今日启明星︱新一代汽轮机厂人的使命和担当 ——访上海汽轮机厂有限公司高级工程师范世望

　　范世望

　　2019年8月3日，上海市科委和启明星联谊会主办了2019年第二次启明星论坛。论坛上，来自上海电气集团上海汽轮机厂有限公司的2019级星友范世望谈到了当下正热门的垃圾处理及相关的垃圾发电带来的机遇。

　　范世望在报告中一方面介绍了当今垃圾发电领域呈现的井喷式发展的机遇，更谈到了井喷式发展下的垃圾发电业智能化运行水平低下以及对环境的影响，并由此切入了他所在的团队在智慧垃圾发电领域的探索。

　　这个题为“智慧垃圾发电的机遇和偶遇”的报告是那次论坛上引起较大关注的报告之一。吸引笔者的不仅是范世望的报告内容，还有他的神态，眉宇间、眼神中透出的光芒，那一刻让笔者有惊艳之感，并由此记住了这位在上海汽轮机厂从事研发工作的年轻人，并在两周后约访了这位让人过目难忘的星友。

　　约访范世望还有一个原因是他工作的上海汽轮机厂是上海重型工业的代表性企业之一，半个多世纪来这家企业曾创下过多项中国制造业第一的荣誉，前不久央视热播的《大国重器》中不少镜头就是取自该厂。

　　善解人意的范世望主动提出只要我们有时间，他愿意担任向导带我们参观下厂史陈列馆和汽轮机加工车间。

　　有信仰的父母成为人生重要的引路人

　　范世望1986年出生于商业氛围浓厚的浙江温州平阳县的一个经商家族，父母做五金生意 （他后来的岳父母一家也是当地人，经营家具生意） ，沉浮商海之艰难，与各色人等打交道之不易练就了温州商家守望相助、积善积德、去恶扬善的为人为商之道，或许也因为此种背景，这里相当数量的家庭有宗教信仰的传统，范家也不例外。
要说对范世望性格、人生观和价值观的形成影响最大的，无疑是他的父母。

　　世望的父母是虔诚的基督教徒，经商是没有休息日的，但在世望印象中，父亲一到固定的时间点就会打烊关店参加礼拜祷告。年少的他也会随父母参加这类活动。父母身上具有的生活有目标、人生有理想以及愿意倾注心力助困济世，凡事讲求诚信等特质，深刻影响了范世望的价值观。

　　讨论中，范世望并不讳言自己以上的生活背景，特别是有信仰的父母对自己的影响，谈到已近年迈的父母在2018年终于有机会实现他们此生的夙愿——去一趟圣地耶路撒，他非常敬佩父母这种有追求、有理想的生活。

　　当慢慢长大有了自己独立的判断后，范世望花了时间去了解不同的宗教文化及其教义，希望能在更理性、客观的审视基础上了解这些人类文化瑰宝的价值和真谛，范世望说，正是这样一种求知和好奇心成为他在日后的求学、科研攻关之路上不断探索、不断学习的源动力。

　　认定能源环境方向为求学立业之本

　　2004年，范世望以优异的成绩考入浙江大学能源与环境系统工程专业。

　　说起专业选择，范世望说就是自己知道高考成绩能被浙大录取后，他到网吧查阅资料，把浙江大学所有的专业都分析了一遍后认定生物医学和能源应该是人类未来的发展方向，这个判断放到现在来说也并不过时。他最后根据自己的分数选择了自己看好而又喜欢的能源与环境专业。

　　这个专业在找工作时很吃香，与范世望同专业的很多同学在2008年毕业后去了电厂和核电站。范世望找工作时拿到的第一个offer是在核电站做运维的工作。

　　范世望介绍说，毕业那年在核电站的工作由于薪酬高、福利好，深受广大应届毕业生的欢迎。但他最终选择了上海汽轮机厂递来的橄榄枝，是因为对上海大城市生活的向往，以及上汽厂提供的科研人员的工作岗位可以接触到很多前沿的技术，且人力资源部负责人承诺小范，在职期间，单位会支持他继续读在职研究生，所以他也就安心地放弃了继续深造的打算。

