传统化石能源的开采利用，大大改变了人们的生产生活，但同时也带了环境恶化和能源短缺问题。能源低碳转型攸关国计民生，随着我国“双碳”战略的提出，建设以新能源为主体的新型电力系统是实现“双碳”目标的重要途径，抽水蓄能是目前最经济有效、最具大规模开发价值、寿命期最长的电力调节系统，被称为新能源的超级“充电宝”。可变速抽水蓄能技术作为契合新型电力系统建设、促进新能源消纳的新手段，成为全球抽蓄领域发展的新方向。

武汉大学水利水电学院博士后副研究员赵志高，他就主要从事可变速抽水蓄能技术、水电灵活运行与蓄能调控、水电机组健康评估与故障诊断等研究，他立足于国家重大工程需求和国际研究前沿，通过创新可变速抽水蓄能技术，打破了国外可变速抽蓄技术枷锁，助力大型变速抽蓄设备的国产化进程。与此同时，他还积极推广研究成果转化生产力，实践应用助力推动产业升级，为我国抽水蓄能电站的发展贡献了科研力量。

开拓创新 冲破垄断

什么是抽水蓄能呢？这是一种储能方式，它利用水作为储能介质，通过电能与势能相互转化，实现电能的储存和管理，它能够提供电网级别、超大容量的储能。与其他储能形式相比，抽水蓄能是目前最经济、最高效的一种储能方式。预计至2030年，我国抽蓄装机将翻两番达1．2亿千瓦，支撑约12亿千瓦的新能源消纳，形成万亿级产业。

在这其中，可变速抽蓄技术凭借更宽的运行范围、更快的响应速度、更高的运行效率成为全球抽蓄领域的发展新方向，然而这项技术被国外极少数公司垄断。受国外技术封锁，我国暂无已投运的可变速抽蓄电站，其面临的主要问题是：设备靠进口、调试无经验、运行缺策略，协联调控背后的动态响应机理亦不明晰。“如何研制大型可变速抽蓄机组”被列入中国科协2022年十大产业技术难题之一。在此背景下，赵志高围绕“可变速抽蓄机组动态响应与协联控制”国家工程需求，开展了实验方法创新、运行机理揭示、协联装置研发等研究。

在科研中，赵志高创新了变速抽蓄机组动态特性模型实验方法，他作为技术负责人搭建了国内唯一的变速抽蓄物理模型实验平台，并且开展了上千组实验探求了变速抽蓄系统输出响应（水头－功率）与控制参量（最优转速－最优开度）的空间映射关系，解决了国内变速机组无数据支持和运行参考难题。

针对变速机组安全稳定运行问题，赵志高结合自己对变速机组实验平台运维经验，公开了八类异常运行测试基准集，并提出了一种通用的水力－机械异常状态检测框架，涵盖了信号采集、特征提取和模式识别三个阶段，经实测诊断成功率达到90％以上，有效推动了抽水蓄能电站的运维数智化升级，该框架曾成功诊断了2023年12月份变速机组转轮碰磨故障。唐任远院士在《瞭望》杂志专访中评价到：“我国首座可变速抽蓄机组实证平台将为我国首批可变速抽蓄电站的设计、建设、运行提供基础性支撑。”

与此同时，他还揭示了水头和功率波动下变速抽蓄系统耦合振荡机理，剖析了实验发现的水－机－电共振新现象，通过探究振动能量在各子系统间的传递路径，他提出基于总体矩阵理论的调压室布置优化方法，并且给出了东南沿海海水抽蓄电站波浪振幅设计保证值。明晰了协联调控过程中系统动态响应机理，提出了变速演化方程诠释了变速运行“迁移三角形”新规律，该规律解决了转速与入力的理论“三次方”关系在定扬程条件下的失配难题，具有工程普适性，对于机组运行具有重要意义。

协联装置是变速抽蓄机组的核心控制装备，可类比“大脑”实现“手”（调速器）和“脚”（变流器）的协调动作，但是受国外技术封锁，全工况协联顺控实时寻优技术成为我国没有成熟变速协联控制设备的“卡脖子”难题。对此，赵志高提出了双变量网格数字协联方法，研发了集协联寻优、主控模式切换策略的协联控制装置，实现了国内首个双馈变速抽蓄系统样机并网运行。该装置目前应用于南网储能公司硬件在环中试平台，节约了测试成本；应用于东方电机国产化样机控制系统，解决了因协联策略失配导致的变流器设备“爆管”难题。

赵志高在实验基地留影

成果落地 引领未来

劳动出智慧，实践出真知。赵志高始终秉承着科技要为社会服务创造价值，多年来，他坚持产学研深度融合，并为此积极推动科研成果落地应用，推动产业发展。

迄今为止，赵志高主持了包括中国博士后博新计划、国家自然科学基金青年基金、联合基金重点项目课题等国家级项目、湖北省基金面上项目、博士后基金面上项目、西藏自治区清洁能源科技重大专项课题等纵向项目6项。他还与国家电网、东方电气、南方电网开展产学研合作，主持了海水可变速抽蓄电站、国产化可变速机组性能验证及国内首台套变速机组控制设备研究等项目5项，极大加速了变速机组设备国产化研发进程。

基于以上成果，赵志高以第一发明人授权国际专利1项、国内发明专利5项。在理论著述方面，赵志高亦笔耕不辍，截至目前，他总共发表了期刊论文60篇，近5年来，以第一／通讯作者在能源领域顶刊Applied Energy、Energy Conversion and Management、Energy，以及《水利学报》等发表论文24篇（中科院1区TOP12篇）。在社会职务方面，赵志高目前担任IEC／TC4／WG36（水力机械专委会）国内对口工作组成员；担任核心期刊《可再生能源》《油气与新能源》两个中文期刊的青年编委，以及《水电与抽水蓄能》期刊和Energies期刊特约主编；同时，他长期担任Applied Energy、Journal of Cleaner Production、电网技术等数十家期刊的审稿人。由于这些优秀成果和突出贡献，赵志高屡获殊荣，如获得中国水力发电科技进步一等奖、中国电工技术学会科技进步二等奖等。

此外，赵志高还积极促成了中国电力工程顾问集团与武汉大学签署了“2023－2025年度储能工程公司抽水蓄能项目可研阶段计算分析专题”合作项目，11个专题共带动20余位教授的科技创新成果落地推广，为本校水利水电学院学科发展贡献了力量。

赵志高带领本科生参观实习

单丝不成线，独木难成林。取得科研成果的同时，赵志高深刻认识到，如若要取得更多更大科研成果，离不开一代又一代科研学者在继承的基础上不断创新，谱写新篇、开创未来。良好的传承是科研事业取得大成的重要条件，所以做好教学工作与科研本身一样重要。从教以来，赵志高先后指导本科生获第八届全国大学生水利创新大赛特等奖；第十六届全国大学生节能减排全国三等奖；他还指导了武汉大学国家级大学生创新创业训练项目并顺利结题等等。

科研道阻且长，吾辈行则将至。当前我国正处于能源绿色低碳转型发展的关键时期，赵志高作为抽水蓄能科研道路上永不懈怠的探索者，他正在以梦为马、行远自迩，栉风沐雨、砥砺前行。未来，他将在自己的科研领域中开辟出一条更加宽阔的道路，为双碳目标实现贡献自己的力量。

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