国家科学技术进步奖“双黄蛋”为啥砸中保变电气

 

11月3日，2020年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂隆重举行，保变电气参与完成的“特高压高能效输变电装备用超低损耗取向硅钢开发与应用”“±800kV换流变压器自主化研制及工程应用”两项成果一同获得国家科学技术进步奖二等奖。

这一喜讯，让保变电气上下倍感骄傲、倍受鼓舞、倍增信心！一次两获国家科学技术进步奖殊荣，在中国企业不多见，在集团公司成员单位中更是头一家。

这样的幸运，保变电气并非头一次，截至目前，国家科学技术进步奖这一国家至高荣誉，保变电气已经荣获8次，分别是特等奖2项、一等奖2项、二等奖4项，真的是让人难以置信！

“接连获得国家科学技术进步奖，这是国家对保变电气加强基础研究的充分肯定，着力自主创新的最好褒奖，也充分说明我们长期以来坚持以基础研究推动技术进步、加快创新突破的路子是正确的。我们将按照兵器装备集团建设具有全球竞争力的世界一流科技企业集团的战略部署，走好具有自身特色的科技自立自强之路，致力成为输变电行业领头羊，不断为中国输变电设备制造业由‘中国制造’走向‘中国创造’探索新路径、提供新经验、作出新贡献”，保变电气党委书记、董事长文洪表示。

从被迫着手到积极推进，认识不断深化

习近平总书记高度重视基础研究，深刻指出，“加强基础研究是科技自立自强的必然要求，是我们从未知到已知、从不确定性到确定性的必然选择”“我国面临的很多‘卡脖子’技术问题，根子是基础理论研究跟不上，源头和底层的东西没有搞清楚”，要求“瞄准世界科技前沿，抓住大趋势，下好‘先手棋’，打好基础、储备长远，甘于坐冷板凳，勇于做栽树人、挖井人，实现前瞻性基础研究、引领性原创成果重大突破，夯实世界科技强国建设的根基。”

早年曾从事基础研究，现任保变电气党委副书记的刘东升深有感慨地说，“对基础研究的重要性，我们并非一开始就认识得很清楚，做得积极主动，恰恰相反，有些迫不得已。”

对认识的深化、观念的转变，刘东升进行了系统梳理、深入分析。

首先，从大型电力变压器的研制来说，变压器研发不仅仅涉及工程应用问题，而且涉及到系统的基础研究问题。因为大型电力变压器在设计、制造和运行中存在大量的电磁、发热与冷却、振动与噪声等问题，而且往往是以多种物理场耦合的形态表现出来，精细化分析和计算十分困难，需采用系统研究多物理场建模、仿真、各种工况下的材料和构件的性能模拟等共性技术。可以说，没有基础研究为支撑，大型电力变压器的研发无从谈起。保变电气从产品研发的实际需要出发，走上了以产品研发需要为引领的基础研究康庄大道，形成了工程需要引领基础研究、基础研究支撑工程研发的良性互动关系。

其次，从变压器生产模式来说，是典型的多品种小批量生产方式。这就意味着上一台产品的技术、工艺，甚至生产流程很难完全复制到下一台产品，不从原理上搞清楚、技术上弄明白，知其然不知其所以然、照搬照抄肯定行不通。必须实现从设计原理、基础技术到生产工艺全链条打通、各环节过硬，做到技术上的自立自强，才能研制出产品，满足用户的个性化需要。

再次，从发展阶段来说，作为最早组建的国内知名变压器制造企业，到上世纪七十年代末，基础技术、通用工艺等方面保变电气已经基本掌握，“想抄国内同行的作业”已经不可能，唯有补上基础研究的短腿，才能实现自我进化，走上可持续发展之路。

