单位：电工研究所

      自主创新的蒸发冷却技术在指标上超越了国外的各类冷却技术。2012年以来，世界上已投产运行的单机容量最大的水轮发电机组——两台基于相变换热原理的840兆伏安蒸发冷却水轮发电机在三峡地下电站稳定运行。

媒体报道：

【科学网】中科院电工所蒸发冷却技术团队：五十年干一事

超算项目组正在对即将交付网络中心使用的喷淋蒸发冷却超级计算机进行最后的检查和系统调测。中科院电工所供图

顾国彪在三峡电站留影，身后为700兆瓦蒸发冷却水轮发电机。中科院电工所供图

      在中科院电工所，有这么一个研究组：它与电工所“同龄”，50多年来就干了一件事：钻研蒸发冷却技术。

      经过几代人接力，2011年12月，700兆瓦蒸发冷却水轮发电机在三峡电站成功运行，圆了研究团队半个多世纪的创新梦。此举打破了国外技术在大型电力设备技术上的垄断，展示了我国自主技术的竞争力。

      最近，研究团队拿下了中国科学院网络中心——“深腾7000”的升级改造项目，蒸发冷却技术又找到了新的“用武之地”。

      是怎样的一种力量，支撑他们几十年持续攻关？

坚持源于科技自信

      我一定要做成一两件超越国外的事，这是我一辈子的信念。

      电机装备运行发热，如何把热散出来？最初，人们借用风吹散热的方法，开发了空气冷却技术。但随着发电机容量增大、绝缘体增厚，发热量也不断提高，空冷这一外部冷却的方法日显不足。

      20世纪70年代，不同于“吹风”的外部冷却，一种类似“喝冰水降温”的内部冷却技术流行起来。其中，水内冷技术成为电机行业成熟、主流冷却技术。但它对绝缘要求很高，一旦漏水引发电气事故，后果不堪设想。

   “上世纪50年代，我们就创造性提出，能不能不用水作为冷却介质？” 中科院电工所研究员、蒸发冷却技术带头人顾国彪院士说，“更换掉水介质，既利用了内冷的优势，还避免了漏水隐患。”按照这个思路，他开始了蒸发冷却技术的研究。

      空冷、水冷等冷却方式，从热学原理上来讲都是利用介质的比热吸热，而蒸发冷却是利用流体沸腾时的汽化潜热带走热量。由于流体的汽化潜热远远大于流体的比热容，蒸发冷却的效果更好。

      1958年电工所筹建，很重要的一个目的就是服务三峡工程。顾国彪介绍说，当时设立了很多课题，蒸发冷却技术研究组是唯一一个坚持至今的团队。

      2011年12月15日，对蒸发冷却团队来说是一个重要的日子。三峡电站首台700兆瓦蒸发冷却水轮发电机成功运行，圆了团队半个世纪的梦。

      蒸发冷却技术工业应用之前，我国大型水利工程电力设备领域，几乎所有关键技术均为国外技术垄断。三峡机组用上自主创新的蒸发冷却技术，打破了国外的技术垄断，且在技术指标上超越了国外的各类冷却技术。

  “我绝不做与国外重复的事情。一定要做成一两件超越国外的事，这是我一辈子的信念。”顾国彪说，自己能坚持下来，首先源于科技自信。

      顾国彪常常告诉团队成员：做工程技术，要有敢想的精神，不要外国人有什么，就信什么；不能满足于国外好的东西，要敢于质疑，相信自己能做得更好。

     虽然同时期有很多国家开展了蒸发冷却技术研究，但只有顾国彪的团队将该技术做到了工业级应用。

     现在，在三峡的32台机组中，已经有2台机组应用了蒸发冷却技术——正是这两台电机的成功应用，整体拉低了国际厂商的投标价格。

     顾国彪说，在三峡电站这样的大型工程上成功应用，说明我们自主创新的技术不是没有竞争力。他希望这项新技术能被工业界广泛接受，得到更大的推广和应用。

     据介绍，研究组已经开始百万千瓦级（1000兆瓦级）蒸发冷却机组的预研，争取应用到乌东德等大型电站上。

     只选踏实干活的人

     加入团队是为了事业，为我国自主装备研制争一口气

 “梅花香自苦寒来。”团队成员、顾国彪的学生阮琳研究员如此评价她老师的研究工作。

      蒸发冷却技术成功应用于三峡机组的背后，是半个多世纪的艰辛。

      20世纪50年代末至60年代初，顾国彪等第一代团队成员，从理论上证明了蒸发冷却技术的可行性，一时风光无限。不料，受“文化大革命”运动影响，队伍散伙、工作停止，研究团队千方百计才使部分数据得以保存。

      上世纪80年代，研究工作重新启动，但因经费不足，工作常常难以推进。更为不利的是，国内大多数人对自主创新缺乏信心，他们更倾向使用国外水内冷技术——没有用户的支持，团队每走一步都很艰难。

      顾国彪没有放弃。他坚信蒸发冷却技术在安全可靠、经济性和工艺上的优势。通过不懈争取，他们先把该技术应用于云南大寨电厂两台10兆瓦机组、安康50兆瓦级机组和李家峡400兆瓦蒸发冷却水轮发电机。这些工程实践的成功，树立了蒸发冷却技术“高效安全可靠”的形象。

