禁漫

他们将论文写在寒冷草原上

　　本网讯（王璐 李镔珂）出京向北，越群山、跨草原，便抵达位于内蒙古自治区中部的乌兰察布。这座被纳入首都两小时交通圈的城市，曾是草原丝路和万里茶道的重要节点，如今则是有效风场面积占全国十分之一的“风电之都”。此地四季分明，冬季漫长严寒，最低气温可达零下二三十摄氏度。眼下虽已是春天，但气温依旧偏低，给现场作业人员和设备稳定运行带来了挑战。这种气候也恰好辟出了一方浑然天成的“练兵场”，为储能技术在高寒环境下的迭代升级积累了珍贵的实证数据。

　　着眼于提升新型能源系统稳定性，五年前，一支平均年龄28岁的青年科研团队扎根乌兰察布一线，在禁漫 科研院“源网荷储”技术研发试验基地（以下简称“基地”），用数据与实证一步步拓展“绿色低碳、安全稳定”的电力发展空间。

▲ 三峡乌兰察布“源网荷储”技术研发试验基地(资料图片) 科研院供图

“多试试，没准就走通了”

　　2020年秋天，“双碳”成为社会热词。吴卓彦作为首批15名科研人员之一来到基地，为这一目标寻找着力点。

　　她承担的课题带着“科幻”色彩——探索未来的能源替代路线。

　　从哪儿开始？

　　“彩钢板房就是起点，那是一个做前期工作的临时实验室，雨点砸在屋顶叮叮咚咚，声响很大。”吴卓彦说。

　　由浅灰色夹芯板搭建而成的临时场地，成为团队最早的“攻坚区”。现场作业繁忙有序：集装箱整齐排布，飞轮、固态锂离子电池、钠离子电池、水系钠离子电池、全钒液流电池、磷酸铁锂电池、超级电容器等7种技术，逐一接入新型储能技术验证平台。

　　为什么要探索多种储能技术？

　　城市的霓虹、工厂的微网、远山海岛的灯火……美好生活的需求，呼唤着新型储能设备，为多元化的电能应用场景提供“定制化”方案。以飞轮储能为例，它好比“短跑健将”，能在数秒内为地铁启动注入瞬间爆发力。而吴卓彦研发的水系钠离子电池，既能给通信基站、数据中心与医院提供不间断电源，也能凭借安全性潜入煤矿井下、深海潜艇与地下堡垒，适应最严苛的环境。

　　起初，实验室测试很顺利。

　　第一条曲线出现在电脑上，吴卓彦生出一种“大干一场”的豪情。

　　然而，冬天来了。

　　电池比人更“怕冷”。尽管在实验室内，电芯在不同温度、不同状态、颠簸等条件下的性能曲线已测过上千次，但现场的动模平台上，部分电池在低温下长期运行仍表现出较快的容量衰减。

　　吴卓彦第一时间查阅了大量学术资料，可水系钠离子电池几乎没有零度以下的规模化运行数据。

　　怎么办？摆在面前的路有两条：只做小规模应用，或者改变电解液和电芯。

　　吴卓彦选择了后者，“不想治标不治本”。

　　她向中国科学院专家求教理论，牵头电解液优化方案，埋首实验室，调整成分和工艺。

　　在京、蒙、沪连起的几千公里“三角形”上跑了整整一年，历经成百上千次配方调试后，电池配方终于找到了！

　　优化后的电解液配比，让电池工作温度范围拓宽到零下20摄氏度至60摄氏度之间，系统寿命提升近一倍。她让成本低、安全性高的水系钠离子电池技术成功实现在寒冷地区的应用。该技术可为数据中心等场景提供更稳定、多元的电力保障。

▲ 水系钠离子电池储能系统近照 摄影：吴卓彦

　　科研的魅力在哪里？

　　在吴卓彦看来，有山重水复，也有柳暗花明，“硬着头皮试，失败是常态。可多试试，没准就走通了！”

　　截至目前，从彩钢板房起步的这个团队，已经孵化出5项能源领域首台（套）重大技术装备、12项国家级和省部级项目。

“又安全，又优美”