“那时候，尽管企业的基础研究既谈不上什么条件，也不知道怎么弄，却毅然决然迈开了步子，开始组建专门团队干起来。加之国家实行改革开放，国外同行的先进技术、成功做法让我们大开眼界，鼓励我们大踏步走上以基础研究推动技术进步、加快创新突破之路。以我在职时为例，保变电气20多次派我参加国际性高水平学术会议，就是现在，也不是一般企业做得到的”，回顾自己相伴保变电气基础研究一路走来的非凡历程，分享相互成就、交相辉映的感人故事，IEEE高级会员、国际计算电磁学会（ICS）发起会员、河北省资深省管优秀专家程志光感慨颇深、心情激动。耄耋之年的他仍担任保变电气国家企业技术中心高级顾问，就是对当年企业重视基础研究的真诚感念，就是对企业现在大力推进基础研究的充分肯定、鼎力支持。

通过深入开展电磁场分析、波过程计算、发热与冷却、承受短路能力、结构件机械强度分析等领域的基础研究，保变电气全面掌握了具有世界领先水平、独具保变特色的变压器设计开发核心技术，为产品性能优化、提高设备安全可靠性、降低损耗水平提供了强力的支撑，有力加快了重大输变电装备国产化进程。保变电气的出色成果，除在国家科学技术奖上捷报频传，还承担国家及省部级重大科研课题28项，先后荣获国家及省部级科技奖励160余项；企业拥有专利技术1517项，其中发明专利167项；主持参与制定国家和行业标准100余项，完成国家和省级成果鉴定300余项，其中国际先进水平以上的100余项；在我国超、特高压交直流电力变压器领域，保变电气拥有50余项“中国首台套”的技术创新成果，生产了一系列代表世界输变电领域最高水平的尖端产品，产品出口至美国、加拿大、法国、日本、印度、巴基斯坦、印尼等50多个国家和地区，在我国电力工业发展史上具有里程碑意义，为三峡水电、西电东输、特高压交直流输电、核电及火电百万发电机组等国家重大电力工程建设和电力工业发展进步作出了突出贡献。

从电工所到研究院，手段不断进化

“保变电气的基础研究，刚开始真是白手起家，到组建电工研究所，可以说是初具规模、基本有了家，现在有了输变电技术研究院，称得上是已经成家立业，必将对企业发展和行业技术进步发挥更大更好作用”，程志光说。

“工欲成其事,必先利其器”，保变电气坚持在科研条件上持续投入，不断完善基础研究急需的基础设施保障和平台支持，基础研究的软硬件水平领先国内、并肩世界一流。拥有科研场地22000余平方米，科研仪器设备100余台（套），设备资产原值达1.43亿元，已经成为集基础研究、模拟仿真、设计开发、工艺制造、试验验证为一体、国内一流水平的变压器类产品研发制造基地。保变电气拥有环境与可靠性实验室、电磁兼容与传感器校验实验室、磁性材料实验室、模拟仿真实验室4个实验室以及电磁试验区、热力试验区、电力电子试验区、高压设备故障模拟试验区4个试验区，面向工程实际和生产一线，深入开展应用基础性技术、共性技术、试验技术和仿真技术研究，为保变电气技术领跑行业提供源头活水，为中国输变电技术引领世界厚植基础；拥有国际一流的有限元仿真计算软件，配备多台仿真工作站，具备模拟变压器、电抗器及其部件的电场、磁场、温度场和结构力学的仿真分析能力；拥有自主开发和产学研合作开发的电磁性能等专用软件，包括绕组漏磁场、主绝缘电场、电抗器磁场、波过程、互感器电场等计算软件，可为绕组漏磁场、主绝缘电场、波过程等研究提供先进工具、科学方法；拥有电工材料综合性能标准化测量系统、材料和构件服役性能测量系统、基于国际TEAM（Testing Electromagnetic Analysis Methods，检测电磁场分析方法）第21基准测量系统、产品级铁心模型以及直流偏磁实验模型等，具备变压器电、磁、热、结构强度、振动与噪声等技术领域试验验证能力，为变压器的优化设计、高性能建模仿真提供了支持。