　　就这样，2008年范世望来到位于闵行、奉贤交界处浦江上游的上海汽轮机厂开始了他的职业生涯。

　　2014年到美国Echogen公司考察

　　2008年，初到上海汽轮机厂报到时，范世望或许还不太清楚这家著名国企在老一代上海人心中的地位和分量，但是他赶上了这家重型装备制造企业向数字化、智能化转型的历史机遇。

　　初到厂里的那几年小范跟着师傅，之后自己独自到国内外的用户那里提供性能试验和现场问题处理等服务，国内他去过除西藏以外的其他所有省份，国外去过约旦、土耳其、印度等国。所到的地方大多条件比较艰苦，尤其在土耳其的那段日子，其服务的区域就在伊拉克、叙利亚、伊朗和土耳其四国边界上，周围的士兵都是持枪站岗的，晚上还能够看到不远处的炮火。

　　范世望笑说自己也是冒着枪火，出去壮过胆的。

　　2013年，范世望考取上海交通大学动力工程专业的在职研究生。所谓在职研究生就是周一到周五工作，周六周日在交大上课，在差不多两年半的时间里范世望没有双休日。交大这两年半的研究生训练不仅帮助范世望从本科生、工程师向科研型专家、高级工程师转型，而且他还有幸结交了自己人生道路上的良师益友。

　　范世望的导师是一对伉俪——忻建华和叶春，他们是在涡轮机械领域有很深造诣的学者。两位老师不仅教会了他如何做科研，如何系统性地完成科研项目以及如何培养科研思维，还把自己为人处世的经验、团队和项目的管理经验都一一传授于世望。

　　每次上课前，范世望都会找到导师敞开心怀地聊聊自己的想法、工作上的问题、团队的管理和规划等等，导师在给予指导的同时也给予了他信心，这两年多的收获之大远远超出他的预期。

　　良师相助搭建国内首个新型电站试验台

　　2014年5月，范世望随公司领导到美国Echogen公司进行考察，这家公司主要研发超临界CO 2 为介质的循环动力发电设备。

　　范世望介绍，从瓦特发明蒸汽机开始，经过几百年的发展历程，大部分能源动力装备都是以水蒸汽为介质来驱动的。而超临界CO2循环技术是一种比传统蒸汽循环发电更为先进的能源动力循环方式。

　　这种新技术的研发，美国目前走在世界的前列。美国能源部（DOE）从2000年后不断资助该项技术的研发，目标是为核电站、太阳能光热发电、余热利用等研发下一代动力循环技术。Echogen公司就是处在这个领域前沿的一家企业。

　　让上海汽轮机厂人动心的是超临界CO2透平具有的优良特性： 其功率密度高，体积小，整个超临界CO2发电系统的尺寸仅为蒸汽循环系统的1/30～1/10； 由于尺寸小其成本可以大幅降低，初始投资比蒸汽循环系统低30%～40%，未来该项技术成熟，可以进一步降低该项技术的成本； 热效率高，应用于太阳能光热可提升效率10%以上； 系统结构简单，辅助设备数量少； 应用领域广，煤电、核电、风电、太阳能都可以；

　　另外由于CO2介质的特殊性（无毒，不可燃），其能源安全性也高。

　　范世望用了一个形象的比喻，如果说原来的透平设备有一间房间那么大，现在采用这种循环方式，设备就可以缩小到直径像脸盆那么小的尺寸，长度和小桌子一样长。

　　如果该项技术应用于核电站，那么一座直径约50米、高约40米的胶囊型核电站就可以供应一个中等城市的电力；应用在工业余热中，则用四辆卡车运送的电站集成化模块就可以装配成一个可以解决8万人用电的小型移动式电站。

　　可以说，这是一项颠覆性的技术，如果能实现的话，那么现有的能源结构可能会改变。

　　美国对这项技术予以了大力支持，美国宇航局（NASA）、美国通用电气（GE）等都参与到设备的研制中。

　　范世望告知，2014年他们去过的美国Echogen公司就先后得到NASA的资助以及GE和西门子等大公司的资金投入，这两年已经完成了整个试验台工程。但是在当时的国内，研究的人还很少，国家给予的支持力度也不大。

