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    青年人才風采展示
    優秀博士成長故事——孟翔:軌道交通氫能動力系統的相關研究

    優秀博士成長故事——孟翔:軌道交通氫能動力系統的相關研究

    2022-12-13

      我叫孟翔,現為西南交通大學電氣工程專業博士生。西南交通大學是一所以軌道交通見長的高等院校,十年前我機緣巧合地考入其中,一入學便被學校到處充滿著的鐵路氣息所深深吸引,自此便決定投入我國鐵路事業的建設發展中來。2016年我有幸加入學院陳維榮教授領導的軌道交通新能源技術研究團隊。多年來一直堅定地跟隨導師李奇教授開展軌道交通新型供電技術——氫能動力系統的相關研究,為我國鐵路事業的可持續發展貢獻自己微弱的力量。

      鐵路是支撐我國國民經濟發展的重要支柱。但隨著經濟的發展,大規??瓦\及貨運給國家帶來了嚴重的能源消耗和環境污染問題。尤其在“雙碳”目標提出后,鐵路系統正面臨著巨大的節能減排壓力。在這一背景下,氫能動力系統受到了廣泛的關注。2008年,我所在團隊的學術帶頭人陳維榮教授率先在國內提出并引領開展了軌道交通機車氫能動力系統的研究工作。經過十余年的研究,團隊相繼開發出了中國首輛氫燃料電池電動機車、世界首列氫燃料電池混合動力有軌電車等。在參與上述項目并深入實踐的過程中,我逐漸意識到軌道交通氫能動力系統的復雜性。首先,軌道交通機車的負載功率往往較高,甚至可達到數兆瓦以上,因此必須要采用多堆燃料電池系統作為系統的主動力源,而多堆系統又具有電、熱、氫等多能流耦合、多時間尺度、強非線性等復雜特性。另一方面,軌道交通機車也具有載荷沖擊性強、運行工況復雜多變、運行環境惡劣的運行特性。上述特性共同作用,使得軌道交通氫能動力系統當前主要存在著可靠性差、能效水平低、服役壽命短三個嚴峻的問題,阻礙著氫能軌道交通的進一步應用落地。

      而在我心中,一直堅定地認為氫能軌道交通是實現鐵路用能清潔化的重要技術路徑之一?;谏鲜黾夹g瓶頸,我大量查閱了相關國外先進資料,通過走進現場、與技術人員交流等方式,深入分析了氫能軌道交通機車的實際需求與問題。最終,綜合多年來所掌握的理論知識,近年來終于在相關領域獲得了一些創新性成果,包括:第一:提出了多堆燃料電池堆間健康狀態趨同分布式控制方法,提升了系統在復雜運行環境下的可靠性,延長了多堆系統整體使用壽命,使系統在故障及故障修復后可“即插即用”;第二:提出了兼顧燃料經濟性與動力源耐久性的燃料電池混合動力系統能量管理方法,在提升混合動力系統能效水平和使用壽命的同時,進一步結合隨機動態系統優化理論,實現了在實際復雜多變運行環境下的各動力源最佳出力配合。第三:提出了氫能軌道交通機車“源-荷”協同節能運行方法,通過探索電機-混合動力系統的制約、交互關系,實現了氫能源機車的可靠牽引控制及再生制動能量的最大化回收利用,降低了整車運行的氫氣消耗。

      通過對上述科研工作進行提煉,我在團隊的支持和導師的指導下,目前已以第一作者/通訊作者身份發表SCI/EI論文7篇,其中一區TOP期刊論文3篇;以第一發明人授權發明專利4項;參加國際學術會議并作口頭報告3次?;谝陨铣晒?,我還有幸獲得了國家獎學金2次,西南交通大學學生最高榮譽“竢實揚華”獎章1次?;谏鲜鰟撔鲁晒膭撔聞摌I項目,也獲得了中國大學生“互聯網+”創新創業大賽國家級銅獎1項,省級金獎2項。

      鐵路“雙碳”進程征程漫漫,我作為科研新人的摸索成長之路也剛剛起步。能夠有機會將個人的進步成長與國家戰略結合起來,我感到非常自豪、榮幸!日后,我還將繼續投身于偉大的鐵路事業中,踏實肯干,求是創新,為建設交通強國,早日實現鐵路“雙碳”目標而不懈努力!

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