清華大學(xué)教授孫宏斌及其團(tuán)隊(duì)以育人和科研做“兩翼”——
為電網(wǎng)裝上“超強(qiáng)大腦”(深聚焦·科技創(chuàng)新，高校在行動(dòng)①)
孫宏斌在工作中。苑 潔攝
位于福建省莆田市平海灣的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)。新華社記者 張國(guó)俊攝
人物小傳
孫宏斌，1969年生于浙江臺(tái)州，清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系教授、博士生導(dǎo)師，國(guó)家級(jí)教學(xué)名師，教育部“長(zhǎng)江學(xué)者”，享受國(guó)務(wù)院特殊津貼專家，美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)會(huì)士、英國(guó)工程與技術(shù)學(xué)會(huì)(IET)會(huì)士、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者、國(guó)家“萬(wàn)人計(jì)劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才。2018年，獲得國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
一座座輸電鐵塔聳立天地之間，仿佛一個(gè)個(gè)鋼鐵巨人，伸出巨手擎起特高壓電網(wǎng)，一路穿山過(guò)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(fēng)電、光電輸入忽強(qiáng)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(guó)極為龐大而復(fù)雜的電網(wǎng)裝上“超強(qiáng)大腦”，清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系教授孫宏斌和他的團(tuán)隊(duì)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(dòng)電壓控制關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)研制與工程應(yīng)用”項(xiàng)目，讓“自動(dòng)電壓控制”成為現(xiàn)實(shí)。1月8日，他們光榮地站上了國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)的領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)。
攻堅(jiān)，二十七年磨一劍
1月23日下午，記者在清華大學(xué)西主樓的一層辦公室里，見(jiàn)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(tīng)到稱贊，他會(huì)不好意思地低下頭。
我國(guó)很長(zhǎng)一段時(shí)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(shí)監(jiān)視全網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓，一旦發(fā)現(xiàn)異常，就逐級(jí)撥打電話發(fā)出調(diào)節(jié)指令。可隨著時(shí)代發(fā)展，這種“笨功夫”不僅耗費(fèi)大量人力，眼見(jiàn)電網(wǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大，也越來(lái)越難以執(zhí)行。
“尤其是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、用電量大的地區(qū)，電從遠(yuǎn)方輸送過(guò)來(lái)，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(shuō)，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(gè)世界性難題？孫宏斌團(tuán)隊(duì)提出，給電網(wǎng)裝上“超強(qiáng)大腦”——自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)采集電網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，利用有效的算法形成全局決策，自動(dòng)閉環(huán)控制無(wú)功和電壓調(diào)節(jié)設(shè)備，使電網(wǎng)時(shí)刻處于最佳狀態(tài)。
“拿來(lái)主義”恐怕行不通。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)全國(guó)裝機(jī)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(jī)容量就幾乎與英國(guó)全國(guó)相當(dāng)，需要蹚出一條前人從未走過(guò)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(kāi)始涉足這一領(lǐng)域。團(tuán)隊(duì)決定，采取“自律協(xié)同”技術(shù)。如同一個(gè)“蹺蹺板”，一邊是自律，讓各個(gè)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)“嚴(yán)于律己”；一邊是協(xié)同，讓各個(gè)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)“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(gè)微妙的平衡點(diǎn)。”孫宏斌說(shuō)。
“主從分裂理論”，這一物理學(xué)和數(shù)學(xué)的完美融合，成為解決復(fù)雜電網(wǎng)問(wèn)題的破題之筆，為自動(dòng)電壓控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)。
采訪孫宏斌時(shí)，他一再欣喜而驕傲地提起他的團(tuán)隊(duì)，是這支薪火相傳、精誠(chéng)合作的隊(duì)伍，共同取得令人矚目的重大成果。
吳文傳，清華大學(xué)電機(jī)系教授、電力系統(tǒng)研究所所長(zhǎng)、國(guó)家杰出青年科學(xué)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(guò)程，跟農(nóng)民種地類似，也是播種、耕耘、收獲。”
郭慶來(lái)，清華大學(xué)電機(jī)系副教授、教育部“青年長(zhǎng)江學(xué)者”、國(guó)家優(yōu)秀青年科學(xué)基金獲得者。僅江蘇電網(wǎng)一個(gè)項(xiàng)目，他就在機(jī)房里待了近3年，“幾乎找不著人說(shuō)話”。但他很知足，因?yàn)樵谄渌诉€使用仿真數(shù)據(jù)時(shí)，他已經(jīng)拿到了一手的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。
王彬，清華大學(xué)電機(jī)系高級(jí)工程師，團(tuán)隊(duì)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(chǎng)。如今，他深度參與了全國(guó)20多家網(wǎng)省公司的自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)研發(fā)和工程實(shí)施，足跡遍布全國(guó)六大區(qū)域電網(wǎng)。
葛懷暢，清華大學(xué)電機(jī)系博士后。“90后”的他牢記孫老師的叮囑，“一個(gè)博士生是否合格，就看他能否在細(xì)分領(lǐng)域做到世界范圍最前沿”，他決心把團(tuán)隊(duì)精神傳承下去。
