“自动电压控制”是一道世界难题

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传记

孙宏斌,1969年出生于浙江台州,清华大学电气工程与应用电子技术系教授、博士生导师,全国教学名师,教育部“长江学者”,享受国务院特殊津贴专家,电气电子工程师学会(IEEE)会员,工程技术学会(IET)院士,国家杰出青年科学基金获得者,国家“万人计划”科技创新领军人才。 2018年获得国家科学技术进步奖一等奖。

一座座输电铁塔矗立在天地之间,就像钢铁巨人伸出巨手托起特高压电网,一路走遍中华大地的山河。 4000米的海拔差忽高忽低,零上80摄氏度的温差忽冷忽热,自然风电、光电输入忽强忽弱……这一切都让控制电压成为一种考验。全球问题。

改变电压控制的手动操作,为我国极其庞大复杂的电网配备“超强大脑”,清华大学电气工程与应用电子技术系孙宏斌教授及其团队做到了! 他们历时27年苦苦完成的“复杂电网自主——协同自动电压控制关键技术、系统开发及工程应用”项目,让“自动电压控制”成为现实。 1月8日,他们光荣地站在领奖台上,荣获国家科学技术进步奖一等奖。

攻坚克难,二十七年磨剑

1月23日下午,记者在清华大学西主楼一层办公室见到了孙宏斌教授。 50多岁的男人眼里总是带着微笑,举止优雅谦虚,听到夸奖就会尴尬地低下头。

长期以来,在我国,为了维护系统电压的安全,控制中心调度员必须每天24小时监测全网各节点的电压。 一旦发现异常,他就会逐级拨打电话,下达调整指令。 然而,随着时代的发展,这种“傻功夫”不仅消耗大量人力,而且随着电网规模的扩大,实施起来也越来越困难。

“特别是在经济发达、用电量大的地区,电力是从远处输送来的,就像瀑布注入深潭,很容易形成电压‘凹陷区’。如果这样的凹陷区遭遇突然故障, ,就会像推倒多米诺骨牌一样,很容易引发连锁性大面积停电。” 孙宏斌举了个例子,无论是美国、加拿大的“8·14”大停电,还是希腊大停电,还是波兰大停电,背后都是电压不稳定在作怪。

如何解决这个全球性问题? 孙宏斌团队提出为电网配备一个“超强大脑”——电压自动控制系统。 系统可以实时采集电网数据进行分析,利用有效算法形成全局决策,自动闭环控制无功、调压设备,使电网时刻保持在最佳状态。

“使用主义”恐怕行不通。 进入21世纪以来,我国总装机容量从2000年的3.2亿千瓦跃升至2015年的15.08亿千瓦,一年新增装机容量几乎与英国持平。 它需要一条以前从未走过的路。 过了马路。

27年前,还是博士生的孙宏斌在导师项年德教授和张伯明教授的指导下开始涉足这一领域。 团队决定采用“自律协作”技术。 就像“跷跷板”一样,一方面是自律,让各个电网节点“严于律己”;另一方面是自律,让每个电网节点“严于律己”。 另一面是协作,让各个电网节点“默契配合”。 “我们正踩在自律与协作之间最难的点上,我们必须找到那个微妙的平衡点。” 孙宏斌说道。

“主从分裂理论”这种物理与数学的完美融合,成为解决复杂电网问题的突破口,为自动电压控制技术的广泛应用奠定了坚实的理论基础。

在采访孙宏斌时,他多次提到自己的团队,脸上充满喜悦和自豪。 是一支传承工作、精诚合作的团队,共同取得了令人瞩目的重大成果。

吴文川,清华大学电气工程系教授、电力系统研究所所长、国家杰出青年科学基金获得者。 他谦虚地这样解释自己的工作:“科学研究本身就是一个非常艰苦的过程,就像农民种地一样,有播种、有耕耘、有收获。”

