清华学生的阳光团队收集阳光的故事

——记清华大学第30届“挑战杯”特等奖项目“SD太阳能独立供电住宅的微电网能源管理与智能控制系统”及其团队

特约通讯员 刘瀚波 研通社记者 方文

  阳光、空气和水,是这世界上无处不在但是却是最宝贵的东西。

  在清华大学,有这样一个团队——电机系2009级本科生黄杰、赵博石、冯光雨、雷傲宇、河畅,他们收集起阳光,并用其给住宅独立供电,设计了一个智能化的太阳能住宅供电系统,他们用自己闪耀着光芒的智慧和凝聚力,充分利用了生活中最宝贵的东西——阳光,为大家设计了一个创新健康的生活环境。

图为团队合影。自左向右分别是:赵博石,黄杰,雷傲宇,何畅,冯光雨

用智慧创造的“阳光住宅”

  太阳能作为新兴的可再生能源,各种太阳能竞赛正在如火如荼的进行,其中被誉为“太阳能界的奥林匹克”的国际太阳能十项全能竞赛(Solar Decathlon, 以下简称SD)是由美国能源部发起并主办的、以建造并运行移动面积70平米左右的太阳能住宅为目标的太阳能建筑科技竞赛。自2002年开始,大赛已在美国本土和欧洲成功举办了五届,而由中国举办该赛事是2011年胡锦涛主席访美期间签署的第一个中美能源合作项目。由此可见研发高效智能的太阳能住宅已经成为从政府到社会民众的迫切愿望,成为一种必然趋势。

  在清华大学第30届“挑战杯”科技赛事中,就有这样一支队伍,他们根据SD大赛对于参赛房屋的用电要求,设计并完成了一套收集太阳能并利用其给住宅供电的高智能化电气系统。这套系统的核心理念为微电网,通过能源管理系统与智能控制系统相互协调合作共同构成整套房屋的微电网的核心部分。该系统可作为高效智能的太阳能住宅的核心组成。

  队长黄杰说,“在能源行业,使用太阳能给住宅独立发电,是一个大家一直在思考、但应用到生活中存在一定困难的想法,其中一个突出的问题就是太阳能发电的不稳定性和不连续性,白天发电量大,晚上不发电,晴天和阴天的发电量也不一样,这样一个起伏的发电量对电网是很不利的。”通过不断的学习讨论和实地考察,该项目团队针对这个问题提出了能源管理系统,通过设计6种能量流动模式,应对不同的天气和用电情况,实现了太阳能发电的稳定和高效。

  同时,在如今这个科技发展迅速的时代,人们对产品的舒适度和人性化的要求越来越高,因此,一个好的管理系统,也应该注意用户的体验。团队设计的智能控制系统为用户提供了集中控制终端(固定面板),移动终端(可用iPad或者其它电脑实现),远程终端(可用iPhone或者其它智能手机实现),分别适用于近程,家中和离家远程3种控制。即使在户外活动,只需用手中的iPhone轻松一点,家里的电器便可以根据用户的意愿随意开关,同时,智能的控制系统也会根据当天的天气情况提醒用户最适宜的用电模式。在进行最终答辩时,智能控制系统的现场展示十足吸引了大家的眼球。终端中有8种模式供用户管理全部家电,同时也可以设置各个场景模式的参数或自定义新模式,使得各个模式的设置更贴近用户使用习惯。

争论、通宵、吃饭造就的团队精神

  黄杰和团队中另外4名同学来自同一个班级,平时也是要好的朋友。 2011年9月,他们在电机系于庆广老师的指引下了解到SD大赛的情况,结合自己所学专业的特点,几个人一拍即合,决定参加“挑战杯”的竞赛。10月,“SD太阳能独立供电住宅的微电网能源管理与智能控制系统”项目团队组建完成。