保变电气以平台建设为抓手，积极推动产学研用合作，促进行业技术进步与发展繁荣，由输变电技术研究院牵头的“河北省输变电装备电磁与结构性能重点实验室”建设就是一个典型的例子。据输变电技术研究院院长杜振斌介绍，该实验室主要针对输变电装备电磁与结构性能研究过程中遇到的共性关键技术问题，重点围绕电磁热模拟及实验验证技术、材料服役特性关键技术、结构与振动噪声关键技术三个研究方向，开展前瞻性应用基础研究和竞争前共性关键技术研究，将实验室建设成为立足河北省、面向京津冀、辐射全国的开展高水平科学研究、聚集培养优秀科研人才、加强学术交流合作的重要基地，为推动河北省乃至国家输变电装备制造行业技术进步和产业转型升级提供科技支撑。该实验室的建设，进一步丰富完善了保变电气完整的输变电技术及产品研究体系，为产业共性关键技术研究与开发、科技成果产业化、创新人才聚集与培养等方面搭建先进的共用平台，为行业技术进步、人才培养、交流合作等发挥重要作用。

基础研究的持续投入，让保变电气保持了技术上的持续领先能力，取得了一批让同行翘首称赞的成果。第21基准问题的提出和持续领先就是其中的突出代表，是中国企业界的骄傲。1993年，以程志光为核心的保变电气研发团队在国际计算电磁学领域提出并建立了以电力变压器杂散损耗为工程背景的TEAM第21基准问题。这是迄今为止唯一一个由中国人提出并建立的基准问题，保变电气因此成为世界上第一个提出并完成此类基准问题的工业厂家。第21基准问题对推动三维涡流研究的工程化、有效解决电工装备中的杂散损耗问题有重大指导意义，成功解决了面向变压器工程的建模和仿真及模型验证的一系列关键问题，对特高压大型输变电装备领域的技术进步提供了基础理论支撑，有助于先进分析方法应用，提升自主研发能力，成为中国引领国际TEAM研究的显著标志。以此为新起点，保变电气团队在程志光的带动和激励下，再接再厉，不断突破高端产品研发的新挑战，先后完成四次TEAM P21基准问题的扩展和更新，形成包括6组18个基准模型的基准族，成为国际TEAM36个基准问题中最活跃的基准问题之一，成为第一个也是目前唯一以“族”形式定义的国际TEAM基准问题，让中国在国际TEAM领域影响力不断扩大、话语权持续提升，让特高压这张中国金色名片拥有更厚实的基础。电磁学的学术高峰，就这样被保变电气科研团队不畏艰难、奋力攀登的勇气征服，书写了中国知识分子科学报国、贡献人类灿烂的一页！

从平行推进到协同作战，结合不断强化

习近平总书记高度重视基础研究的应用，对科技成果产业化充满期待，强调“基础研究更要应用牵引、突破瓶颈，从经济社会发展和国家安全面临的实际问题中凝练科学问题，弄通‘卡脖子’技术的基础理论和技术原理”，要求“打通‘最后一公里’，拆除阻碍产业化的‘篱笆墙’，疏通应用基础研究和产业化连接的快车道，促进创新链和产业链精准对接，加快科研成果从样品到产品再到商品的转化，把科技成果充分应用到现代化事业中去。”

保变电气党委不断深化对习近平总书记重要讲话精神的学习领会和贯彻落实，将提高基础研究能力水平和抓好研究成果的推广应用有机结合起来，科技成果有效转化成企业第一生产力，基础研究已经成为保变电气扩大影响力、提高竞争力、厚植引领力的强力推手。

