出來，且各項參數全部達到設計要求。該項目順利通過科研成果鑒定，獲得國家專利。鑒定委員會一致認為，該成果達到國際先進水平。

「有自主創新的膽量，有另闢蹊徑的思路，有向新興領域進軍的勇氣。」這是馬偉明院士對這位愛將的褒獎和激勵。

10多年來，在馬偉明院士帶領下，肖飛這員「闖將」憑著「與時間賽跑、與對手賽跑、與自己賽跑」的精神和韌勁，潛心鑽研攻關，先後主持和參與了國家及軍隊10餘項重大科研項目。他參與研製成功的艦船中壓直流綜合電力系統，實現了我國艦船動力從傳統機械方式向全電力方式的革命；他研製的直流區域變配電分系統，成功應用於我國新型護衛艦和島礁風光儲一體式發電站建設；他研製成功的2兆瓦級直驅式風力發電變流器系統，打破了該領域被國外產品長期壟斷的不利局面，當年即為國家節約採購經費約10億元人民幣……

這些項目絕大部分涉及的都是國防科技基礎性前沿性的課題和裝備發展的關鍵技術難題，多項成果達到或超過發達國家的同等水平，使我國在多個新興領域、學術前沿一舉實現「彎道超車」。

第二頁為背景資料

背景資料：

艦船綜合電力系統將傳統艦船中相互獨立的動力和電力兩大系統合二為一，以電能的形式統一為推進負載、脈衝負載、通信、導航和日用設備等供電，實現了全艦能源的綜合利用。採用綜合電力系統，不僅可以為艦船負載提供電源平台，而且能簡化艦船動力系統結構、提高艦船系統效率、降低艦船雜訊能級、減少艦船全壽命周期費用，符合艦船信息化和智能化的發展趨勢，代表著艦船動力系統未來的發展方向[，被譽為艦船動力從人力、風力到蒸汽動力再到核動力之後的第三次革命。

我國艦船綜合電力系統的研究基礎相對薄弱，與國外相比，在工程化應用方面還有較大差距。目前我國在綜合電力技術方面領先的是海軍工程大學艦船綜合電力技術重點實驗室（以下簡稱「實驗室」），該實驗室聯合國內相關科研院所開展綜合電力關鍵技術攻關，完成了我國一代半艦船中壓直流綜合電力技術關鍵技術驗證試驗，取得了突破，為艦船綜合電力系統的工程化應用提供了技術支撐。

艦船綜合電力系統由發電、輸配電、變配電、推進、儲能、能量管理6個分系統組成。發電分系統由原動機和發電機組成，用於將原動機的機械能轉變為電能。輸配電分系統由電纜、母線、斷路器和保護裝置組成，將電能傳送到用電設備，且具有自動識別和隔離系統故障的功能。

變配電分系統根據用電設備的電能需求實現電制、電壓和頻率的變換，給日用設備、脈衝負載和通信導航設備供電。推進分系統由推進變頻器和推進電機組成，推進變頻器為推進電機輸入電能並控制其轉速，推動艦船航行。儲能分系統用於系統電能的存儲和釋放，根據脈衝負載的需求為其供電，支撐系統安全穩定運行。能量管理分系統用於系統的監測、控制和能量的管理，以實現信息流精確控制系統的能量流

中壓直流電網結構的技術特徵與中壓交流和高頻交流電網結構差別較大，技術風險也較大。中壓交流和高頻交流電網結構都屬於一代艦船綜合電力系統。中壓直流電網結構是二代艦船綜合電力系統的典型特徵，具有更高的功率密度和運行靈活性，代表著艦船綜合電力系統的發展方向。

隨著電工材料、電力電子器件、控制技術和計算機技術的飛速發展，世界各國正在積極開展二代艦船綜合電力系統的研究，以進一步提高系統性能、降低系統的體積和重量。二代艦船綜合電力系統不僅適合於大型艦船，而且可覆蓋3 000 t級以下全系列艦船。

該系統的技術特徵為：發電分系統採用高速集成中壓整流發電機組；輸配電分系統採用中壓直流配電網路；變配電系統採用中壓直流供電的直流區域配電裝置；推進分系統中推進變頻器，採用基於組件高度集成的推進變頻器或基於寬頻隙半導體材料功率器件——碳化硅的推進變頻器，推進電機採用永磁或高溫超導電機；儲能分系統採用超級電容器儲能、集成式慣性儲能或複合儲能；能量管理分系統採用智能化能量管理系統，以實現全系統數字化控制和智能化管理功能。

我國艦船原動機性能落後國外，尤其是大檔燃氣輪機可選機型少、調速性能落後於國外。如果跟蹤模仿發達國家中壓交流綜合電力技術路線，將使得不同類型原動機帶動的發電機組因功率等級和調速性能差異大而難以並聯穩定運行，嚴重製約了我國綜合電力系統的發展。

為此，海軍工程大學艦船綜合電力技術重點實驗室於2003年在世界上首先提出中壓直流綜合電力技術路線，採用二代綜合電力系統的網路結構，為一代綜合電力系統分系統設備供電，構成一代半艦船綜合電力系統，開展了艦船綜合電力技術基礎研究與關鍵技術攻關。

在設備層面，研製了高功率密度燃氣輪機發電模塊和柴油機發電模塊、中壓直流輸電模塊、高轉矩密度推進模塊、直流區域配電模塊；在系統層面，先後攻克了一代半艦船綜合電力系統的電網結構理論、系統模型與模擬、並聯機組功率均分、系統穩定性分析與控制、系統分層協調保護、系統介面設計以及高功率瓶頸技術，完成了一代半中壓直流綜合電力系統集成和性能試驗。

隨著艦船功能需求和綜合電力技術的不斷發展，系統的容量越來越大，可達數百兆瓦，這給中壓直流斷路器帶來了巨大的挑戰。同時脈衝負載將裝備艦船，脈衝負載因功率超大、時間極短、容量可達吉瓦級、負載容量大於發電容量，系統基本處於短時重複非周期暫態極限運行狀態，其能量密度、功率密度和對於系統的衝擊都極其巨大，因此需要給該類型負載配備合適的儲能系統。

配有儲能系統和脈衝負載的艦船綜合電力系統的電磁暫態與機電暫態耦合緊密，脈衝負載對系統的衝擊大，系統能量調控具有多時間尺度特性，系統的運行特性將由簡單的周期穩態運行向周期穩態與非周期暫態相結合的運行方式轉變，系統數學模型呈現時變、強非線性、階次高、剛性強的特點，其數值模擬計算方法收斂困難。艦船綜合電力系統的這些特點需要在系統層面進一步研究下列關鍵技術。

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