第二届美的创见大赛收官 无线电能传输前景如何?

李华清2022-11-05 22:08

记者 李华清 11月4日晚,第二届美的创见大赛总决赛全球直播结束,在进入总决赛的8强队伍中,昆明理工大学的“昆工新能源”战队摘得桂冠,获得20万元的科技奖金和美的套系家电。

据记者了解,美的创见大赛暨美的科技创新挑战赛,是美的集团面向高校和全社会人才打造的科技竞技赛事,第一届大赛的赛题是“人工电子感官”,第二届的赛题则是“无线隔空输电”。

在第二届美的创见大赛总决赛上,8支战队用各自的方案实现对玩具小车的动态无线输电,让玩具小车跑圈,专家评审团从“比赛用时”“线盘设计”和“专家评委打分”三个维度来给各战队做综合评定。

重庆大学教授、无线电能传输技术国际联合研究中心(国家级)负责人孙跃,哈尔滨工业大学教授、中国电工技术学会无线电能传输技术专委会主任委员朱春波,清华大学教授、清华大学电磁实验中心主任赵争鸣,担任第二届美的创见大赛的评审专家。

赵争鸣教授在赛后的媒体群访中介绍,冠军队伍给他留下了很深印象,所做方案能量传输效率高,而无论是在有线还是无线输电领域,能量传输效率通常是重要考量指标。冠军队伍有几点表现让赵争鸣教授较为欣赏,一是系统性地思考、设计整个方案,各环节为最终输出效率保驾护航;二是采用了电力电子器件的一个新型器件,氮化镓器件;三是电路中采用升压变压器,这样在同等功率的情况下,电流小,损耗就会小。

自进入电气时代以来,人类对输电的研究从未停止,无线输电作为一种新型输电方式,消除了电线的牵制,供电更自由、便利,手机、电动牙刷、可穿戴设备的无线充电,也已走进消费者的日常生活。那么,无线输电在我国是怎样的发展状态?前景如何?

无线输电技术前景广阔

在赛后媒体群访中,朱春波教授向记者介绍,无线电能传输,目前主要有三种实现方式:激光式、微波式、磁耦合式,激光式的电能传输距离是最远的,可以应用在太空中,磁耦合式的电能传输距离则是最近的,但目前激光式和微波式电能传输还存在相当多待攻克的技术难关,传输效率非常低,磁耦合式的发展则是最成熟的。日常生活中用到的无线输电大多是基于磁耦合式,激光式和微波式的应用场景多见于军事、国防。

朱春波教授指出,从技术原理上看,磁耦合式无线输电,不是新发明,它的原理主要是在发射端将电能变成磁能,在接收端再将磁能变成电能,而近年,随着人们对自动化、智能化的需求提升,这一技术受到巨大关注且催生不少企业。

除开已被商业推广的手机、电动牙刷等小功率无线输电外,家电、电动车以及工业领域的无线输电,也是热门赛道。

朱春波教授分析指出,在大城市里,土地资源紧张,充电桩占地面积较大,电动车排队充电相当困扰车主,如能广泛实现电动车的无线充电,就可以把充电装置直接埋在停车场下方,电动车即停即充。第二届美的创见大赛模拟的场景是给运载工具的动态输电,是比给静态运载工具无线充电更为前沿的领域。

朱春波教授认为,电动车的无线充电在未来会更受重视,因为在可预测的未来,电动车市场规模会快速扩大。

家电企业也对无线输电感兴趣,举例来看,如果所有的厨房电器都能实现无线用电,厨房空间会更整洁、安全。

在工业领域,随着自动化设备的渗透率提高,无线充电、无线输电的价值会更凸显,例如已经在工厂中广泛应用的AGV小车如能实时、无线充电,就能每天24小时不间断工作。

当前,磁耦合式无线输电存在两个待突破的技术瓶颈,一是有待实现更大功率输电,二是有待实现更远距离输电,目前国内和国际的大功率无线输电案例,大多是示范性应用,还未得到广泛推广。

“技术落地最重要的是有市场,我们也希望企业和消费者能提出更多的需求,如果市场需求量大,技术提升和成本降低,会很快得到改善。”朱春波教授说。

要重视标准

孙跃教授在赛后的媒体群访中介绍,我国对无线电能传输的研究起步较晚,在本世纪初才对该领域展开大规模研究,且我国从引入该技术起,就相当关注该技术的实际应用。

“在(无线输电)基础创新方面,我们国家做了很多研究,基于技术成果转化,也孵化出了不少专业公司,大概从六年前起,国内开始密集冒出做无线输电技术成果转化的公司。”孙跃教授介绍。

据孙跃教授的观察,在无线输电的应用研究和应用推广上,我国与国际基本保持同步发展,即使有差距,也仅在高端和原创性应用上相对薄弱。不过,孙跃教授指出,在标准制定方面,我国相对滞后,对比欧美国家有较明显差距,正在迎头赶上。此外,在无线输电的产业队伍结构上,我国的发展也相对滞后。

“据我们了解,国际上一些在无线电能传输领先的国家,正在悄然发生变化,我称之为产业队伍结构的调整,除了有企业愿意投资外,也正将大量社会资本引入到该行业。”孙跃教授说。

孙跃教授认为,在科研成果转化的机制上,常常存在一个不协调局面——高校和科研院所有意愿研究前沿技术,但它们大多没有足够资金支撑成果转化,企业有资金,但企业较为关注短期效益。因此,孙跃教授乐于见到类似美的创见大赛的科技竞赛出现,企业加强与高校、科研院所的交流、合作,共同推进新技术落地。

尽管评审专家们均看好无线输电的前景,但赵争鸣教授依然看到技术落地的难度,认为新技术的推广是个系统工程。以电动车的无线充电为例,首先行业要有标准,否则同一辆车,换个地点就充不上电;其次行业设施要更新,充电装置和车辆本身都要做出改变;再次要控制成本,如果需高价获取便利,消费者不一定埋单;最后还要获取用户的信任,例如,大功率无线输电安全吗?会对周边人体等生物造成伤害吗?

无线电能传输,还有待更多的探索。

版权声明:以上内容为《经济观察报》社原创作品,版权归《经济观察报》社所有。未经《经济观察报》社授权,严禁转载或镜像,否则将依法追究相关行为主体的法律责任。版权合作请致电:【010-60910566-1260】。
广州采访部资深记者
关注华南地区龙头企业,重点关注制造、教育、科技、文娱行业。
Baidu
map