第A08版:大学

她勾勒出“碳中和”最优路径图

26岁复旦博士后王怡静入选未来女科学家计划

记者 刘昕璐 通讯员 方东妮 殷梦昊

本文字数:3609

    王怡静

    王怡静和她的导师王戎。本版均为受访者供图

    来复旦大学环境科学与工程系读博士的前四年,王怡静没有发表任何成果,她也一度陷入自我怀疑——我是不是不适合从事科研?山重水复疑无路,柳暗花明又一村。在复旦大学开放自由的环境和老师们的支持下,她慢慢沉淀下来,找到了方向。最近,凭借“基于AI技术的全球太阳能与风能发电实现碳中和的优化方案”项目,王怡静入选第九届未来女科学家计划拟支持对象。

    “这是一份莫大的鼓舞,惊喜过后,我更意识到肩上的责任。”这个26岁的复旦博士后立志在“碳中和”、清洁能源领域做出更多有意义的成果,为国家碳排放政策、电力系统升级建言献策。作为一名女性科研人员,她也希望用自己的故事告诉更多人:勇敢探索未知,勇敢做自己。

    青年报记者 刘昕璐 通讯员 方东妮 殷梦昊

    人物名片

    2024年9月,王怡静入职复旦成为一名博士后。此前,她已参与了多个国家级和上海市级项目,发表6篇SCI论文,其中包括作为第一作者在Nature上发表的一篇代表性论文。在学术道路上,她曾获得“复旦大学学术之星”“青年博士生杰出人才奖学金”,入选“博士后创新人才支持计划”、2023年度“中国气象十大科技进展”(第二完成人)。

    山重水复疑无路,柳暗花明又一村

    “一开始我从太阳能入手,后来,又转而研究风。考虑到这两种能源都有间歇性、不稳定的特点,我后来又把它们合并起来研究。”

    王怡静至今仍能回忆起见到导师——复旦大学环境科学与工程系青年研究员王戎的第一面。“那时王老师刚从北京回来,背了个很大的包,一下高铁就来到面试的教室。”王怡静本科读的是地理水文专业,当时对如何做科研还很懵懂,只是单纯对王老师的研究很感兴趣。王戎真诚分享了自己的经历。“我觉得他的眼睛里有光,是那种对科研非常纯粹的热爱。”被这种真诚与热爱打动,王怡静更坚定了在复旦走上科研路的决心。

    科研要结合国家需求来做,也要愿意为此去尝试和冒险。这是王怡静从导师王戎身上学到的重要一课。从事多学科交叉研究的王戎,曾被质疑做的研究“四不像”,还曾面临经费告急等问题。但这些困难并未能阻碍王戎。他抗住压力,坚持了下来,实现了环境地理学、地球科学、能源科学等关联信息在“碳中和”领域的集成与创新。

    受导师启发,直博期间,王怡静以交叉视角围绕二氧化碳排放开始研究,涉足大气物理、化学、经济学和计算机模拟等多领域,先后开展“中国点源和非点源排放对人口迁移的响应”等多个研究课题。

    然而,研究过程中,有的因没得出明显结论而搁浅、有的因数据指标精细程度不够而分析不出理想结果、有的则是在开展历史模拟过程中存在问题……接连的失败,让王怡静一度陷入自我怀疑。“但老师们都很好,不急着要我立马交出什么东西,而是一直鼓励我继续钻研。”她分享道。

    恰逢党支部开展主题党日活动,她对“绿色循环低碳发展”的理念留下深刻印象。和导师交流后,王怡静想试着从国家发展现状以及“碳中和”战略出发,开展清洁能源需求与规划的研究。

    王怡静从看文献开始,到清洁能源设备的安装、清洁能源数据的收集,再到在全球气候变暖的背景下,了解国家的能源系统、产业结构、技术进步、国家政策制定等因素。“一开始我从太阳能入手,后来,又转而研究风。考虑到这两种能源都有间歇性、不稳定的特点,我后来又把它们合并起来研究。”

