經濟觀察網 記者 李華清 11月4日晚,第二屆美的創見大賽總決賽全球直播結束,在進入總決賽的8強隊伍中,昆明理工大學的“昆工新能源”戰隊摘得桂冠,獲得20萬元的科技獎金和美的套系家電。
據經濟觀察網記者了解,美的創見大賽暨美的科技創新挑戰賽,是美的集團面向高校和全社會人才打造的科技競技賽事,第一屆大賽的賽題是“人工電子感官”,第二屆的賽題則是“無線隔空輸電”。
在第二屆美的創見大賽總決賽上,8支戰隊用各自的方案實現對玩具小車的動态無線輸電,讓玩具小車跑圈,專家評審團從“比賽用時”“線盤設計”和“專家評委打分”三個維度來給各戰隊做綜合評定。
重慶大學教授、無線電能傳輸技術國際聯合研究中心(國家級)負責人孫躍,哈爾濱工業大學教授、中國電工技術學會無線電能傳輸技術專委會主任委員朱春波,清華大學教授、清華大學電磁實驗中心主任趙争鳴,擔任第二屆美的創見大賽的評審專家。
趙争鳴教授在賽後的媒體群訪中介紹,冠軍隊伍給他留下了很深印象,所做方案能量傳輸效率高,而無論是在有線還是無線輸電領域,能量傳輸效率通常是重要考量指标。冠軍隊伍有幾點表現讓趙争鳴教授較為欣賞,一是系統性地思考、設計整個方案,各環節為最終輸出效率保駕護航;二是采用了電力電子器件的一個新型器件,氮化镓器件;三是電路中采用升壓變壓器,這樣在同等功率的情況下,電流小,損耗就會小。
自進入電氣時代以來,人類對輸電的研究從未停止,無線輸電作為一種新型輸電方式,消除了電線的牽制,供電更自由、便利,手機、電動牙刷、可穿戴設備的無線充電,也已走進消費者的日常生活。那麼,無線輸電在我國是怎樣的發展狀态?前景如何?
無線輸電技術前景廣闊
在賽後媒體群訪中,朱春波教授向經濟觀察網記者介紹,無線電能傳輸,目前主要有三種實現方式:激光式、微波式、磁耦合式,激光式的電能傳輸距離是最遠的,可以應用在太空中,磁耦合式的電能傳輸距離則是最近的,但目前激光式和微波式電能傳輸還存在相當多待攻克的技術難關,傳輸效率非常低,磁耦合式的發展則是最成熟的。日常生活中用到的無線輸電大多是基于磁耦合式,激光式和微波式的應用場景多見于軍事、國防。
朱春波教授指出,從技術原理上看,磁耦合式無線輸電,不是新發明,它的原理主要是在發射端将電能變成磁能,在接收端再将磁能變成電能,而近年,随着人們對自動化、智能化的需求提升,這一技術受到巨大關注且催生不少企業。
除開已被商業推廣的手機、電動牙刷等小功率無線輸電外,家電、電動車以及工業領域的無線輸電,也是熱門賽道。
朱春波教授分析指出,在大城市裡,土地資源緊張,充電樁占地面積較大,電動車排隊充電相當困擾車主,如能廣泛實現電動車的無線充電,就可以把充電裝置直接埋在停車場下方,電動車即停即充。第二屆美的創見大賽模拟的場景是給運載工具的動态輸電,是比給靜态運載工具無線充電更為前沿的領域。
朱春波教授認為,電動車的無線充電在未來會更受重視,因為在可預測的未來,電動車市場規模會快速擴大。
家電企業也對無線輸電感興趣,舉例來看,如果所有的廚房電器都能實現無線用電,廚房空間會更整潔、安全。
在工業領域,随着自動化設備的滲透率提高,無線充電、無線輸電的價值會更凸顯,例如已經在工廠中廣泛應用的AGV小車如能實時、無線充電,就能每天24小時不間斷工作。
當前,磁耦合式無線輸電存在兩個待突破的技術瓶頸,一是有待實現更大功率輸電,二是有待實現更遠距離輸電,目前國内和國際的大功率無線輸電案例,大多是示範性應用,還未得到廣泛推廣。
“技術落地最重要的是有市場,我們也希望企業和消費者能提出更多的需求,如果市場需求量大,技術提升和成本降低,會很快得到改善。”朱春波教授說。
需要重視标準制定
孫躍教授在賽後的媒體群訪中介紹,我國對無線電能傳輸的研究起步較晚,在本世紀初才對該領域展開大規模研究,且我國從引入該技術起,就相當關注該技術的實際應用。
“在(無線輸電)基礎創新方面,我們國家做了很多研究,基于技術成果轉化,也孵化出了不少專業公司,大概從六年前起,國内開始密集冒出做無線輸電技術成果轉化的公司。”孫躍教授介紹。
據孫躍教授的觀察,在無線輸電的應用研究和應用推廣上,我國與國際基本保持同步發展,即使有差距,也僅在高端和原創性應用上相對薄弱。不過,孫躍教授指出,在标準制定方面,我國相對滞後,對比歐美國家有較明顯差距,正在迎頭趕上。此外,在無線輸電的産業隊伍結構上,我國的發展也相對滞後。
“據我們了解,國際上一些在無線電能傳輸領先的國家,正在悄然發生變化,我稱之為産業隊伍結構的調整,除了有企業願意投資外,也正将大量社會資本引入到該行業。”孫躍教授說。
孫躍教授認為,在科研成果轉化的機制上,常常存在一個不協調局面——高校和科研院所有意願研究前沿技術,但它們大多沒有足夠資金支撐成果轉化,企業有資金,但企業較為關注短期效益。因此,孫躍教授樂于見到類似美的創見大賽的科技競賽出現,企業加強與高校、科研院所的交流、合作,共同推進新技術落地。
盡管評審專家們均看好無線輸電的前景,但趙争鳴教授依然看到技術落地的難度,認為新技術的推廣是個系統工程。以電動車的無線充電為例,首先行業要有标準,否則同一輛車,換個地點就充不上電;其次行業設施要更新,充電裝置和車輛本身都要做出改變;再次要控制成本,如果需高價獲取便利,消費者不一定埋單;最後還要獲取用戶的信任,例如,大功率無線輸電安全嗎?會對周邊人體等生物造成傷害嗎?
無線電能傳輸,還有待更多的探索。
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