      蒸发冷却技术走到今天，离不开一个成熟、稳定、团结的团队。顾国彪说，工程类的关键技术不能发表文章，申请专利也要有所保留，而以论文为导向的评价体系，往往不利于工程类技术人员的职称评定。面对困难，顾国彪等一批核心成员并没有停止对技术的探索。

      一个研究团队怎样才能做到成熟、稳定、团结？顾国彪选人有一个“窍门”：找那些坐得下来、能踏踏实实干活的人。

      按这个“规矩”选出的新团队没有辜负他的期望。2000年以来，这个20人左右、平均年龄只有30多岁的年轻团队，将蒸发冷却技术一步步向前推进。

    “某种程度上，我们都是理想主义者。”阮琳说，自己能坚守是因为享受这份有理想、有担当的工作，而为了事业、为了自主装备的研制争一口气，成为这个团队的文化。

      阮琳告诉记者：“研究组里，老一辈恨不得把所有的经验、知识教授给你，他们淡泊名利的品格潜移默化地影响着我们这些年轻人。”

融洽、互助，共同的信念塑造了团队文化，这种文化也营造了平等、自由的科研氛围。

  “顾老师常告诫我们，不要总听他的，要敢于提出新问题。”电工所高级工程师、团队成员袁佳毅、陈彪均表示，在团队中，不论资排辈，从来没有绝对的权威，争论就像家常便饭。

      年轻的团队能否承担起重任？“我对团队成员很有信心！”顾国彪说，自己培养博士，都是经过实实在在的工程训练、动手设计、做模型，通常一个课题就是好几年，虽然花费时间比较多，但练就了扎实的本领。

    “我要求研究组里的每个人，要成为各自领域的专家，而不是只想着当院士。”顾国彪说，为三峡发电机冷却技术做预研的时候，他自己根本没有去想当院士，“当时心里就是憋着一股气，一定要把蒸发冷却技术应用到三峡工程中去！”

      开辟应用新领域

      运用蒸发冷却的方式，能使大型超级计算/数据中心冷却能耗降低40%以上

      前不久，蒸发冷却技术又找到了新的“用武之地”。经过近4年的技术攻关和积累，研究团队今年拿下了中国科学院网络中心——“深腾7000”的升级改造项目，以帮助中心实现高性能计算服务。

      据阮琳介绍，蒸发冷却技术是一种通用技术，任何一个高发热、有冷却需求的行业都可以结合自己特点使用该技术。

     近年来，社会对电力需求激增，电力设备体量增大，在电器和电子各行各业，遇到了常规冷却不能解决的发热问题。这为蒸发冷却技术提供了新的舞台。

     在顾国彪看来，蒸发冷却技术的工程应用技术已经成熟，接下来就是如何推广利用。他认为，除了水力发电设备，在火电、风力发电设备以及环保节能领域，蒸发冷却技术都大有可为。

      拓展应用，是机遇也是挑战。“如果对冷却对象相关的专业不了解，就不能有效地解决他们的问题。”阮琳说。虽然当前团队集合了电机工程、热能工程、测量、化学等不同专业背景的成员，使学科交叉、融合有了可能，但为了满足不同用户的需求，团队不得不钻研新的学科。

      由于高性能计算机对于团队是一个全新的技术领域，团队组成了一个10人小组。在3年多的时间里，几乎没有周末和假期，终于自主研制成功了蒸发冷却超级计算机系统。

       中国科学院网络中心——“深腾7000”为代表的超级计算和数据中心，正是当前团队着力攻克的项目。

      阮琳说，各类数据中心在提高运算能力的同时，也带来了严重的能耗问题。例如，天河一号的能耗为4.2兆瓦，相当于一个小的发电厂；天河二号一期工程计算能耗为17.8个兆瓦，而冷却系统耗能高达8个兆瓦。运用蒸发冷却的方式后，有望把冷却能耗降低40%以上。

      对比当前主流的空冷技术，蒸发冷却方法不仅有节能减排优势，还能大大降低运行的噪音。

顾国彪认为，蒸发冷却技术在超算中心有很好的应用前景，目前进展很顺利，他现在更多的工作，是“泼泼冷水”，提醒团队注意技术推进、实验、安装等环节可能出现的问题。

    “我有个愿望，以后不单是蒸发冷却技术团队成长起来，还要推进电气工程学科的发展。” 顾国彪说，电气工程这个在很多人眼中的老学科，与其他学科融合后还有很大的活力。他希望通过团队的努力，改变人们的看法，重视、推动这个学科向前发展。

转自科学网：“天眼”睁眼：中科院电工所蒸发冷却技术团队：五十年干一事（http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2013/10/284055.shtm?id=284055）

扩展阅读：

1.   [人民网] • 中科院电工所蒸发冷却技术团队——五十年就干一件事

2.   [人民网] • 世界最大水轮机完成无水调试 有望10月底并网发电

3.   [中国政府网] • 我国自主制造的世界最大水轮机组正式投产发电

相关链接：

1.   电工研究所：http://www.iee.ac.cn/