發(fā)布時(shí)間：2020-04-28所屬分類：文史論文瀏覽：1次
摘 要： 智能電網(wǎng)的概念，最早是由美國(guó)專家在2009年提出的，進(jìn)入新世紀(jì)之后，各個(gè)國(guó)家都在重新審視過(guò)去電網(wǎng)建設(shè)的模式，探討未來(lái)電網(wǎng)的發(fā)展新方向，智能電網(wǎng)正是專家們對(duì)這一問(wèn)題思考、研究的結(jié)果。我國(guó)對(duì)智能電網(wǎng)的研究、討論與應(yīng)用，已經(jīng)進(jìn)入了快速發(fā)展的軌道，與
智能電網(wǎng)的概念，最早是由美國(guó)專家在2009年提出的，進(jìn)入新世紀(jì)之后，各個(gè)國(guó)家都在重新審視過(guò)去電網(wǎng)建設(shè)的模式，探討未來(lái)電網(wǎng)的發(fā)展新方向，智能電網(wǎng)正是專家們對(duì)這一問(wèn)題思考、研究的結(jié)果。我國(guó)對(duì)智能電網(wǎng)的研究、討論與應(yīng)用，已經(jīng)進(jìn)入了快速發(fā)展的軌道，與世界先進(jìn)水平同步。
交直流電力系統(tǒng)是智能電網(wǎng)發(fā)展的新趨勢(shì)和新常態(tài)。為了保證規(guī)模復(fù)雜的交直流電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，清華大學(xué)電機(jī)系教授梅生偉帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)，歷經(jīng)多年技術(shù)攻關(guān)，成功研發(fā)了連鎖故障主動(dòng)防御軟件平臺(tái)，為保障我國(guó)特/超高壓交直流電力系統(tǒng)安全運(yùn)行發(fā)揮了重要作用，該項(xiàng)目榮獲2018年國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
梅生偉，清華大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，青海大學(xué)新能源學(xué)院院長(zhǎng)，美國(guó)電子電氣工程師協(xié)會(huì)會(huì)士，英國(guó)工程技術(shù)學(xué)會(huì)會(huì)士，國(guó)家杰出青年基金獲得者，教育部長(zhǎng)江學(xué)者，青海省昆侖學(xué)者，基金委創(chuàng)新群體學(xué)術(shù)帶頭人。
梅生偉主要從事電力系統(tǒng)魯棒控制、復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)理論、電力系統(tǒng)災(zāi)變防治和新能源電力系統(tǒng)等研究。他提出了電力系統(tǒng)非線性魯棒控制設(shè)計(jì)原理，解決了復(fù)雜電力系統(tǒng)抗干擾控制器設(shè)計(jì)難題，建立了電力系統(tǒng)非線性魯棒控制理論，有力推動(dòng)了現(xiàn)代控制理論的發(fā)展;突破了電力系統(tǒng)災(zāi)變防治多時(shí)間尺度過(guò)程分析相互割裂的局限性，建立了電力系統(tǒng)自組織臨界理論，開(kāi)辟了連鎖故障機(jī)理分析和災(zāi)變阻斷新途徑。以多目標(biāo)多決策主體不確定系統(tǒng)綜合優(yōu)化為突破口，提出工程博弈論新方法，研發(fā)了壓縮空氣儲(chǔ)能新技術(shù)，開(kāi)創(chuàng)并引領(lǐng)了可再生能源綜合利用研究新方向。
在炎炎夏日里，帶著對(duì)梅生偉的崇敬之情，記者走入了清華園，拜訪了這位正直壯年的學(xué)者。賓主一落座，梅生偉就向記者介紹了自己新近獲獎(jiǎng)的這個(gè)項(xiàng)目。在交談的過(guò)程中，記者感受到了梅生偉的謙遜之情，始終將團(tuán)隊(duì)的榮譽(yù)放在了首位，令記者欽佩。
專業(yè)團(tuán)隊(duì)，成就專業(yè)之能事
