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为电网装上“超强大脑”
发布时间:2019-02-14 来源:人民日报

  

孙宏斌在工作中。苑 洁摄

  位于福建省莆田市平海湾的风力发电场。

  新华社记者 张国俊摄

  人物小传

  孙宏斌,1969年生于浙江台州,清华大学电机工程与应用电子技术?#21040;?#25480;、博士生导师,国家级教学名师,教育?#20426;?#38271;江学者”,享受国务院特殊津贴专家,美国电气和电子工程师协会(IEEE)会?#20426;?#33521;国工程与技术学会(IET)会?#20426;?#22269;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。

  

  一座座输电铁塔耸立天地之间,仿佛一个个钢铁巨人,伸出巨手擎起特高压电网,一路穿山过川,行走在幅员辽阔的中华大地。4000米的海拔落差忽高忽低,零上零下80摄氏度的温差忽冷忽热,受制于自然的风电、光电输入忽强忽弱……这一切让控制电压成为一道世界难题。

  改变电压控制的人工操作,为我国极为庞大而复杂的电网装上“超强大脑”,清华大学电机工程与应用电子技术?#21040;?#25480;孙宏斌和他的团队做到了!他们披肝沥胆27年完成的“复杂电网自律—协同自动电压控制关键技术、系统研制与工程应用”项目,让“自动电压控制”成为现实。1月8日,他们光荣地站上了国家科学技术进步奖一等奖的领奖台。

  攻坚,二十七年磨一剑

  1月23日下午,记者在清华大学西主楼的一层办公室里,见到了孙宏斌教授。今年50岁的他眼睛总含?#21028;Γ?#20754;雅而又谦和,听到称赞,他会不好意思地低下头。

  我国很长一段时间里,为了维持系统电压安全,控制中心调?#20173;?#35201;24小时监视全网各节点电压,一旦发现异常,就逐级拨打电话发出调节指令。可随着时代发展,这种“笨功夫”不仅耗费大量人力,眼见电网规模日益扩大,也越来越难以执?#23567;?/p>

  “尤其是经济发达、用电量大的地区,电从远方输送过来,就像瀑布注入深潭,容易形成电压‘凹陷区’。这种凹陷区如果遇到突发故障,就像推倒多米?#20498;?#29260;,容易引发连锁的大面积停电事?#30465;!?#23385;宏斌举例说,不论美加“8·14”大停电,还是希腊大停电、波兰大停电,背后都有电压失?#20173;?#20316;祟。

  如何?#24179;?#36825;个世界性难题?孙宏斌团队提出,给电网装上“超强大脑”——自动电压控制系?#22330;?#35813;系统能够实时采集电网数据进行分析,利用有效的算法形成全局决策,自动闭环控?#33670;?#21151;和电压调节设?#31119;?#20351;电网时刻处于最佳状态。

  “拿来主义?#31528;?#24597;行不通。进入21世纪以来,我国全国装机总容?#30475;?000年的3.2亿千瓦一举跃升到2015年的15.08亿千瓦,一年的新增装机容量?#22270;?#20046;与英国全国相当,需要蹚出一条前人从未走过的路。

  27年前,还是博士研究生的孙宏斌,就在导师相年德教授、张伯明教授指导下,开始涉足这一领域。团队决定,采取“自律协同”技术。如同一个“跷跷板”,一边是自律,让各个电网节点?#25226;?#20110;律己”;一边是协同,让各个电网节点“默契配合”。?#25300;?#20204;正是?#20173;?#33258;律和协同之间最难的地?#21073;?#35201;找到那个微妙的平衡点。”孙宏斌说。

  “主从分裂理论”,这一物理学和数学的完美融?#24076;?#25104;为解决复杂电网问题的破题之笔,为自动电压控制技术的广泛应用打下坚?#36947;?#35770;基础。

  采访孙宏斌时,他一再欣喜而骄傲地提起他的团队,是这支薪火相传、精诚合作的队伍,共同取得令人瞩目的重大成果。

  吴文传,清华大学电机?#21040;?#25480;、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:“科研本身就是很艰苦的过程,跟农民种地类似,也是播种、耕耘、收获。”

