中國儲能網(wǎng)訊：四四方方，通體用鋼板密封，一角有數(shù)個接線端口，國防科技大學(xué)系統(tǒng)工程學(xué)院實驗室角落里的幾個軍綠色的柜子引起了記者的興趣。
“這些看似毫不起眼的‘綠皮柜’是我們最新研制的混合儲能系統(tǒng)樣機(jī)?！痹撛褐腔圮娛履茉磮F(tuán)隊負(fù)責(zé)人張濤教授說，“相比于傳統(tǒng)電源系統(tǒng)，它們體積更小、重量更輕，功率和能量密度顯著提升，能充分滿足某高能武器發(fā)射時的脈沖功率與能量需求，堪稱高能武器的‘超級電能彈夾’?！?
在該團(tuán)隊的努力下，這些混合儲能系統(tǒng)樣機(jī)連續(xù)實現(xiàn)了混合儲能系統(tǒng)聯(lián)合優(yōu)化技術(shù)突破、高質(zhì)量電壓控制技術(shù)以及快速自生熱技術(shù)突破等，并在某高能武器研究所通過了功能測試。
“有了它們，我們就能為高能武器的全氣候機(jī)動化作戰(zhàn)提供重要支撐?！睆垵f。
讓研究落地生成戰(zhàn)斗力
未來的戰(zhàn)爭必然是高科技戰(zhàn)爭，以高能武器為代表的新型高科技武器裝備對電能保障的要求越來越高。
時間回到2021年9月，在全軍前沿能源技術(shù)培訓(xùn)會上，一位專家介紹了高能武器的電能保障需求——部分高能武器的用電具有典型的大功率脈沖特征，需要實現(xiàn)全氣候?qū)挏赜蚍€(wěn)定運(yùn)行目標(biāo)。
專家的介紹讓智慧軍事能源團(tuán)隊助理研究員周星敏銳意識到，當(dāng)前高能武器的電能儲存方案還存在較大提升空間。
“新型武器裝備體系正快速發(fā)展，我們的新型能源保障技術(shù)能否運(yùn)用其中？”基于這樣的想法，周星立即向張濤提出研究某高能武器儲能方案的建議。
然而，由于這項工作沒有任何科研經(jīng)費(fèi)支持，也沒有現(xiàn)成的研究方案，周星并沒有說服張濤的把握。可沒想到張濤聽后異常興奮：“電能是高能武器的‘彈藥’。我們就是要多做這些服務(wù)備戰(zhàn)的科研，多做能夠生成戰(zhàn)斗力的工作。沒有經(jīng)費(fèi)支持，我們就自己想辦法！”
在團(tuán)隊支持下，周星立刻牽頭成立了課題組，并與某高能武器研究團(tuán)隊建立了聯(lián)系。
經(jīng)過多次溝通交流，他們發(fā)現(xiàn)該類武器當(dāng)前所用的儲能系統(tǒng)確實存在體積重量偏大、溫度適應(yīng)性不強(qiáng)等現(xiàn)實問題。傳統(tǒng)單一類型電池的能源保障模式難以滿足新型武器高功率密度和高能量密度要求，會限制其機(jī)動化作戰(zhàn)能力。
這讓團(tuán)隊陷入了思考：到底什么樣的儲能系統(tǒng)能滿足高能武器電源在小型化和寬溫域方面的使用需求呢？
于是，課題組開始對數(shù)十種電池和電容器件進(jìn)行大量測試。經(jīng)過反復(fù)研究論證，他們提出了“具有快速自生熱功能的混合儲能系統(tǒng)”的研究路線，可實現(xiàn)整個系統(tǒng)的小型化和寬溫域運(yùn)行目標(biāo)。
探尋全氣候混合儲能技術(shù)
隨著系統(tǒng)研發(fā)“藍(lán)圖”的逐漸明朗，課題組的這些年輕人鉚足了勁，在系統(tǒng)研發(fā)之路上全力沖刺。
如何兼具高峰值功率密度與高能量密度，如何穩(wěn)定瞬時大功率脈沖沖擊下的總線電壓，如何提高系統(tǒng)的寬溫域穩(wěn)定運(yùn)行能力，成為擺在團(tuán)隊每個人面前的“三座大山”。
“勇開新路才能殺出血路，科研創(chuàng)新是等不來的?！睆垵膭畲蠹?。
混合儲能系統(tǒng)的選型、優(yōu)化和驗證需要進(jìn)行大量的測試分析與建模工作，為此，團(tuán)隊通宵達(dá)旦地開展實驗測試，確保測試不中斷。
團(tuán)隊成員黃旭程承擔(dān)了解決電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計和控制算法關(guān)鍵問題的研制任務(wù)。
