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能思考、会决策 军事能源保障越来越“聪明”

能思考、会决策 军事能源保障越来越“聪明”

2021年03月19日 02:58 来源:科技日报参与互动参与互动

  能源就是战斗力。信息化催生了新型作战样式,能源需求急剧增加,如何适应新军事变革,加速推进军事能源向多样化、集约化、电动化、分布化和互联化等方向转型,是摆在军队建设面前的一个重大挑战。

  ◎凡 宁 本报记者 张 强

  新型武器装备体系发展与建设,新型能源能否运用其中?海岛、边防哨所、无人值守站,能源保障供应能否实现多样化、生态化?人工智能、大数据、云计算等新技术能否推升军事能源保障迈向更高层次?

  破解这些难题,离不开智慧军事能源技术。近日,国防科技大学系统工程学院智慧军事能源团队承担的关于能源互联网系统建设论证规划和软件平台研制两项重点项目顺利通过鉴定验收。鉴定会上,验收专家评价:“项目研究总体技术处于国内领先水平,技术难度大,军事社会效益显著。”

  这个团队经过10年奋斗,已让我国军事能源保障变得越来越智慧。

  让军事能源保障跟上时代快车

  信息化催生了新型作战样式,能源需求急剧增加,探索新型军事能源保障模式迫在眉睫。让军事能源保障跟上时代的快车,一直是军队研究人员的梦想。

  时间回到2011年,当时还是副教授的团队负责人张涛敏锐地意识到能源互联网的探索研究或将引发能源领域的风暴,结合军事问题的研究更是前人未探的“无人区”,他开始有意识地系统了解能源互联网的最新信息。

  都说能源就是战斗力,可在信息化战争时代,传统的能源保障模式面临能源使用效率较低、能源供应样式单一、野战条件下能源自给能力差等问题。如何适应新军事变革,加速推进军事能源向多样化、集约化、电动化、分布化和互联化等方向转型,是摆在军队建设面前的一个重大挑战。

  越研究,他越觉得自己走进了一个美丽新世界,每次自主测试实验的成功都让他激动不已。

  军队需求就是科研的方向。在上级的支持下,张涛牵头组建了能源互联网团队,后更名为智慧军事能源团队。

  能源互联网是个新事物,将其应用到军事领域更是前所未有。规划设计、行为预测、运行控制和经济调度等典型系统工程问题都需要进行深入研究,有时还要因地制宜打出“组合拳”。

  2018年7月,他们接到某部队的需求电话,设计一套智能、稳定的能源保障系统。“部队的信任是我们攻坚的动力。”张涛说,团队随即派出骨干力量赴部队调研。部队地处“一片荒芜的海岛”。岛屿面积小、运输船隔天一班、台风威胁大、传统发电机组易腐蚀……现实困难迎面而来。

  研究人员现地考察后得知,此前已有业内其他单位前来调研,当得知项目体量小、现实条件恶劣的情况后拒绝了承接项目。

  “别人不愿做,我们来做!”团队毅然接下项目,最终设计了一套“柴油+光伏+储能+智能管控系统”的组合解决方案,充分发挥已有资源和新能源的效能,圆满解决了海岛能源供给和可靠性的问题。需求方直言:“你们真是能源保障的急先锋!”

  能源系统建设需贴合部队需求

  智慧军事能源,顾名思义就是要让军事能源保障像人一样会思考、能决策,追求能源供给和分配的最优化。这是一个全新的领域,所有攻关都必须以部队需求为导向,不能闭门造车。

  可现实困难往往比想象中更加艰巨,基础薄弱、环境恶劣、技术限制、人手不足……一个个问题逼得团队成员连轴工作,无暇休息。

  一次,为了解决某部队保障训练用电的问题,团队提出了增建风光互补发电系统的想法。就在大家以为系统建设方案即将成型的时候,团队成员之一、经常调研部队需求的王锐忽然喊出:“不对,面向军事基地的能源供给,不同于民用,必须考虑基地用能的周期性(多场景)特征,并且系统抗毁性也不能忽略。”

  方案不得不推倒重来,最终基于此制定出的混合可再生能源系统建设方案更加贴合部队的需求。

  军人就是要啃硬骨头,吃点苦不算什么。打硬仗,本就是军人该做的。

  某次攻关,团队成员雷洪涛副教授承担“能量监控与调度子系统”研制工作。当他带着团队满心期许来到实验室,看到满屋子大功率电气设备后不由倒吸了一口凉气——一直从事软件开发的他,从没有跟这些“大家伙”直接打过交道。

  电不是那么好“玩”的,哪怕毫厘差错,后果都不堪设想。经过一番思量和抉择,雷洪涛决定采取由易到难的方法,从“数据实时可视化展示”功能入手,到“设备链接通信”,再到“数据包协议解析”,各个击破。最终,他设计开发的控制软件让大功率电气设备上的数据在显示屏上灵活跳动。

  这些年,为将能源互联网相关研究成果运用到军事能源保障领域,团队成员多次赴部队进行实地考察,针对海岛、边防哨所、无人值守站、部队野外用电等在传统能源保障上存在的防护弱、存储难、耗能高、隐蔽性差、不可再生等问题,自主研发分布式储能、能量集线器、智能能量管理等技术,为未来实现战场能量互联、野外不间断供电和“孤岛”模式下的营区用电提供了可能。

  未来智能化战争更依赖智慧能源

  发展智慧军事能源是构建现代军事能源体系的重要组成部分,也是推进军队军事能源转型的必然要求。如今,这句话已经成为共识。

  可研究之初,唯一可以确立的是,未来智能化战争对能源将更为依赖,所需能源类型将更为多样,需逐步形成多能并用、互联互通、智能调控的能源综合利用模式。

  然而,包括张涛在内的几乎所有成员都不是能源、电气领域的科班生。这样的“草台班子”能担此大任吗?

  为给大家鼓劲儿,张涛说:“能源互联网是一个社会—信息—物理深度耦合的复杂系统,传承钱老(钱学森)系统工程创新教育思想的系统工程人还能怕复杂系统吗?”

  “专业不对口,反倒是我们的优势。能源互联网涉及计算机、电力电子、控制、管理等多个学科,有时自己薄弱的环节恰好是同事擅长的,刚好能够互补。”回顾这一切,团队成员刘亚杰研究员感慨道。

  大家各展所长,将复杂系统建模、多目标优化、大数据处理分析等方法运用到能源系统行为预测、混合能源系统优化设计、智慧能源管理等问题中,出乎意料地取得了很好的效果。

  创新的马车一旦开动就再也无法停歇——

  2014年7月,与企业合作研制了国内首台400V直流能量路由器;

  2017年7月,牵头设计的“绿色计算中心智慧能源示范项目”正式入选国家首批能源互联网示范项目;

  2020年8月,军事能源互联网某优化设计平台等研究成果在全军推广应用,同年10月,某科研成果获中国机械工业科学技术奖“技术发明一等奖”……

  此次项目通过验收,他们又取得了“提出军事能源互联网关键技术体系”“制定我军军事能源互联网系统建设规划方案”“考虑军用特殊性,研制涵盖多能源类型以及源—网—荷—储等多环节的某软件平台”等多个首创性成果。

【编辑:田博群】
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