加强国际合作，扩大影响力。保变电气主动与世界先进企业看齐，通过对标合作学人之长，有效促进了合作共赢。日前，由保变电气牵头出版的英文专著《Modeling and Application of Electromagnetic and Thermal Field in Electrical Engineering（电气工程电磁热场模拟与应用）》就是国际合作的最新案例。该书由程志光和西门子Mentor Infolytica的Behzad Forghani主任共同发起，得到中国科学出版社和德国Springer出版社的共同支持，由保变电气牵头，联合中国、日本、加拿大、德国四国六方十九位专家团队合作完成。该英文专著是对2009年出版的中文专著《电气工程电磁热场模拟与应用》（ISBN978-7-03-023561-9，由中、日、加资深专家合作，程志光任主编）的深度拓展和内容的大幅度更新，集中展现了保变电气和国际合作研发团队在面向工程电磁热场模拟关键技术和分析方法研究、TEAM P21基准族的建立和扩展、标准和非标准磁测量技术、磁-热实验研究平台建设以及大型变压器电磁热建模仿真等方面的创新性工作和取得的重要科研成果，是中国企业主导国际合作的成功实践，有效增强了中国企业在国际电工领域的话语权，有力提升了保变电气的国际影响力和品牌形象。

加持工艺技术攻关，形成“独门绝技”，提高竞争力。保变电气把推进基础研究与深化工艺攻关协同作为重要方向，加快打通了科研成果向商品转化的“最后一公里”，先进技术孕育出了市场竞争的“独门绝技”，享誉市场、保变电气独有的特高压现场组装电力变压器技术，就是其中的出色代表。在变压器行业，尤其是特高压变压器，运输难是一道世界性难题。以特高压变压器为例，重量动辄上百吨、甚至几百吨，加之超长、超宽、超高导致的体积超大，造成运载工具难找、承载路面难受、运输成本难以控制、产品性能到达目的地后难以100%保证，必须进行一系列验证试验。保变电气综合运用三维磁场计算软件，对变压器线圈以及铁心、油箱钢结构件中的漏磁和涡流损耗分布进行详细的分析计算，运用先进的电场计算软件对变压器主纵绝缘进行详尽的计算分析，掌握了特高压大容量变压器主纵绝缘布置、线圈漏磁分布的控制，产品具有损耗小、噪声低、体积小、抗短路能力强、无局部过热等显著优势，能长期安全稳定运行。这一特色技术在青豫特高压直流工程等国家重大工程中得到成功运用，成为保变电气在激烈竞争中脱颖而出的“杀手锏”。

着力“卡脖子”攻关，加快行业技术自立自强，厚植行业引领力。作为行业领军者，保变电气深知自身在攻克行业共性问题、技术难点上的责任使命，通过积极与行业内外先进力量合作，携手推动前瞻性基础研究、引领性原创成果重大突破，夯实行业可持续发展的根基，出线装置的成功研发就是这样的生动实践。受多物理场协同优化和绝缘材料研制等因素制约，出线装置成为变压器产品中极少数未实现国产化的核心组件之一，严重影响了电力工业发展和装备产业升级。针对这一环节，保变电气成立专项攻关小组，开展出线装置电场仿真分析研究，攻克绝缘设计、机械结构等诸多难题，建立了超、特高压出线装置的电、磁、力多物理场分析模型，通过大量细致的基础理论研究及仿真分析，最终自主研制成功超/特高压变压器、电抗器出线装置，并在7回特高压工程和42回超高压工程中得到推广应用，彻底打破了国外技术垄断，实现了变压器、电抗器的完全自主化研发，成为破解“卡脖子”技术难题的成功典范，项目成果荣获2018年度国家科学技术进步奖二等奖。

面向未来，保变电气表示，将继续保持“十年磨一剑”的定力和耐心支持基础研究，大力营造激励创新、宽容失败的科研生态，甘于坐“冷板凳”，勇于做“栽树人”，下好“先手棋”，努力创造更多“从0到1”的原创成果，坚决打赢关键核心技术攻坚战，为行业科技自立自强当先锋、打头阵、立新功，着力把保变电气打造成国内一流、国际知名的专精特新科技型变压器企业集团，为集团公司加快向科技企业集团转型作出突出贡献。（雷明 崔刚）