郭庆来,清华大学电气工程系副教授,教育部“青年长江学者”,国家杰出青年科学基金获得者。 仅在江苏电网的一个项目中,他就在机房呆了近三年,“几乎没有人说话”。 但他很满足,因为当别人还在用模拟数据时,他已经获得了第一手的现场数据。

王斌是清华大学电气工程系的高级工程师,也是团队中的“勤奋小伙子”。 他每年旅行的时间超过320天。 婚礼前一天才到家,婚礼结束后又赶回会场。 如今,他深入参与全国20多个省级电网公司自动电压控制系统的研发和工程实施,足迹覆盖全国六大区域电网。

葛怀昌,清华大学电机系博士后。 作为一名“90后”,他牢记孙老师的叮嘱,“博士生是否合格,要看他能否在某一特定领域走在世界前列”。 他决心将团队精神传承下去。

热爱科学研究,为人正直

但考虑到先进技术,31岁的孙宏斌被拒绝了。 当时国内条件还不具备。 即使上门推销、“推销”,也有电网公司“看不懂”、有的“用不着”。 一句话:“不感兴趣”。

“自动电压控制”是一道世界难题 孙宏斌 电网 电压 科学 清华 第1张

丢失的? 孙宏斌认真地告诉记者:“我觉得这很正常,几乎所有的新技术都要耐得住寂寞。” 他想了想,强调:“这是国家发展的需要,板凳上必须有人坐,也必须有人走。” 进行目前看来无法实现的前瞻性研究。”

除了专业书籍,孙宏斌从小最喜欢看的书就是金庸小说。 “我一遍又一遍地读它们,我感到无尽的快乐。” 当读到郭靖的《大侠报国为民》时,这个在浙江台州长大的男孩就迷上了。 他心潮澎湃,看得入迷。 他对自己的家庭和国家充满了自豪和感情。

“作为一门工科学科,我们应该瞄准国民经济主战场,诚信搞科研,天天想着在哪里发表论文是不行的!” 这是他当时的导师张伯明教授的教导。 现在,孙宏斌谆谆告诫自己的每一个弟子。

坐了两年的架子,机会终于来了! 2002年,江苏电网急需电压自动控制系统。 他们寻找了其他研究机构,但没有人出面,孙宏斌就接受了挑战。

那一刻,至今让孙宏斌回想起来都心有余悸:在江苏电网调度控制中心的机房里,孙宏斌和队员们的神经异常紧张。 毕竟理论和实践是有差距的。 控制中心测量的电压与实际电压存在误差。 如果贸然调整,就会因电压超出合理范围而发生事故。 “用电速度非常快,容不得半点差错,全局闭环控制会带来什么后果?会不会有什么意想不到的安全隐患?” 孙宏斌和他的队员们日日夜夜不敢合眼,轮流盯着屏幕。

当我亲眼看到控制指令输入电网系统,设备如期达到预期效果时,整个机房沸腾了! “那一刻的成就感我一生都不会忘记。” 郭庆来仍感慨万千。

随着大规模风电的发展,需求越来越迫切。 “孙老师,快过来!这里警报声大作,电压像鞭子一样舞动,风力发电机像小胡萝卜头一样纷纷离开电网。” 2011年的一个晚上,孙宏斌拿起电话,询问某电网公司的调度员,电话里传来了局长焦急的声音。 就在两年前,这位所长还坚信自己的电网是“铁板一块的,接入那点风电是没有问题的”。

近年来,孙宏斌几乎没有周末和节假日。 我心脏有问题,所以只愿意在元旦申请住院,就是因为这样不会耽误工作。 当年,他从控制系统站点就再也没有回来,女友差点以为他失踪了; 现在他平均每天工作十二、十三个小时,半年来他的手机记录了1447项工作任务。 同事和学生经常在深夜收到他的消息。 两点发微信和邮件。