    从零起步,点滴汇聚,王怡静在国家用电分布不均匀背景下,构建高时空分辨率的优化模型,助力提出国家未来低成本、高效用的清洁能源转型方案。同时,她还在“碳中和”的背景下探索国家太阳能、风能发展的开发潜力,以及它们能在全国不同地域所起到的经济效用。

    发光的时刻,足以抵消所付出的艰辛

    在“高分辨率的中国太阳能与风能发电时空布局的评估研究”中,王怡静首次从能源统筹角度提出了我国实现2060年“碳中和”目标的最优路径和路线图,有望解决2060年60%左右的电力需求。

    入学复旦两年半,直博生要进入中期考核。那时候,有同学已发表多篇文章,可王怡静当时还处在建模阶段,连文章还没开始写,因此倍感压力。面试环节,她介绍了过去已做的科研工作以及未来的研究规划后,老师们非但没有不让她通过,还给出“优秀”的成绩。

    “当时,老师们说我在开展的工作很契合国家重大需求,是一个很有意义的研究课题。”这些鼓励,让王怡静又自信笃定地做下去。

    在“高分辨率的中国太阳能与风能发电时空布局的评估研究”中,王怡静首次从能源统筹角度提出了我国实现2060年“碳中和”目标的最优路径和路线图,包括2767大型光伏厂、1066大型陆上风厂和11个大型海上风厂的空间点位、建造规模、建设时间、投资需求以及相应的特高压线路和储能等基础设施要求,有望解决2060年60%左右的电力需求,加快构建现代化智慧能源系统,为经济平稳快速发展提供能源保障。

    珍贵的硕果往往是慢慢积累而成的。由于对清洁能源发电了解甚少,王怡静从太阳辐射、面板倾斜度和面板转换效率等基础知识入手,解析太阳高度角、方位角等和风光发电相关的原理和评估方法;还精读上百篇重点论文并总结归纳,从重复别人的方法和代码化他人的计算过程,结合多种小时级高空间分辨率的空间地理信息数据,在此过程中不断加入自己的想法实现逐步优化,进而建立专属自己的高时空分辨率的太阳能与风能发电模型系统。

    王怡静坦言,有段时间科研出不了成果,经常和自己较劲,“经常做到凌晨两三点,情绪崩溃,哭完后,第二天继续做。”有一次,经过了很长时间的反复尝试和修改,她觉得数据结果还可以,拿给王老师看,可老师觉得还是不行。她心一沉,但手上的活儿却没停下。到了晚上,结果出乎意料地好了很多。

    那天,她特意发了条微博:“中午还觉得完全没有希望,到了晚上突然间就感觉见到光明。”科研之路上,有太多这样或大或小发光的时刻,足以抵消所付出的艰辛。

    熬过无数个日夜,2023年夏天,王怡静终于发表她的第一篇成果,也是这一年内王戎课题组在Nature(《自然》)上发表的第二篇论文,为国家碳中和提供了新的思路。

    [未来]

    不断充实自己

    把手头的项目做下去

    “之前我的研究范围是全国,现在计划拓展到全球尺度。”王怡静在这次未来女科学家项目申请书中,写下了科研计划。

    写代码、构建模型、跑数据、画图、分析数据……这是王怡静科研中的一大难点,需要反复调试。从“全国”扩展到“全球”,为了得出更令人信服的结果,地域冲突、国际合作等更多综合因素也被纳入其中。交叉研究尽管艰难,她却觉得很有意义。

    每天投入科研工作,经常到晚上12点或者更晚回去,隔天9点到10点再继续。“这是从学生慢慢蜕变为一个独立的科研工作者的过程。”王怡静感到,以前只需专注在科研这件事上就好了,成为博士后,则需要有多件事情并行。

    有些人在开始一项课题研究前,会做不少前期准备。但在王怡静这里,她觉得,计划赶不上变化,只要马上行动就好了,“从寻找文献开始,从着手揪出自己想要的数据开始,在这个分析的过程中抽丝剥茧,越来越多的问题就会慢慢浮现出来。”

    “我想趁年轻,多学习、多积累,不断充实自己。”2025年,王怡静将前往法国巴黎学习,也计划把手头的科研项目继续做下去。

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