　　2019年在工业透平推介大会上介绍工业透平智能化

　　回到上海后，公司领导希望能开启自己的超临界CO2透平循环发电技术的研究工作，并让范世望带领一个小团队负责技术攻关。

　　该项技术的研究前期需要大量的试验投入，范世望虽然已掌握整个试验台的运行参数，但是要把整个系统都搭建出来还存在相当大的难度，包括试验台的设计、建设和运行。

　　在此过程中他把自己的想法和计划跟导师作了许多次深入的探讨，在对初始方案做反复修正后慢慢形成了一个可执行的方案。

　　在这期间，导师还为他带来了很多资源，包括对接相关的技术专家，以及如何更好整合这些资源，以获得来自多方的更多的支持。

　　“每次和导师聊完，我都觉得心很定。尽管当时很多人将信将疑甚至不接受这种技术，但通过这几年不断的奔走、寻找资源，跟所接触的人普及这一技术观念，中间经历了太多的波折，但这个项目终于立起来了，现在这个项目已获得足额的试验台搭建费用和样机研制费用。取得的这些成绩导师功不可没。”

　　啃下设计、系统工具研发“硬骨头”

　　到我们访问范世望的时候，他们搭建的这样一个试验台系统正在如火如荼地开展当中，“目前，我们的关键装备已在设计制造中，试验台所需要的厂房也已腾挪完，正在进行基建工作和相关设备的采购。顺利的话，我们自己的超临界CO 2 透平试验台明年就可望投入使用。”

　　所谓事非经过不知难，我们请范世望也乘这个机会谈谈拿下这项技术的难点和不易在哪。范世望介绍说： “一方面对关键的设备和零部件要求很高，这对国家的基础工业和设备制造水平是相当大的考验，国内生产的零部件要么不符合要求，要么做不出来。如果所有的设备都从国外进口集成会轻松很多，但贸易战当前，很多设备都在禁运名单中或是价格昂贵。同时我们也是希望能通过这样的大项目把国内上下游企业带动起来，生产出具有自主知识产权的设备。近两年来，国内和我们合作的很多企业也在慢慢提升，从能用、够用向高质量转变，这种转变已经导致一些国外垄断企业降低价格与国内企业竞争。”

　　范世望谈到的另一方面的不易在于试验台的设计。虽然与蒸汽作为介质的系统的工作原理一样，但是CO2为介质的设计体系与蒸汽的设计体系差异很大，有很多技术瓶颈需要攻克。

　　首先就是设计软件的开发，目前我国70%的工业系统都需要系统仿真能力，但国内没有一款这样的软件，均从国外进口。范世望他们基本上是从零开始开发系统仿真软件。

　　一开始他们提出来想自己开发时业界很多人觉得有点天方夜谭，但范世望和他的小伙伴们还是一点一点把这块“硬骨头”啃下来了。

　　2014年到2018年，范世望完成了设计工具的自主研发，并在原来的基础上做了升级，形成了能适应CO2介质的软件系统。

　　不仅如此，他还进一步扩展到企业里其他系统工具，用自己研发的软件工具替代了原来引进的一套软件工具，就目前的运行情况来看是可行的、靠谱的。

　　“原来只是想解决CO2系统仿真计算的问题，结果解决了仿真体系的自主创新建设问题，这套设计工具现在已成为企业的核心竞争力。”范世望自豪地说，“现在领导希望进一步把现有的整个设计体系都实现自主化、自动化和智能化。”

　　如果这些技术难题都攻克下来，那么预计到2023年，上海汽轮机厂就能够作为CO2循环发电的核心设备供货商，通过与其他部件的搭配就能形成一个个可移动的发电站。

　　范世望说，未来的目标是能早日进入超临界CO2循环发电领域核心设备全球供货商和系统集成商的第一梯队。

　　智能化服务推动转型升级

　　除了以上传奇性工作外，范世望还担任了上海汽轮机厂新成立的产品数字化研究所的负责人。 （这个研究所的任务是落实产品数字化转型以及智能运维、智能设计方面的研究。） 在范世望看来，数字化是智能化的基础，所有的智能化都与数据有关，有数据且数据能流动才会有自动化再到智能化。

