砥礪半生磨一劍 逐夢光伏業降本增效
——記包頭市杰華太陽能研究所李杰吾

記者/楊靜

科技創新，精彩無限。近年來，從“嫦娥”攬月到“羲和”逐日，從“天和”遨游星辰到“慧眼”探索宇宙奧秘，一項項創新成果，匯聚起了科技強國的澎湃力量，也凝結為獻禮二十大激揚樂章中的最強音。偉大科技成就的取得，離不開背后一代代科技工作者們的苦心孤詣砥礪前行。內蒙古科技大學物理學教授、包頭市杰華太陽能研究所所長、中國能源學會常務理事李杰吾，就是這樣一位畢生致力于以科技創新推動強國建設的科研工作者。

作為革命烈士之后，愛國為民的紅色精神奠定了李杰吾的人生底色，也成為他此生不變的追求。1982 年起，李杰吾就投身光伏發電這一事關國計民生的前沿領域，孜孜不倦于技術攻關，三十多年磨一劍，終于在2020 年破解了光伏發電降本增效這一世界性的難題，為我國能源改革事業增添了強勁動力，也為中國躋身世界科技強國行列提供新引擎。

道阻且長 精益求精

2018年12月，“微聚光光伏系統”正式被列入包頭市“重點領域關鍵技術攻關和科技成果轉化項目”，這意味著李杰吾“實現產業化生產，造福于國家和人民”的理想終于開始落地。此后的2020 年5 月與2021 年7 月，在李杰吾主導下，內蒙古包頭與湖南新化建成3KW 與4KW的微聚光光伏發電機。實踐證明，李杰吾研發的微聚光光伏發電機，在對抗大風、嚴寒等各種極端天氣的同時，能夠做到長期免維護持續360 度準確對準太陽，可將當前各種高效光伏大組件的年發電量提高50%～70%。大規模產業化的情況下，聚光跟蹤主件的成本可降至0.7 元/W 以內。“建造同功率的光伏電站，聚光跟蹤式不僅所需光伏組件少，而且每年的發電量能夠高過以最佳角度架設的固定式35%左右，可使光伏電力成本大幅下降”，李杰吾進一步解釋道。

李杰吾

誠如李杰吾所言，微聚光光伏系統在光伏發電降本增效方面的突破令人驚嘆，2021 年，光伏專委會趙玉文與王斯成兩位專家曾極力建議李杰吾將該項目申報國家“顛覆性技術項目”，“用一套驅動就能實現雙軸高精度跟蹤，而且能夠達到超高可靠性，創新點非常多，這套技術產業化應用后，無疑會把我們國家的光伏應用水平推向新高度”，王斯成如是評價。

雖然李杰吾的聚光跟蹤光伏系統以其獨創性引領行業風潮，但其實通過聚光跟蹤技術來降低光伏系統成本的想法并非他首提。早在1979 年的美國亞特蘭大世界太陽能大會上，就有人提出這一思路，但遺憾的是，以這一思路為主導建成的高倍聚光光伏電站不但沒有實現降低成本的目的，反而比固定式光伏電站成本高兩三倍。

1982 年，包頭建成一家太陽能電源廠，但成本高達72 元/瓦。這件事引起李杰吾的注意，讓他萌生了投身太陽能科學研究的念頭，并進一步確立了“讓太陽能發電成本降到火力發電水平”的奮斗目標。值得一提的是，當時的他，正在包頭一所大專教授物理課程，而在這之前的1979 年，他曾以優異成績與深入研究15 年寫成的長篇論文《液體薄膜的力學規律與微分幾何》考取了清華大學物理系研究生，卻因為錄取通知書被當地教育部門扣留而延誤了入學。

愿景變為現實從未有坦途，然志者總在全力以赴。經過一年的周密籌備，1983 年，李杰吾與同事組成聚光跟蹤光伏課題組，全身心投入到聚光光伏系統的研發中。其間雖然取得不少成果，多次斬獲國家級榮譽，甚至還在1997 年被美國一家雜志評選為當年的“世界科學名人”，但李杰吾始終認為離自己“讓太陽能發電成本降到火力發電水平”的奮斗目標還有距離。也正是出于這一考量，1990 年到1995 年期間，李杰吾甚至兩次拒絕了國家撥款千萬元科研資金，“政府建議讓我帶頭實施國家級火炬計劃生產推廣聚光光伏系統，但在我看來，當時自動跟蹤的可靠性與光伏組件的散熱問題解決的并不理想，所以就謝絕了國家的巨額經費，先踏踏實實一步一個腳印解決技術難題才是最重要的”。

初心如磐 篤行致遠

謝絕國家千萬元撥款后，2001 年，李杰吾從內蒙古科技大學正式退休。但對他而言，退休不過意味著將實驗室從學校搬回家里，科研的腳步并沒有任何停滯。甚至為了更好的開展業務，他自籌資金成立了包頭市杰華太陽能研究所，并賣掉北京的房子作為科研經費，繼續探索大幅度降低光伏發電成本的新技術。

以前期多年的研發為基礎，再綜合世界其他國家在光伏發電課題領域遭遇的瓶頸，李杰吾的靶向目標逐漸清晰：研發一種可靠而低成本的二維自動跟蹤系統以及在十級大風下仍能運行且不需要散熱的非對稱聚光系統。此后八年間，以這一目標為導向，李杰吾相繼研制出五種樣機，攻克四項核心技術，終于在2008 年年底成功研制“非對稱聚光跟蹤光伏系統”。經檢測，新系統的發電能力可比固定光伏系統提升一倍，而產業化成本則降低20%以上，2010 年，“非對稱聚光跟蹤光伏系統”通過國家發明專利審批。

解決了單電機、單電控實現雙軸同步跟蹤后，李杰吾帶領科研團隊進一步加快從理論到技術的全面攻關。2015 至2017 年，他們將石英鐘時控變為同步衛星原子鐘的精密時控，基本消除了跟蹤積累誤差；2018 至2019 年，又達成整機在全球十級風以下地區仍保持準確跟蹤運行的創舉，實現停電期間自動復位；2018 年，他在太陽能學報發表《主動對日雙軸跟蹤物理理論》，用一個與客觀規律完全吻合的方程取代了舊天文學假想天球下的五個方程，科學且簡潔的解決了長期準確正對太陽的世界難題。

因為首次做到光伏組件每日360 度數年持續運轉并精準指向太陽，李杰吾研發的新系統被命名為“定日光伏發電機”。值得一提的是，業內專家認為，由于該系統屬于高精度雙軸跟蹤器，如果用于高倍聚光光伏系統，將能更好的發揮其高精度、高可靠、低成本優勢，有望使高倍聚光光伏產業重獲新生。

十八大以來，習總書記多次強調，“要把促進新能源和清潔能源發展放在更加突出的位置，積極有序發展光能源、硅能源、氫能源、可再生能源”。在這一理念的推動下，李杰吾在太陽能聚光跟蹤領域一系列科研成果的價值更加凸顯。據不完全統計，國內外許多大中型企業，如隆基、大唐、太原重工、保定英利以及中廣核等都對李杰吾的科研成果表現出濃厚興趣，隨著技術優勢的逐一落地，李杰吾推動光伏發電產業降本增效的人生理想終將落地開花。

從縷縷青絲到滿頭白發，近半個世紀的時間里，李杰吾全力以赴向著為光伏電力降本造夢的人生理想邁進。物有甘苦，嘗之者識；道有夷險，履之者知。從李杰吾的科研人生中，我們看到的是老一輩科研人員的精神風骨與責任擔當，而這，恰是中華民族實現偉大復興的歷史進程中最內核的驅動力。