清華大學教授孫宏斌及其團隊以育人和科研做“兩翼”——
為電網(wǎng)裝上“超強大腦”(深聚焦·科技創(chuàng)新，高校在行動①)
孫宏斌在工作中。苑 潔攝
位于福建省莆田市平海灣的風力發(fā)電場。新華社記者 張國俊攝
人物小傳
孫宏斌，1969年生于浙江臺州，清華大學電機工程與應(yīng)用電子技術(shù)系教授、博士生導(dǎo)師，國家級教學名師，教育部“長江學者”，享受國務(wù)院特殊津貼專家，美國電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)會士、英國工程與技術(shù)學會(IET)會士、國家杰出青年科學基金獲得者、國家“萬人計劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才。2018年，獲得國家科學技術(shù)進步獎一等獎。
一座座輸電鐵塔聳立天地之間，仿佛一個個鋼鐵巨人，伸出巨手擎起特高壓電網(wǎng)，一路穿山過川，行走在幅員遼闊的中華大地。4000米的海拔落差忽高忽低，零上零下80攝氏度的溫差忽冷忽熱，受制于自然的風電、光電輸入忽強忽弱……這一切讓控制電壓成為一道世界難題。
改變電壓控制的人工操作，為我國極為龐大而復(fù)雜的電網(wǎng)裝上“超強大腦”，清華大學電機工程與應(yīng)用電子技術(shù)系教授孫宏斌和他的團隊做到了！他們披肝瀝膽27年完成的“復(fù)雜電網(wǎng)自律—協(xié)同自動電壓控制關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)研制與工程應(yīng)用”項目，讓“自動電壓控制”成為現(xiàn)實。1月8日，他們光榮地站上了國家科學技術(shù)進步獎一等獎的領(lǐng)獎臺。
攻堅，二十七年磨一劍
1月23日下午，記者在清華大學西主樓的一層辦公室里，見到了孫宏斌教授。今年50歲的他眼睛總含著笑，儒雅而又謙和，聽到稱贊，他會不好意思地低下頭。
我國很長一段時間里，為了維持系統(tǒng)電壓安全，控制中心調(diào)度員要24小時監(jiān)視全網(wǎng)各節(jié)點電壓，一旦發(fā)現(xiàn)異常，就逐級撥打電話發(fā)出調(diào)節(jié)指令?？呻S著時代發(fā)展，這種“笨功夫”不僅耗費大量人力，眼見電網(wǎng)規(guī)模日益擴大，也越來越難以執(zhí)行。
“尤其是經(jīng)濟發(fā)達、用電量大的地區(qū)，電從遠方輸送過來，就像瀑布注入深潭，容易形成電壓‘凹陷區(qū)’。這種凹陷區(qū)如果遇到突發(fā)故障，就像推倒多米諾骨牌，容易引發(fā)連鎖的大面積停電事故。”孫宏斌舉例說，不論美加“8·14”大停電，還是希臘大停電、波蘭大停電，背后都有電壓失穩(wěn)在作祟。
如何破解這個世界性難題？孫宏斌團隊提出，給電網(wǎng)裝上“超強大腦”——自動電壓控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r采集電網(wǎng)數(shù)據(jù)進行分析，利用有效的算法形成全局決策，自動閉環(huán)控制無功和電壓調(diào)節(jié)設(shè)備，使電網(wǎng)時刻處于最佳狀態(tài)。
“拿來主義”恐怕行不通。進入21世紀以來，我國全國裝機總?cè)萘繌?000年的3.2億千瓦一舉躍升到2015年的15.08億千瓦，一年的新增裝機容量就幾乎與英國全國相當，需要蹚出一條前人從未走過的路。
27年前，還是博士研究生的孫宏斌，就在導(dǎo)師相年德教授、張伯明教授指導(dǎo)下，開始涉足這一領(lǐng)域。團隊決定，采取“自律協(xié)同”技術(shù)。如同一個“蹺蹺板”，一邊是自律，讓各個電網(wǎng)節(jié)點“嚴于律己”；一邊是協(xié)同，讓各個電網(wǎng)節(jié)點“默契配合”。“我們正是踩在自律和協(xié)同之間最難的地方，要找到那個微妙的平衡點。”孫宏斌說。
“主從分裂理論”，這一物理學和數(shù)學的完美融合，成為解決復(fù)雜電網(wǎng)問題的破題之筆，為自動電壓控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用打下堅實理論基礎(chǔ)。
采訪孫宏斌時，他一再欣喜而驕傲地提起他的團隊，是這支薪火相傳、精誠合作的隊伍，共同取得令人矚目的重大成果。
吳文傳，清華大學電機系教授、電力系統(tǒng)研究所所長、國家杰出青年科學基金獲得者。他謙虛地這樣解釋自己的工作：“科研本身就是很艱苦的過程，跟農(nóng)民種地類似，也是播種、耕耘、收獲。”
郭慶來，清華大學電機系副教授、教育部“青年長江學者”、國家優(yōu)秀青年科學基金獲得者。僅江蘇電網(wǎng)一個項目，他就在機房里待了近3年，“幾乎找不著人說話”。但他很知足，因為在其他人還使用仿真數(shù)據(jù)時，他已經(jīng)拿到了一手的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。
王彬，清華大學電機系高級工程師，團隊里的“拼命三郎”。他一年出差320多天。結(jié)婚只提前一天到家，婚禮結(jié)束就趕回外地現(xiàn)場。如今，他深度參與了全國20多家網(wǎng)省公司的自動電壓控制系統(tǒng)研發(fā)和工程實施，足跡遍布全國六大區(qū)域電網(wǎng)。
葛懷暢，清華大學電機系博士后。“90后”的他牢記孫老師的叮囑，“一個博士生是否合格，就看他能否在細分領(lǐng)域做到世界范圍最前沿”，他決心把團隊精神傳承下去。