梅生偉介紹說(shuō)，隨著特/超高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)的穩(wěn)步建設(shè)，我國(guó)目前已建成世界上電壓等級(jí)和直流輸電比例最高、同步機(jī)群規(guī)模最大和結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的交直流電力系統(tǒng)，承擔(dān)著電能生產(chǎn)、遠(yuǎn)距離跨區(qū)傳輸以及大規(guī)模可再生能源消納的重要使命。此類系統(tǒng)的連鎖故障誘因多、特性雜、耦合強(qiáng)、路徑多、距離長(zhǎng)，一旦發(fā)生故障，容易引發(fā)大規(guī)模停電事故，造成慘重社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失。交直流電力系統(tǒng)主要由同步機(jī)群、交直流混聯(lián)電網(wǎng)和負(fù)荷組成，其連鎖故障一般伴隨著初始故障、故障擴(kuò)散和振蕩崩潰3個(gè)階段，原有技術(shù)側(cè)重從交直流混聯(lián)電網(wǎng)層面預(yù)防大停電事故，缺乏從交直流電力系統(tǒng)源-網(wǎng)-荷全局角度研究的視角，而梅生偉則通盤(pán)考慮，潛心研究引發(fā)大停電的連鎖故障發(fā)生機(jī)理、傳播過(guò)程以及阻斷技術(shù)。
梅生偉帶領(lǐng)自己的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，歷經(jīng)多年攻關(guān)，重點(diǎn)突破了交直流系統(tǒng)連鎖故障整體建模、主動(dòng)預(yù)防、主動(dòng)阻斷3項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，項(xiàng)目成功研發(fā)了交直流電力系統(tǒng)連鎖故障仿真平臺(tái)、電網(wǎng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及安全預(yù)警系統(tǒng)以及連鎖故障在線主動(dòng)阻斷系統(tǒng)，形成了高效阻斷合力，將電力系統(tǒng)連鎖故障消除于初始階段或限制在最小范圍之內(nèi)，主要性能指標(biāo)居國(guó)際領(lǐng)先水平。
“交直流電力系統(tǒng)連鎖故障主動(dòng)防御關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”的成功，贏得了業(yè)內(nèi)專家們的高度肯定，榮獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，其成果已經(jīng)成功應(yīng)用于河南、上海、四川、廣東、新疆等5個(gè)特/超高壓交直流電力系統(tǒng)、20 多家省市電力公司及100 多個(gè)電力工程項(xiàng)目。
對(duì)于梅生偉而言，能夠?qū)㈨?xiàng)目的成果實(shí)施應(yīng)用，自然是一件非常開(kāi)心的事情。在眾多的應(yīng)用基地中，他最牽掛的，莫過(guò)于青海了，在那里，有他工作的烙印，有他科研的回憶。青海是我國(guó)風(fēng)光資源大省，新能源發(fā)電比例高，采用特高壓線路向華中地區(qū)輸送電力，是典型的交直流電力系統(tǒng)，該項(xiàng)目提出的關(guān)鍵技術(shù)，將對(duì)保障青海電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。
支援青海，轉(zhuǎn)化科技成果
提及青海，梅生偉有著述說(shuō)不完的情懷。梅生偉本科畢業(yè)于新疆大學(xué)，對(duì)著西部有著深厚的感情。從2013 年開(kāi)始，梅生偉就肩負(fù)起組織賦予的偉大使命，支援青海建設(shè)，為青海的高等教育事業(yè)“輸血造血”。