图为SD太阳能独立供电住宅的微电网能源管理与智能控制系统欢迎界面及场景选择菜单

  当问到做项目期间最艰难的阶段,5名队员不约而同的说到,“在最初的两个月,没有研究经验,没有知识背景,毫无头绪,不知道如何定位的时候,那是整个项目的瓶颈期”,作为一群大三的学生,之前基本没有接触过科学研究,只能靠不断的学习和查资料来一步步了解科研方法并启发灵感。在这两个月里,他们提出过很多想法,比如追日的太阳能板、夜间抽水蓄能技术、太阳能板清洗机器人、通过编程控制储电电池等,而这样一个个看似很新颖的想法,就这样一次又一次在大家的争论中被否定。一名队员提到,在没有想法的时候,感到很困惑,也想过放弃,经常讨论到晚上七八点而忘记吃晚饭,队长无数次的东门外请客。他们互相鼓励互相帮助度过了最艰难的日子,并逐渐确定了能量管理系统和智能控制系统这两个核心概念。

  在确定了项目的核心部分之后,队员开始了实验和调试阶段。最忙的时候,他们每天都是白天上课,晚上去实验室实验。有一名女生说,她印象特别深刻是,3月份的一天,凌晨下雨夹雪,半夜12点她从寝室被叫去实验室,因为白天上课没时间,经常晚上讨论,男生宿舍1号楼的阿姨还问,为什么11点之后总有女生去活动室。在临近“挑战杯”答辩的时候,恰逢期中考试,时间很紧张,经常通宵做实验通宵做PPT。4名队员都说,通宵真的很累,但是只要有一名同学为了项目通宵,队长黄杰就一定会陪着他一起通宵,黄杰的认真和执着让这个团队更加的有凝聚力和执行。当问及既要兼顾学业还要兼顾项目是否辛苦, 黄杰说:“很辛苦,但是在这样的团队里,干活很开心。”

 图为实物展示系统。

  从他们口中,从来听不到他们称赞自己,总是听到他们互相“调侃”,并一直强调“队长请的外卖”是最强大的精神支柱。即使短短的一个小时交流时间,我都被这个团队散发的团结和青春的气息深深吸引。其实,可以想象,就是在一次次的争论中,他们明确了工作目标;在一次次的通宵中,他们更加坚持了将项目做到最好的决心;在一次次的聚餐中,他们的团队气氛越来越好,更懂得如何团结起来,以最高的执行力来完成工作。争论、通宵、吃饭这些最朴实的字眼,其实最直接描述了他们的状态。队员们坦言,最初并未想过可以获得这么大的荣誉,直到“挑战杯”特等奖答辩时,现场展示效果好的超出他们的预期。就是这样一群朴实、年轻富有激情的大三学生,在短短10个月的时间里,完成了太阳能对独立住宅供电房的设计方案,并获得了挑战杯特等奖的殊荣。

项目的未来,团队的未来

  由于该项目依托SD竞赛,2013年将在山西大同进行实体房屋搭建,为进一步提高该系统的可行性,获奖之后,他们仍会继续完善微电网系统的功能,而队长黄杰在研究生阶段,也将会继续深入太阳能独立对住宅进行供电的研究。

  由于太阳能独立供电住宅的微电网能源管理与智能控制系统的非常符合目前能源行业发展潮流,所以在进行挑战杯特等奖项目展示时,该项目获得了较多的关注。清华同方有意向为团队提供资金和资料,帮助他们分析该系统的市场可行性,也有香港的投资人表明有兴趣提供资金支持该团队创业。队员们认为,整个项目中已经搭建好的软件平台有潜力推广到独立住宅。

  队员们回想团队的点点滴滴时说到,第一次试验成功的那一刻,真的很有成就感,虽然在实验中,因为沟通不良,实验设备曾经被误拆过,因为没有经验,为了一个简单的问题浪费了很久的时间,但是正是那些困难,帮助他们对科研的全过程有了更深入的了解,懂得了如何发现问题解决问题。队长黄杰提到,在这次作为队长和其他4名队员参加挑战杯的过程中,学会了如何组织整个队伍,调动大家发挥各自特长。队员们认为,经历了从最困难的时期到最后取得比较好的成绩这个过程,心理承受能力得到了提升,以后再面对困难时,更有信心相信自己可以克服。

(清华新闻网5月22日电)

 编辑:襄 桦 

 

2012年05月22日 08:25:51  清华新闻网

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