　　团队成员赵雄钻研的重心放在绿氢上。他的脚下，一条400公里长的管道将从乌兰察布通向北京，把“西氢东送”连入国家发展蓝图。

　　什么是绿氢？

　　“初中化学第一个公式——电解水生成氢气和氧气。”赵雄的解释很通俗。

　　我国氢能全年生产消费规模已超3650万吨，占全球总产量的36.6%，连续多年位居世界第一。灰氢、蓝氢由化学燃料制备，而绿氢借助可再生能源电解水获得，是真正的“零碳”循环。氢的质量能量密度约为汽油的3倍、锂电池的百倍以上——目前看来氢燃料电池是未来重卡、船舶和航空器实现零排放的重要选项。

▲ 冬雪覆盖的绿氢“制储运加”一体化综合示范项目储氢罐阵列 摄影：赵雄

　　14岁那年，他觉得这个公式很简洁，没想到20年过去，还在和它打交道。

　　赵雄的研究是从“上天”开始的——液氢是火箭二级推进剂核心成分之一。

　　但在基地的头两年，他的工作基本围绕“入地”展开：学地基怎么挖、混凝土怎么配、管道怎么铺，成了半个土木工程师。

　　原来，制氢电堆是极为敏感的大块头，外观高约一两米，核心却是微米级的膜。草原极寒下，膜内一旦结冰，会撑碎微观结构。

　　赵雄的研究横跨氢的“制储运加用”五个环节，这是一条全球都在探索的产业链路。但每个细节都是挑战：阀门要极致精密，密封圈要抗低温，管路要防沙尘……

　　严寒更是让挑战无处不在。

　　例如，高压氢气释放时，会夹带微量水蒸气，在低温下凝结成冰，他们还要采用类似于“暖宝宝”的保温防冻设备。

　　意料之外的状况不少，赵雄几乎整年都守在电堆旁。他说，很难用语言描述第一立方米氢气产出时的心情，“曲线很优美。又安全，又优美。”

　　采访中，他数次讲到国家“十五五”规划《纲要》提出，“推动氢能和核聚变能等成为新的经济增长点”。赵雄和他的团队在努力提升氢的利用效率和经济性。“我们的远景就是让‘不便宜’变成‘用得起’。”

翻过心中那座山

　　苏一博的口头禅是“我对自己有更高的要求”。2020年底，他来到乌兰察布，一干便是五年。

　　苏一博关注的是电池的“短板效应”：传统电池簇中，老化相对严重的模组会优先达到工作截止电压，整个电池簇就会停下，这是影响系统寿命及经济效益的主要因素。

　　为此，三峡科研院联合清华大学共同研发出动态可重构电池管理技术，即数字储能技术。苏一博形容该方案是“让电池量力而行，哪块电池累了就歇一歇，等别的电池赶上了再回来继续工作”——通过电池网络的动态重构，调配每块电池的出力。

　　2025年，他牵头研发的功率型钠离子电池数字储能系统通过试运行，首次将常规钠离子电池循环寿命从3000次提升至10000次，显著提升储能系统有效容量，实现降本增效。

▲ 部署在乌兰察布“源网荷储”技术研发试验基地的钠离子电池数字储能系统 摄影：苏一博

　　系统建成后，如何实现储能系统智能运维管理？

　　自主研发储能智能运维平台——这是苏一博的答案。

　　材料专业出身的他，牵头组建研发团队，调试超过二十万行代码、处理数十亿条数据，在四子王旗草原看过近三个月的深夜星辰后，储能智能运维平台在试验基地落地应用。

　　早在2024年底，我国电化学储能已成为灵活性储能方式中的重要力量。随着储能产业从政策驱动转向经济驱动，建立可靠的容量补偿机制，成为储能系统发展的趋势。“储能配还是不配、怎么运行是我们重点关心的问题之一。”苏一博说。

　　但回答好它，需要对新能源及储能技术经济特性、电力市场、财务模型、软件工具开发等具有全面了解。

　　市场自身的复杂性扑面而来，要给出经得起时间检验的储能配置方案，源于生产，回归生产，苏一博的回应是“带着敬畏心去攀登”——他带领团队对储能配置模型持续迭代数十次，积极承担山东、青海、陕西等多个地区的储能配置方案研究。

　　科研是一座又一座山，他始终带着攀上更高峰的使命感，“可能是从小打乒乓球的缘故，竞技精神就刻在了骨子里。没时间畏难，更多的是时不我待的紧迫感。”

　　编辑：高锦涛 陈晓英 卢西奥

发布日期：2026年03月25日