“能不能使混合儲能系統(tǒng)輸出電壓在大功率沖擊下依舊保持穩(wěn)定？”某高能武器研究團(tuán)隊提出了許多實際應(yīng)用中出現(xiàn)的棘手問題。
為找到問題的癥結(jié)所在，黃旭程做了大量仿真和實驗，分析了電壓波動機(jī)理，有針對性地制定了抑制策略，完成了混合儲能系統(tǒng)高質(zhì)量電壓控制技術(shù)研究工作。
團(tuán)隊成員宋元明此前一直從事著微電網(wǎng)系統(tǒng)相關(guān)研究，而針對混合儲能初級電源系統(tǒng)的研究需要深入到器件層面，這對他來說是一個較大挑戰(zhàn)。為了完成好研究任務(wù)，他惡補(bǔ)實驗測試、參數(shù)辨識與模型仿真等方面的理論知識，從最基本的測試程序編寫做起，一步步掌握了從測試建模到仿真控制的各項研究手段，出色完成了混合儲能系統(tǒng)容量配置與管理控制的聯(lián)合優(yōu)化工作。
周星牽頭研制方案和項目推進(jìn)，常常在深夜拉著大家研究解決技術(shù)問題。經(jīng)過反復(fù)的仿真優(yōu)化、實驗驗證和研討分析，他們最終確定了樣機(jī)制造最可行的方案。
目前，混合儲能系統(tǒng)樣機(jī)相較原有系統(tǒng)，體積和重量均降低25%以上，在-40℃的極低溫環(huán)境下混合儲能系統(tǒng)樣機(jī)能實現(xiàn)快速冷啟動，大幅降低了作戰(zhàn)準(zhǔn)備時間。
精益求精實現(xiàn)性能優(yōu)化
電腦屏幕熒光閃爍，每跳出一個數(shù)據(jù)，周星便迅速記在本子上，攥筆的手指因過于用力而變得發(fā)白。
“最大脈沖輸出功率達(dá)標(biāo)！滿電狀態(tài)連續(xù)發(fā)射脈沖數(shù)量達(dá)標(biāo)！”當(dāng)屏幕上的數(shù)據(jù)指標(biāo)顯示出來，周星把手高高地?fù)P起，向旁邊的同事大聲報告著喜訊。
今年3月，第一代全氣候混合儲能脈沖電源樣機(jī)與某高能武器系統(tǒng)順利完成了聯(lián)調(diào)測試，各項指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。這意味著經(jīng)過團(tuán)隊兩年多的不懈努力，研制方案終于順利落地。
試驗取得的成功極大鼓舞了團(tuán)隊，同時也成為他們下一步研究的動力。
“新型模塊化組合式電路拓?fù)?、快速功率分配控制技術(shù)、電磁防護(hù)技術(shù)等，都將成為未來高能武器小型化改造和大功率應(yīng)用的重要基礎(chǔ)?；诖?，我們要在優(yōu)化電路設(shè)計、擴(kuò)展控制功能、提升抗擾能力等方面下功夫，邁出多模式高功率密度變換器研制的第一步，這是全氣候混合儲能系統(tǒng)的先導(dǎo)工程?！比蝿?wù)總結(jié)匯報中，黃旭程向大家介紹了全氣候混合儲能系統(tǒng)研發(fā)方案的思路。
“只有突破了先進(jìn)電能儲存技術(shù)，才能確保新型武器裝備在戰(zhàn)場上用得上、用得好?！敝苄钦f。
“戰(zhàn)場要打贏，我們的武器保障能力絕不能拖了后腿，只要是軍隊需要的技術(shù)，再難也要攻克?！睆垵榻B，目前團(tuán)隊正在現(xiàn)有混合儲能系統(tǒng)樣機(jī)的基礎(chǔ)上加緊研制下一代全氣候輕小型混合儲能脈沖電源系統(tǒng)，以此提升高能武器的環(huán)境適應(yīng)性和機(jī)動能力。
黨的二十大報告指出，以國家戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向，集聚力量進(jìn)行原創(chuàng)性引領(lǐng)性科技攻關(guān)，堅決打贏關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅戰(zhàn)。
如今，智慧軍事能源創(chuàng)新團(tuán)隊正在創(chuàng)新之路上全力奔跑！
