“我學(xué)了一輩子物理,能夠用物理方法推導(dǎo)出一條自然規(guī)律的數(shù)學(xué)方程,是一件很幸運的事情。”今年81歲的李杰吾語重心長地說。
站在自己耗費三十余年心血研發(fā)的微聚光光伏發(fā)電機前,李杰吾看著與太陽同步轉(zhuǎn)動的光伏板,向記者解釋道:“只要雙軸跟蹤真正可靠,加上微量聚光就會大大提高組件的發(fā)電量,如果是高倍聚光,還會大大提高光伏組件的光電轉(zhuǎn)換效率,而物理雙軸跟蹤已能實現(xiàn)科學(xué)、可靠、簡單、免維護(hù)的長期持續(xù)對準(zhǔn)太陽。”
李杰吾是湖南新化人,烈士之子。1962年在湖南師大物理系畢業(yè)后,響應(yīng)國家支援邊疆的號召來到內(nèi)蒙古,從此扎根在包頭。
在李杰吾還是學(xué)生時,就對物理產(chǎn)生了極大興趣,并堅定了“畢生不斷學(xué)習(xí)和探索,用物理和數(shù)學(xué)知識去發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律并應(yīng)用于實踐當(dāng)中,從而改變?nèi)祟惿?rdquo;的志愿,他也是這么做的。
1964年,李杰吾大學(xué)剛畢業(yè)就在《物理通報》上連續(xù)發(fā)表兩篇有關(guān)表面張力的論文,都給出了物理結(jié)論及其數(shù)學(xué)表達(dá)式,從此開始了他的科研歷程。從高中物理教師到大學(xué)物理教授,李杰吾和一個又一個課題“較勁”,甚至還從教科書里“找茬”,對書中沒講透徹的知識點重新驗算、梳理和解釋。
此后,李杰吾帶領(lǐng)學(xué)生研制晶體管全套生產(chǎn)設(shè)備并生產(chǎn)成功二極管;提出液體薄膜的四條力學(xué)規(guī)律;撰寫大學(xué)函授教程《電磁學(xué)概要》引導(dǎo)學(xué)生探討“場”與“路”的統(tǒng)一理論等等。李杰吾像“開掛”一樣,沒有停下攻克物理難題的腳步。
回憶起那段一邊講課一邊科研的日子,李杰吾哽咽著說:“那時候愛人上大學(xué),我每天騎自行車往返學(xué)校幾十公里,照顧完孩子,半夜搞研究、備課,每天就睡三四個小時。”老人的眼神中卻透露出堅毅的目光,笑中帶著淚說:“是真的艱苦,但也覺得真的快樂,生活有奔頭,研究課題讓我的生命充滿無限力量。”
1982年,李杰吾關(guān)注到光伏發(fā)電,并組成聚光光伏課題組開始進(jìn)行光伏增效降本的科研歷程。1990年,他帶領(lǐng)課題組研制成功“100瓦聚光跟蹤光伏系統(tǒng)”,被評為包頭市科技進(jìn)步一等獎并列入國家級火炬計劃,他由此下決心攻克雙軸跟蹤可靠性這一難題。
李杰吾介紹說,目前應(yīng)用于實踐當(dāng)中的雙軸跟蹤理論,因為是建立在假想的天球概念的基礎(chǔ)上,涉及6個參量和5個方程,計算紛繁復(fù)雜,系統(tǒng)成本高、可靠性低且難維護(hù)。“我意識到能將對日跟蹤減少到一個公式,在實踐當(dāng)中達(dá)到多獲得太陽光能量、提高光電轉(zhuǎn)換效率和節(jié)省土地占用面積的目的。”
基于此,李杰吾自己組建科研團(tuán)隊、自籌經(jīng)費、自制立體模型、探索跟蹤理論、研制微聚光光伏發(fā)電機……
就這樣“追日”三十余年后,李杰吾發(fā)現(xiàn)了地球上任何一點觀察太陽運動軌跡的普遍規(guī)律及其數(shù)學(xué)方程,即物理對日雙軸跟蹤理論,“在這個理論中,只需時間一個自變量,代入一個方程式,就可以在任意一個十級風(fēng)以下的地區(qū),實現(xiàn)光伏組件晝夜連續(xù)的準(zhǔn)確跟蹤太陽。”李杰吾解釋說。
2018年11月,李杰吾在《太陽能學(xué)報》發(fā)表論文《主動對日雙軸跟蹤的物理理論》,并成功發(fā)明了與該理論相符的整套物理雙軸跟蹤技術(shù)。
國家發(fā)展和改革委員會能源研究所研究員王斯成評價道:“看到李杰吾教授做的樣機,沒有想到有這么多的創(chuàng)新點,用一套驅(qū)動就實現(xiàn)了雙軸高精確跟蹤,可靠性也非常強,希望能夠?qū)⑦@套技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,把我們國家的光伏應(yīng)用水平推向新高度。”
此后至今,李杰吾沒有停下腳步,不斷進(jìn)行實驗,將這一理論和技術(shù)進(jìn)一步完善與標(biāo)準(zhǔn)化。
在李杰吾研發(fā)的微聚光光伏發(fā)電機上,不停轉(zhuǎn)動的電表顯示,這臺發(fā)電機已向國家電網(wǎng)輸送了5312千瓦時的電量。
原標(biāo)題:內(nèi)蒙古八旬物理學(xué)者“追日”三十余載 將原創(chuàng)理論用于光伏發(fā)電