奖项类别

科技进步奖（技术开发类）

主要完成单位

浙江大学，中国船舶集团有限公司第七一一研究所，中天海洋系统有限公司，浙江大学海南研究院

主要完成人

马皓，周晶，陈燕虎，段征，司玉林，高健，张朱浩伯，张志峰，刘妹琴

项目亮点

研制出完全自主知识产权的高效、高功率密度、高偏移适应性的海洋环境无线电能传输技术与装备，并在海底观测网、潜水器、电动船等海洋场景示范应用。

项目介绍

海洋运载装备平台的能源补给能力是制约其续航时间、作业范围及功能多样化的关键。如何实现安全高效的水下电能传输成为海洋领域未来核心技术之一，其高功率密度化与高性能控制是实现海洋装备高效、长期、稳定运行的关键。

然而，广域海洋环境的特殊性对无线电能传输技术提出了全新的挑战，主要体现在以下三个方面：1.由于海水介质呈弱导电性，海流作用对耦合线圈存在扰动，造成水下无线电能传输功率、效率低；2.随着应用场景的多样化，不同海洋装备的电压等级差异大，造成应用推广困难，充电电压无法配适；3.海水介质通信能力受限，存在大时延，造成原副边同步控制困难，不能有效充电。亟待在准确理解海洋环境特征与海水介质特殊性的基础上，突破水下无线电能传输系统中的高效高偏移容错电磁耦合优化、宽电压范围充电策略以及无通信控制等关键机理与方法。

针对上述挑战，本项目在多项国家自然科学基金、省级重点研发计划等项目支持下，以安全高效的海洋环境下无线电能传输为突破口，深入开展了无线传能“机理-方法-系统”的系统性技术研究，通过多学科交叉深度融合，形成系统端的集成应用技术。研制出完全自主知识产权的高效、高功率密度、高偏移适应性的海洋环境无线电能传输技术与装备，并在海底观测网、潜水器、电动船等海洋场景示范应用，显著提高了我国海洋装备平台的探测与作业效率。

主要创新点：

1、针对海水介质中电磁场传输衰减严重、效率低下的难题，从电磁场在多层介质中传播与衰减模型出发，以电磁感应式充电系统的最优工作频率与耦合系数的最优设计范围为突破口，提出了高偏移容错的水下无线电能传输耦合机构的设计方案，实现了充电端与航行器之间六自由度的稳定电能传输。

2、针对海洋装备电压与供电端电压差异大、不匹配的难题，提出了基于可变电感的宽电压增益无线电能传输拓扑、多频段跟踪控制策略，研发了宽电压适配水下航行器无线充电系统，实现了多电压等级的水下无线充电。

3. 针对海水介质通信存在大时延、原副边有效通信困难的难题，从无线充电系统原副边同步控制问题出发，以端网络相位自动同步控制技术为突破口，提出水下无通信自适应同步控制方法。

项目图片

潜水器无线充电改造

水下接驳盒

水下直升机

完成单位介绍及对项目的贡献

浙江大学是本项目的组织和实施单位。浙江大学电气工程学院自2016年开始，依托国家自然科学基金面上项目、青年项目，以及省级重点研发计划的强力持续支持，深入而系统地对广域海洋环境高效无线电能传输技术与装备进行了近二十年的研究，并创造性的构建了水下无线电能传输系统“机理-方法-系统”的关键技术体系，取得了一系列具有自主知识产权的创新成果。

中国船舶集团第七一一研究所是本项目的第2完成单位，具体负责了将本项目的“广域海洋环境无线充电技术与装备”应用到了电动船舶无线充电系统。基于该技术，实现了电动船舶水上高可靠自主航行与无人化高效运维。

中天海洋系统有限公司是本项目的第3完成单位，具体负责了将本项目的“广域海洋环境无线充电技术与装备”应用到了海缆监测系统、海底接驳盒。基于该技术，实现了海洋环境的长期连续监测，有助于海洋资源的勘探与开发、海洋权益的保护等。

浙江大学海南研究院是本项目的第4完成单位，具体负责了将本项目的“广域海洋环境无线充电技术与装备”应用到了潜水器海底接驳基站、潜水器无线充电系统。基于该技术，实现了海洋底部的潜水器接驳入坞与无线充电。

第一完成人简介

马皓 教授

浙江大学

马皓，浙江大学电气工程学院教授，博士生导师。浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院副院长，党总支书记。现任中国电源学会副理事长、组织工作委员会副主任、无线电能传输技术及装置专业委员会副主任。中国电工技术学会无线电能传输技术专业委员会副主任委员。浙江省电源学会副理事长、秘书长。浙江省电机动力学会常务理事。

作为负责人承担国家、省、市、企业项目和国际合作项目60余项。发表学术论文300余篇。主要研究内容包括电力电子技术及其应用、电力电子先进控制技术、无线电能传输技术、电动汽车中电力电子技术、电力电子系统故障诊断理论和方法、新型高效功率变换拓扑与控制技术、电力电子系统网络控制技术、逆变器无线并联技术等。获教育部技术发明奖一等奖1项，浙江省科技进步一等奖2项、二等奖1项，教育部科技进步二等奖1项。