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給電網裝上“超強大腦”

發布時間:?2019-08-18 13:21:16??作者:劉芬


1月8日,2018年度國家科學技術獎勵揭曉,清華大學教授孫宏斌領銜的“復雜電網自律—協同自動電壓控制關鍵技術、系統研制與工程應用”項目喜獲科學技術進步獎一等獎。從“坐冷板凳”到成果被廣泛應用,孫宏斌帶領他的團隊用20余年構建了“自律協同”的復雜電網AVC(自動電壓控制)技術體系,研制出世界上首套復雜電網AVC系統。該系統實現了現代電網電壓控制從人工到自動化的跨越,有力保障了我國電網安全和經濟運行,并且輸出到發達國家。

電網系統的電壓安全是一項世界性難題,電力系統負荷經常發生變化,維持其電壓安全穩定需要實時進行調節。以前各國普遍采用人工分散控制的方法解決這一問題,這種方法不僅耗費巨大人力,還不利于從全局角度協調整個電網的安全。

自動電壓控制系統可以給電網裝上一個“超強大腦”,讓它實時采集電網數據進行分析,利用有效的算法形成決策進行協調控制,使電網時刻處于最佳狀態。隨著電網日益復雜,這項技術成了越來越迫切的需求。

1995年,還在讀博士的孫宏斌在導師相年德教授與張伯明教授指導下,開始了在這一領域孜孜不倦的求索。

在復雜電力系統中實現系統級的自動電壓控制是一個重大難題?!盀榱藨獙@種復雜性,我們采取了‘自律協同’的技術路線?!睂O宏斌將這種技術路線描述為一個“蹺蹺板”:一邊是自律,一邊是協同,通過自律使控制簡化、可靠、敏捷,通過協同保證目標一致、全局最優,而他們要解決的就是如何在自律與協同之間找到那個微妙的平衡點。

如何把復雜問題簡化?孫宏斌巧妙地利用物理學知識,提出了主從分裂理論。一邊是物理,一邊是數學,二者的完美融合成了解決復雜電網問題的破題之筆,為AVC技術廣泛應用打下了堅實的理論基礎。

起初,國內并不具備將這項理論付諸實踐的相關條件,孫宏斌的研究成果有很長時間被“束之高閣”。直到2002年,對自動電壓控制系統需求迫切的江蘇電網找到了孫宏斌,希望開展合作。

理論研究和工程實踐的差距起初給了孫宏斌團隊不小的挑戰?!半娋W容不得出一點差錯,我們第一次實地進行閉環控制時晚上都不敢睡,輪班盯著屏幕?!睂O宏斌回想起在江蘇電網進行試驗時的情景說。

試驗在團隊共同努力下進行得很成功,孫宏斌團隊備受鼓舞的同時沒有停歇,馬不停蹄地開始根據發現的問題對系統不斷進行改進和升級,越來越多的國內各級電網甚至美國的電網公司都開始應用他們研發的系統。

每接手一個新項目,孫宏斌和團隊都會面臨新的問題,進而產生新的發現和思考?!暗搅爽F場之后,你會發現原來的假設或認為不存在問題的東西,反而可能最有挑戰,可能就是下一步創新的源頭?!睂O宏斌說。

孫宏斌和團隊的研究成果產生了巨大的經濟和社會效益,顯著降低了電網輸送過程中的損耗。據統計,僅江蘇電網應用他們研制的控制系統后,一年就可減少近1億度電損耗,每年節省開支近5000萬元?!爸袊娋W目前每年大約損耗3600億度電,相當于多消耗了1.5億噸煤?!睂O宏斌說,“而我們的自動電壓控制系統,不需要增加任何設備投入就能顯著降低損耗,產生‘四兩撥千斤’的效果?!?/P>

“通過自動控制技術更好地駕馭日益復雜的電網,是我們20年來一以貫之的研究目標?!睂O宏斌說,“電網中出現的新挑戰就是我們的新使命。我的導師張伯明教授當年經常教導我,搞工程學科要‘面向國民經濟主戰場,頂天立地做科研’。我現在也時刻提醒團隊中的年輕人,希望讓這樣的價值觀一代代接力傳承下去?!?/P>

《中國教育報》2019年01月11日第3版 

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