來源:中國青年報
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初春的西北,戈壁的風還裹著料峭寒意。敦煌城外的荒漠上,上萬面定日鏡靜靜舒展,迎著朝陽緩緩轉動角度,將千萬縷陽光精準匯聚到百米高的吸熱塔尖。
塔內,熔鹽被加熱至數百攝氏度,化作澎湃熱能,驅動汽輪機轉動,送出源源不斷的清潔電力。這抹戈壁上的“人造太陽”,是中國光熱發電走向成熟的生動注腳。
而在數百公里外的蘭州,蘭州理工大學的一間實驗室里,一群科研人正循著這束光,向著更難的目標進發。他們要打破行業560℃的技術瓶頸,把太陽能利用溫度推到1000℃以上,用最不起眼的沙子,改寫光熱發電的效率格局。
一粒沙子的突圍
在全球能源轉型的浪潮下,清潔能源早已成為發展主旋律。
太陽能光伏發電普及度高,卻受制于陰晴晝夜,無法持續穩定供電;而光熱發電憑借儲熱優勢,能實現24小時連續發電,是保障能源穩定供應的關鍵力量。可很長一段時間里,國內乃至全球的光熱發電行業,都被一道無形的“天花板”困住。
“主流的熔鹽儲熱技術,溫度一超過560℃,介質就會分解、變質,不僅效率上不去,還存在設備安全隱患。”團隊核心成員安周建教授,說起行業痛點,語氣里滿是無奈。
這道溫度壁壘,直接讓光熱發電的理論效率定格在45%左右,再難有質的突破。業內大多選擇在原有技術上做微改良,可改良終究換不來革命。
在蘭州理工大學,由杜小澤教授領銜的先進儲能及能量系統實驗室團隊,卻偏要走一條沒人走過的路。
“既然熔鹽不行,那就換介質。”團隊討論時,有人提出了一個大膽的想法。他們把目光,投向了隨處可見的沙子——石英砂、碳化硅這類固體顆粒。
成本低廉、性質穩定、耐高溫極強,這些看似普通的顆粒,成了團隊突破技術瓶頸的唯一希望。
“用沙子代替熔鹽,聽起來像是異想天開,真正動手做,才知道每一步都難如登天。”團隊成員吳江波負責固體吸熱顆粒的研發。
在此之前,國內對顆粒輻射特性的測量,最高只能到五六百度。要把實驗溫度拉到1000℃以上,沒有成熟的方法,一切都要從零攻克。
“溫度每往上提一度,難度都呈幾何級增長。設備要改造,測試方法要重構。失敗更是家常便飯。”吳江波坦言。
支撐他們咬牙堅持的,是熱力學里最樸素的定律。卡諾循環公式清晰表明:吸熱溫度越高,發電理論效率就越高。從45%到60%,這15個百分點的跨越,放在全國龐大的發電裝機體量中,意味著難以估量的能源增量。
“我們算過,哪怕效率只提升1%,多出來的電,都夠咱們蘭州理工大學用好多年。”安周建笑著說,這句簡單的話,藏著團隊對能源價值的深刻認知。
這場以“顆粒”為核心的科研長征,被他們定義為“下一代光熱技術”。2026年年底,團隊承擔的國家自然科學基金重點項目即將結題,而成果已經清晰可見:成功將太陽能吸熱理論溫度突破1000℃,讓光熱發電效率向60%穩步邁進。
“別人不敢想的,我們做成了;別人做不到的,我們一步步啃下來了。”杜小澤滿是自豪。
一群人扎根西北
科研從來不是一個人的孤軍奮戰,這支追光團隊,更是一場跨越地域與年齡的雙向奔赴。
36歲的安周建,是團隊的中堅力量。2019年,他從北京交通大學博士畢業,“站在了人生最重要的十字路口”。
一邊是北京的優質科研平臺,資源豐富、機會眾多,是無數青年科研人向往的舞臺;一邊是家鄉甘肅,地處西部,科研條件相對薄弱,還面臨著人才流失的困境。
“身邊很多同學都留在了北京、上海,勸我別回西部,說沒發展前景。”安周建回憶。
“我是甘肅天水人,如果我們這些讀了書、有技術的本地人都不回來,那家鄉的科研事業誰來做?西部的能源發展誰來推?”