  郭庆来,清华大学电机系副教授、教育?#20426;?#38738;年长江学者”、国家?#21028;?#38738;年科学基金获得者。仅江苏电网一个项目,他就在机房里待了近3年,?#20985;?#20046;找不着人说话”。但他很知足,因为在其他人?#25925;?#29992;仿真数据时,他已经拿到了一手的现场数据。

  王彬,清华大学电机系高级工程师,团队里的“拼命三郎”。他一年出差320多天。结婚只提前一天到家,婚礼结束就赶回外地现场。如今,他深度参与了全国20多家网省公司的自动电压控制系统研发和工程实施,足迹遍布全国六大区域电网。

  葛怀畅,清华大学电机系博士后。“90后”的他牢记孙老师的叮嘱,“一个博士生是否合格,就看他能否在细分领域做到世界?#27573;?#26368;前沿”,他决心把团队精神传承下去。

  豪情,顶天立地做科研

  可怀揣着先进技术,时年31岁的孙宏斌却吃了“闭门羹”。当时,国内条件不具?#31119;?#21363;使上?#21028;?#20256;“推销”,有的电网公司“听不懂”,有的“用不了”。一句话:“不?#34892;?#36259;”。

  失落吗?孙宏斌认真地告诉记者:?#25300;?#35273;得正常,几乎所有新技术?#23478;?#32784;得住寂寞。”他想了想,强调道:“这是国家发展需要,必须有人坐‘冷板?#30465;?#20063;必须有人去做看似当下还用不上的前瞻性研?#20426;!?/p>

  除了专?#20979;?#31821;,孙宏斌?#26377;?#26368;爱读的是金庸小说,“反复重温,喜之不尽”。当读到郭靖的“侠之大者,为国为民”,这个?#26377;?#25104;长于浙江台州的男孩痴了,心潮澎湃,悠然神往,为那份万丈豪情,更为家国情?#22330;?/p>

  “作为工程学科,就是瞄准国民经济主战场,顶天立地做科?#23567;?#22825;天琢磨自己的论?#33041;?#21738;儿发表,那不行!”这是导师张伯明教授当年的教导,如今,孙宏斌语重心长地嘱咐自?#22909;?#20010;弟子。

  “束之高阁”两年,机会终于来了!2002年,江苏电网迫?#34892;?#27714;自动电压控制系统,他们找过其他研究机构,可无人“揭榜”,孙宏斌接下了挑战。

  那一刻,让孙宏斌至今想来心惊肉跳:江苏电网调度控制中心机房里,孙宏斌和团队成员的神经紧绷到极点。理论和?#23548;?#27605;竟存在差距,控制中心测出的电压和?#23548;?#30005;压存在误差,如果贸然调整,就会因电压超出合理?#27573;?#24341;发事?#30465;!?#30005;的速度非常快,容不得出一点差错,全局闭环控制后果是什么?有没有意?#29616;?#22806;的安全隐?#36857;俊?#23385;宏斌和团队成员几天几夜不敢合眼,轮班盯着屏幕。

  当亲眼看到控制指令输入电网系统,设备按照预想达到理想效果时,整个机房沸腾了!“那一刻的成就感,这辈子都忘不掉。”郭庆来仍然心潮难平。

  随着大规模风电发展,需求越来越迫?#23567;!?#23385;老师,您赶紧过来吧!我们这儿警报大作,电压像皮鞭一样舞动,风机跟小萝卜头似的一个接一个离开电网。”2011年的一个晚上,孙宏斌接起电话,某电网公司调度主任焦急的声音传来。而就在两年前,这位主?#20301;?#22362;信自己的电网“铁板一块,那点风电接进来没问题”。

  这些年,孙宏斌几乎没有周末?#22270;?#26399;。?#33041;?#20986;了问题,只肯大年二十九申请住?#28023;?#21482;因这样不耽误工作。当年的他在控制系统现场一去不返,女朋?#20005;?#20123;以为他失踪;现在的他平均每天工作十二三个小时,?#21482;?#21322;年即记录了1447条工作任务,同事和学生经常收到他深夜一两点发来的微信和邮件。

  如今,孙宏斌团队的自动电压控制系统控制了全国81%的常规水火电机组与55%的风光机组,承担了已?#23545;?#30340;全部17条交?#32503;?#29305;高压线路近区电网电压控制,在我国电网安全运?#23567;?#33410;能减排和大规模可再生能源接纳等方面取得巨大的经济社会效益。