在青海，梅生偉帶領(lǐng)新的團(tuán)隊(duì)，結(jié)合實(shí)際情況，開(kāi)展了多項(xiàng)科研項(xiàng)目，其中，在“10MW非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)及示范應(yīng)用”項(xiàng)目中，梅生偉和他的團(tuán)隊(duì)，攻克了高負(fù)荷寬工況多級(jí)壓縮、高效蓄熱/換熱、大容量?jī)?chǔ)氣、變工況多級(jí)空氣透平、電站運(yùn)行優(yōu)化控制以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)與集成等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，建立了完備的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系，顯著提升了裝備的國(guó)產(chǎn)化水平。核心技術(shù)獲中國(guó)發(fā)明專利20余項(xiàng)，相關(guān)技術(shù)成果有力地支撐了國(guó)家能源局“江蘇金壇60MW/300MWh壓縮空氣儲(chǔ)能”國(guó)家示范項(xiàng)目。目前，他擔(dān)任該項(xiàng)目首席科學(xué)家，負(fù)責(zé)項(xiàng)目的技術(shù)攻關(guān)和工程建設(shè)。2018年10月，由五位院士領(lǐng)銜的鑒定委員會(huì)認(rèn)為，該項(xiàng)目“實(shí)現(xiàn)了我國(guó)在世界壓縮空氣儲(chǔ)能行業(yè)技術(shù)研發(fā)和工程實(shí)踐的雙引領(lǐng)，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平”。
當(dāng)前，青海正在建設(shè)國(guó)家清潔能源示范省，新能源裝機(jī)迅猛發(fā)展，大容量?jī)?chǔ)能在全清潔供能場(chǎng)景下的電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和負(fù)荷側(cè)均具有廣闊的應(yīng)用前景。該項(xiàng)目提出的非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能技術(shù)具有大容量、高效率、長(zhǎng)壽命、清潔環(huán)保等眾多優(yōu)點(diǎn)，將對(duì)青海的能源轉(zhuǎn)型發(fā)展產(chǎn)生積極、廣泛和深遠(yuǎn)的影響。
青海省屬于高原地區(qū)，即使是在海拔較低的西寧市，有些人也可能會(huì)有高原反應(yīng)，何況是山區(qū)。為了搞科研，他們必須要到山區(qū)進(jìn)行實(shí)地調(diào)研?而梅生偉作為清華大學(xué)對(duì)口支援青海大學(xué)的支援干部，到青海工作已經(jīng)有6個(gè)年頭了。每年都要往返北京、西寧三四十次，工作忙碌、辛苦而充實(shí)，經(jīng)常是凌晨才落地西寧，當(dāng)天晚上又要趕回首都。但是，當(dāng)看到通過(guò)青海大學(xué)這個(gè)平臺(tái)，為青海做的事能夠落實(shí)、培養(yǎng)的隊(duì)伍能夠留下，梅生偉倍感欣慰。青海省有最豐富的清潔能源，給科學(xué)研究和技術(shù)應(yīng)用提供了最好的天然實(shí)驗(yàn)室。在支援過(guò)程中，梅生偉也意識(shí)到，青海給他的科研提供了新的思路和條件，從這一點(diǎn)上說(shuō)，梅生偉對(duì)青海心懷感恩之情，也非常感謝青海大學(xué)的全力支持。
剛到青海工作時(shí)，青海大學(xué)對(duì)新能源的研究還處于起步階段，沒(méi)有一個(gè)完整的學(xué)科體系，特別是缺乏新的研究思路和國(guó)際視野。恰好當(dāng)時(shí)美國(guó)波音公司希望能夠與清華大學(xué)合作研究退役飛機(jī)碳纖維材料的綠色回收問(wèn)題，想利用太陽(yáng)能找到合理回收方法，這將推動(dòng)形成一個(gè)全新的綠色循環(huán)產(chǎn)業(yè)。梅生偉當(dāng)時(shí)就想到了青海，那里有明媚的陽(yáng)光、干燥的空氣和無(wú)垠的荒漠，沒(méi)有比那里更合適的了。進(jìn)過(guò)多次溝通和考察，該項(xiàng)目最終落地青海大學(xué)，也成為青海大學(xué)第一個(gè)與國(guó)際大公司聯(lián)合開(kāi)展的研究項(xiàng)目。2年的努力攻關(guān)之后，梅生偉和青海團(tuán)隊(duì)研究出了兩步法光伏回收飛機(jī)碳纖維的新技術(shù)，獲得了波音公司的好評(píng)。后來(lái)步，他們又提出以此技術(shù)為依托，在青海建設(shè)中國(guó)飛機(jī)回收中心的設(shè)想，而且預(yù)估這一全新的綠色產(chǎn)業(yè)將為青海帶來(lái)30億的產(chǎn)值。目前，中國(guó)飛機(jī)回收中心已經(jīng)在青海省德令哈市奠基開(kāi)工。對(duì)于青海省的經(jīng)濟(jì)建設(shè)，梅生偉功不可沒(méi)。