而恩師杜小澤的選擇,則堅定了他的決心。
彼時,杜小澤從華北電力大學赴蘭州,牽頭組建先進儲能及能量系統實驗室,一心想在西部搭建起一流的能源科研平臺。
“杜老師這樣的行業領軍人物,都愿意扎根西部,我作為本地人,更沒有理由不回來。”安周建說。就這樣,他背著行囊,告別繁華,回到了闊別多年的西北,一頭扎進了實驗室。
6年時間,他從一名普通講師,破格晉升為教授,2025年還入選全球前2%頂尖科學家榜單,完成了旁人眼中的“三級跳”。
“這份成長,是團隊給了我平臺和力量。”安周建總是這樣說。
如今,這支40多人的團隊,匯聚了五湖四海的追光者。有從北京、西安等大城市回鄉的博士,有放棄外地高薪的青年教師,有從全國各地趕來求學的碩士生博士生,還有不遠萬里來到中國的外國留學生。他們年齡不同、地域不同、背景不同,卻因同一個追光夢,在蘭州相聚。
實驗室的白板上,寫滿了待解決的難題,大家圍坐在一起,你提思路、我補漏洞,激烈的討論聲,常常伴著日落直到深夜。
吳江波曾在顆粒材料制備上陷入死胡同,一度陷入自我懷疑。在他無助時,團隊里材料專業的同事主動伸出援手。“我們幫你一起分析材料特性,篩選合適的配比,別一個人扛著。”安周建的一句話,讓他瞬間破防。
大家一起查資料、做實驗,短短幾天,就幫他找到了新的技術方向,省下了數月的摸索時間。“這就是團隊的意義,你擅長的地方你沖鋒,你薄弱的地方,總有人為你兜底。”吳江波感慨道。
實驗室里的師徒情
在蘭州理工大學的這間實驗室里,科研成果在不斷突破,比成果更珍貴的,是代代相傳的“傳幫帶”精神,是藏在細節里的師徒溫情。
碩士生王林卉,是團隊里的青年學子,說起剛進實驗室的日子,她滿是懷念。“本科的時候,我只在課本上學過光熱儲熱的概念,第一次走進實驗室,看著滿屋子的專業設備,連開關都不敢碰,完全手足無措。”
沒有指責,沒有催促,師兄師姐主動湊過來,手把手教她操作儀器,一步步帶她熟悉實驗流程。
實驗失敗了,師兄師姐會陪著她一起找問題,輕聲安慰。
研三這年,她遇到了實驗重復性差的難題,光是調試進料結構,就耗費了整整一個月。
“每天從早到晚泡在實驗室,反復調整參數,可數據還是亂七八糟,那段時間我特別崩潰,偷偷哭了好幾次,想過放棄科研。”
在大家的幫助下,她終于找到進料口的微小結構問題,調整后,數據瞬間穩定。
如今,她不僅順利完成碩士論文,發表了SCI論文,還拿到了985高校的博士錄取資格,繼續在追光的路上前行。
“這個實驗室就像一個家,大家互相陪伴、彼此溫暖,我在這里不僅學到了科研知識,更學會了堅持與擔當。”來自剛果(布)的留學生周浩然,也在這份溫情中快速成長。他研究電池熱管理,剛來中國時,語言不通,科研思路不清晰,屢屢碰壁。
“安老師對我要求特別嚴格,改論文時,連標點符號都不會放過,有時候批評得我心里特別難受,一晚上都睡不著。”周浩然笑著說。
可他心里清楚,這份嚴格,是老師最真切的期許。正是這份嚴師的教導,讓他在短短幾年中發表了7篇學術論文,科研能力突飛猛進。
第一篇論文被錄用那天,他特意買了小蛋糕,在實驗室里獨自慶祝,心里滿是激動。“在中國,我不僅學到了頂尖的太陽能技術,還感受到了家人般的溫暖。”
周浩然畢業后要回到剛果(布),當一名大學教師,把在這里學到的技術和精神帶回家鄉。“我的家鄉全年陽光充足,太陽能資源極其豐富,我要把這束光帶回去,讓它照亮我的家鄉。”他說。
追光不止
科研人最樸素的自豪感是什么?安周建的答案簡單又動人:“有一天你去了一個地方,看到那個裝置,你說這個東西我參與過,它還在用,用得還不錯。”
這份樸素的心愿,早已在西部大地上落地生根。2021年,團隊聯合蘭石集團,針對西北供熱痛點,研發出智慧供熱系統,經過反復調試優化,如今已在甘肅金昌、河南鄭州等地穩定運行。
“看著自己的研究成果,能讓家鄉的老百姓冬天暖乎乎的,能為西部發展出一份力,心里特別踏實。”安周建說。
他們從不把科研困在實驗室里,而是主動走向產業一線。和首航高科敦煌光熱電站、甘肅省電科院、西安熱工院等企業深度合作,企業遇到的技術難題,就是他們的科研課題;實驗室的研究成果,第一時間送到企業落地轉化。
“高校做基礎研究,攻克核心技術;企業做產業化,把技術變成生產力,兩者結合,科研才有真正的價值。”杜小澤一直這樣叮囑團隊成員。
項目結題不是終點,而是新的起點。“接下來,我們還要繼續攻克超高溫性能表征、氣固兩相流傳熱等核心難題,推動這項技術早日實現大規模工程化落地。”吳江波說。
他坦言,這項前沿技術,或許要10年、20年才能成為行業主流,但他們愿意做鋪路石。
“前人栽樹,后人乘涼,我們多付出一點,后人就能少走一點彎路,國家的能源事業就能往前邁進一步。”這是全體團隊成員的心愿。
來源:中國青年報
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