如今,孙宏斌团队的自动电压控制系统控制着全国81%的常规水火电机组和55%的风能、太阳能电机组,并负责全部17个交直流特高压的近区电网电压控制。 ——已投入运行的高压线路。 对我国电网安全发挥着重要作用。 在运行、节能减排、大规模采用可再生能源等方面取得了巨大的经济效益和社会效益。

“我国电网每年损失电量约4000亿千瓦时,相当于四个三峡发电厂一年发电量的损失。” 孙宏斌表示,通过自动电压控制系统,无需额外的设备投资即可显着降低损耗。 仅在江苏,每年就可节省电力近1亿千瓦时。

育人,“教书为先”要牢记在心

1月8日,孙宏斌在人民大会堂接受了沉甸甸的“国家科学技术进步奖一等奖”证书。 孙宏斌最先发来这个好消息的人,就是他从小到大的老师。

生长在教师家庭的孙宏斌觉得,当一名教师、一名好教师是他一生的价值追求。 “这不是一个人所能完成的,只有每一代人的成长,才能实现中华民族伟大复兴的中国梦。”

28岁那年,学校急需补充教师。 博士毕业后,他决定放弃出国,留下来。 当他第一次站上讲台时,他生怕耽误了孩子们。 并不是说没有困难。 科研任务重,我刚刚开始教学。 我应该关注哪一端? “张伯明教授给了我四个字——‘教学第一’!” 孙宏斌暗下决心,把教书育人作为自己的第一学术职责。

“我喜欢演讲,一上讲台就兴奋不已。” 孙宏斌说道。 在容纳120人的阶梯教室里,孙老师总是喜欢沿着台阶走到学生们面前。 他一节课可以走路20多次。 “虽然出了很多汗,但是效果还是不错的!” 他带着骄傲的笑容说道。

孩子们不知道,孙老师已经教这个班22年了。 每教学2小时,他还要准备6小时。 “只有肚子里的东西多于所说的东西,讲课才能生动!” 孙宏斌坚信激发孩子的积极性比什么都重要。 经过他大刀阔斧的改革,《电力系统分析》现已荣获国家教学成果一等奖,被评为“国家精品课程”,孙宏斌也被评为“全国教学名师”。

多年来,孙宏斌经常做两个梦:当他还是学生的时候,他经常梦见下课铃响了,试卷没有做完; 当了老师后,他经常梦见自行车链条脱落,上课迟到。 “教书育人是我的核心,上课是‘天下第一大事’,我对此很痴迷!” 他是这样解释的。

对于讲课这一“头等大事”,孙宏斌无论出差到哪里,只要第二天有课,他都会想尽办法赶回来。 他无数次深夜凌晨出行。 2003年,他的母亲病重,临终前打电话给他。 她得知儿子正在上课。 反而是当了一辈子老师的老母亲安慰他先好好讲课。 当孙宏斌下课赶回家乡时,母亲泪流满面,说不出话来……

即使是本科生一个100人的班级,孙宏斌仍然要抽出时间去学生宿舍谈心,而且一坚持就是十几年。 “在我眼里,即使是成绩最低的学生,也同样优秀。” 他笑着讲述了一个博士生沉迷网络的故事。 怎么能“把他拉回来”呢? 孙宏斌决定用挑衅的方式,将一个非常重要的科研项目交给他。 结果,项目失败了! “失败一次没关系,但希望你不要因为同样的原因再次失败。” 孙宏斌耐心指导。 这一次,学生听了。 他不仅顺利毕业,工作后还荣获“突出贡献奖”和“先进工作者”称号。 这值得么? 很多人都觉得投资太多了。 孙宏斌反问:“项目重要还是人重要?如果允许年轻人失败,他们的岁月还很长。”

如今,在孙宏斌的带领下,一批又一批的学生已成为教授、副教授。 有的获得国家技术发明奖,有的获得国家杰出青年科学基金,有的被评为教育部“青年长江学者”。 站在教书育人的平台上。 “这是我们团队的传统,就是指导、指导。” 孙宏斌一脸的高兴和自豪。

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