　　范世望的启明星课题就是研发智能电站，他以智能手机为例解释说，

　　智能手机的核心是有各种APP的应用，以满足不同的需求，如果把智能手机的模式复制到电站上，理论上就能实现电站现场的各种智能化应用。

　　本着这一理念，范世望带领团队今年在河南焦作沁阳一个1 000 MW的火电站现场安装了一个大型“手机”，该电站运行的所有数据都存储在这个“手机”里，现场演示效果表明，通过加载各种应用就可以随时了解汽轮机关键部件的实时寿命；数据导入后能计算出最优运行方式；数据异常时根据数据库里的案例，及时找出问题进行维修，甚至在没有出现问题时就能告诉你可能会出现哪些问题。

　　显然，这样一种实时监测、提前预警、智能化调整的动态运维系统能够大大提高工作效率和经济效益，也能使客户的满意度更高。

　　可以说，这是未来智慧电站的一个雏形。

　　以垃圾发电为契机，推动制造业升级

　　范世望介绍，智能化服务的另一个应用场景是垃圾发电。

　　由于国家在生态文明建设方面的整体考虑，今后垃圾焚烧将取代填埋成为垃圾处理的主要方式，加上这方面的政策刺激，今年的垃圾焚烧发电呈现井喷式发展。

　　目前我国的垃圾电站有400多座，2019年将新建400座，五年内计划再新增上千座垃圾发电站。

　　一方面垃圾电站建设如火如荼，另一方面垃圾发电的效率却很低（热效率只有30%左右），仍是制约整个行业的瓶颈。

　　通过范世望他们的系统技术创新和智能化手段可以将原来的热效率提升10%，但是由于国家在垃圾处理方面有补贴，因此垃圾处理企业并不愿意再出钱去做智能化升级改造。于是，上海汽轮机厂正在探索新的商业模式，为垃圾发电助力，主要通过两种方式实现智能化升级： 一是合同能源管理方式，公司提供新设备，采用电量收益分成模式；

　　二是对于在役的设备，通过就地部署一套装载智能运维功能模块的软硬件设备，实现效率和服务的显著提升。

　　如果这样的商业模式能走通的话，今后这些智能化服务将会扩展到其他行业，上海汽轮机厂也将实现从设备供应商到能源系统服务商的转型。

　　如今，把桂林阳朔打造成一个垃圾发电的示范基地的大型项目正排上日程，不久的将来，阳朔的垃圾发电站将为这个著名旅游景点再添一处标志性景观和科普教育基地，带给人们关于智慧垃圾发电的全新理念。

　　看好范世望，看好新一代上海汽轮机人

　　差不多三个小时的时间里，范世望让我们大致了解了他和他的团队在传统电站向效能更高的新型CO2介质循环能源动力系统转型，并带动工业软件的自主化进程和推动智慧垃圾发电及电站智能化升级等等方面卓有成效的创新故事，细细想来真是干货满满，稍加铺陈，以上所述的每一个故事都可以成为一个生动的创新案例。

　　听着这些变不可能为可能的故事，望着气定神闲中娓娓道来的范世望，笔者又一次感受到一个有信仰、有追求、想做事又能做事的年轻人能焕发出多大的能量！

　　采访结束后，范世望带我们参观了上海汽轮机厂的企业文化中心和汽轮机生产制造车间，这里也是中央电视台制作的高清纪录片《大国重器》的取景拍摄场地。

　　高达数十米的厂房，许多工位上都有巨型机床在加工部件，行车在吊装加工部件，更多的汽轮机部件在装箱，工人不多，车间里没有机油味道，更少见油腻。

　　轮机总装车间

　　任何一个想要感性知道如今的装备制造业现状，想感受工匠精神的人建议可以来这里感受一下。而我们从上海汽轮机厂的发展中看到了这家60多年来秉持践行“精益求精、一丝不苟”为立业之本的大型国企的奋进之路。如今，这样一种企业理念传承到了更多像范世望这样的年轻的上海汽轮机人身上。

　　通过以上范世望的采访，相信大家会认同：上一辈汽轮机厂人的工匠精神不仅会得到传承与延续，而且将被赋以更多的具有当今时代创新的内涵。

　　看好范世望，看好新一代上海汽轮机人。

　　本文选自《世界科学》杂志2019年9期“今日启明星”栏目。