  “中国电网每年损耗电量约4000亿千瓦时,相当于损失4座三峡电厂全年发电?#20426;!?#23385;宏斌介绍,通过自动电压控制系统,不需增?#23588;?#20309;设备?#24230;?#23601;能显著降低损耗,仅江苏,一年就?#23665;?#30005;近1亿千瓦时。

  育人,“教字当头”记心间

  1月8日,在人民大会堂接过沉甸甸的“国家科学技术进步奖一等奖”证书,孙宏斌的报喜?#26029;?#26368;早发向的,是他?#26377;?#21040;大的老师们。

  自小成长于教师之家的孙宏斌觉得,当老师、当?#32654;?#24072;,就是他骨子里一辈子的价值追求。“光靠一个人不行,只有一代一代人成长起来,中华民族伟大复兴的中国梦才能实现。”

  28岁那年,学校急需补充师资,博士毕业的他毅然?#29260;?#20986;国和下海,留了下来。第一次站上讲台,他战?#39556;?#20834;,生怕耽误了孩?#29992;恰?#22256;难不是没有,科研任务繁重,教学刚刚入门,到底该顾哪头?#20426;?#24352;伯明教授送我4个字——‘教字当头’!”孙宏斌暗下决心,要将教书育人作为第一学术责任。

  ?#25300;蟻不督部危?#19968;上讲台?#22270;?#21160;。”孙宏斌说。容纳120人的阶梯教室里,孙老师总是?#19981;?#27839;着台阶走到学生们中去,一节课能走20多个来回。“虽然大汗淋漓,但效果蛮好!”他得意地笑道。

  孩?#29992;?#19981;知道,这堂孙老师讲授了22年的课,每讲2小时,他还要备课6小时。“只有肚子里?#33041;?#22810;于讲出来的,?#37096;?#25165;能生动!”孙宏斌坚信,激发孩?#29992;?#30340;动力,比什么都重要。经过他大刀阔斧的改革,如今,《电力系统分析》获得国家级教学成果一等奖、被评为“国家精?#25151;巍保?#23385;宏斌也被评为“国家级教学名师”。

  这些年,孙宏斌常常做两个梦:当学生时,常梦到铃声响了,考卷没做完;当老师后,常梦到自行车链子掉了,?#37096;?#36831;到。?#25300;?#39592;子里就是教书育人,上课是‘天字一号任务’,魂牵梦萦!”他这样解释。

  为了?#37096;?#36825;个“天字一号任务”,孙宏斌不管在哪里出差,只要第二天有课,都想方设法赶回,不知多少次在深夜和凌晨?#19979;貳?003年,母亲病危,?#33267;?#20043;际给他打电话,得知儿子有课,当了一辈子教师的老母亲反而安慰他先好好?#37096;巍?#24403;孙宏斌课后火速赶回老家,母?#29730;?#30528;眼泪,已经说不了话了……

  即使是给本科生上的百人大课,孙宏斌也要抽时间去学生宿舍谈心,一坚持就是十几年。“在我眼中,即使成绩排名最后的学生也同样?#21028;恪!?#20182;笑着说起一位博士生的故事,他沉迷网络,怎?#30784;?#25289;”回来?孙宏斌决定用激将法,把一项非常重要的科研项目交给他。结果,项目做砸了!“失败一次没关系,但我希望,不要因为同样?#33041;?#22240;再次失败。”孙宏斌耐心引导。这回,这位学生听进去了,顺利毕业不说,工作后还获得“突出?#27605;?#22870;”和“先进工作者”称号。值吗?很多人觉得?#24230;?#22826;大。孙宏斌却?#27425;剩骸?#39033;目重要,还是人重要?要?#24066;?#24180;轻人失败,他的岁月还长着呢。”

  如今,在孙宏斌带领下,一批批的学生也成为了教授、副教授,有的获得国家技术发明奖,有的获国家杰出青年科学基金,有的被评为教育?#20426;?#38738;年长江学者”,也站上了教书育人的讲台。“这就是传帮带,我们团队的传?#22330;!?#23385;宏斌一脸欣慰和?#38498;饋?记者 张 烁)

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