推薦閱讀：論文如何投稿國(guó)內(nèi)期刊
青海擁有全國(guó)最好的新能源資源，但發(fā)展關(guān)鍵要靠人，青海發(fā)展最大的瓶頸是人才。因此，梅生偉將如何培養(yǎng)新能源專業(yè)人才作為對(duì)口支援工作的重中之重。從組建教師隊(duì)伍、申請(qǐng)專業(yè)、到招生，梅生偉事無(wú)巨細(xì)，事必躬親。2020年，第一屆學(xué)生即將畢業(yè)，想到他們將要投入到青海新能源產(chǎn)業(yè)的建設(shè)中去，梅生偉也是頗感欣慰。聊到這里，梅生偉特意分享了一個(gè)小故事。由于生源質(zhì)量不佳，有部分預(yù)科學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差，特別是一些民族學(xué)生，漢語(yǔ)交流都有困難。針對(duì)現(xiàn)狀，梅生偉和他的團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過(guò)思考和實(shí)踐，總結(jié)了一整套的三全育人計(jì)劃，堅(jiān)決不放棄每一位勤奮的學(xué)生。
有一名來(lái)自果洛，叫力旦杰的藏族學(xué)生，大一時(shí)，幾乎門門課程不及格，自己心灰意冷，覺(jué)得不適合學(xué)習(xí)，準(zhǔn)備退學(xué)回家放牧。通過(guò)老師們的精準(zhǔn)幫扶，特別是同學(xué)之間的一對(duì)一幫助，最終不但通過(guò)全部課程的考核，思想觀念也大為轉(zhuǎn)變，還促進(jìn)了民族團(tuán)結(jié)。力旦杰還勵(lì)志畢業(yè)后要回到家鄉(xiāng)建設(shè)家鄉(xiāng)，不但要改變自己家人的生活，還要改變家鄉(xiāng)的面貌。
專注專業(yè)，持續(xù)挑戰(zhàn)自我
當(dāng)然，對(duì)于梅生偉而言，對(duì)青海省的支援，只是其工作中的一方面，梅生偉將視野放在了全國(guó)，他曾經(jīng)獲得過(guò)國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)，當(dāng)年的項(xiàng)目已經(jīng)在多個(gè)省份和電力公司得到了應(yīng)用，這也是讓梅生偉頗感欣慰的事情。
動(dòng)態(tài)電力系統(tǒng)在其運(yùn)行過(guò)程中不可避免地受到強(qiáng)非線性和干擾的影響，而對(duì)于構(gòu)造具有高抗干擾能力的非線性魯棒控制器，自20世紀(jì)80年代末以來(lái)，國(guó)際電力控制界一直被兩大難題所困擾：一是仿射型系統(tǒng)魯棒控制器的構(gòu)造必須求解HJI不等式，無(wú)一般求解方法;二是非仿射型系統(tǒng)魯棒控制器的構(gòu)造受制于一類非最小相位系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)擴(kuò)張?jiān)O(shè)計(jì)難題，缺乏解析求解方法。
梅生偉帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過(guò)不斷試驗(yàn)，成功建立了考慮內(nèi)部未建模動(dòng)態(tài)和外擾兩類干擾的電力系統(tǒng)一般動(dòng)態(tài)模型，針對(duì)前一難題提出基于微分博弈的直接求解能量耗散積分方程方法，開(kāi)發(fā)了非線性魯棒控制器的工程實(shí)用算法，突破了HJI不等式求解難題;針對(duì)后一難題提出了基于狀態(tài)、動(dòng)態(tài)和量測(cè)反饋的SDM反饋設(shè)計(jì)方法以及動(dòng)態(tài)量測(cè)量濾波輸入方法，攻克了非最小相位系統(tǒng)魯棒控制器構(gòu)造難關(guān)。基于理論成果研發(fā)了大型發(fā)電機(jī)組非線性魯棒勵(lì)磁控制器、大型水輪機(jī)組非線性魯棒調(diào)速控制器和非線性魯棒有源濾波器, 前者應(yīng)用于國(guó)內(nèi)20余座發(fā)電廠站，提高極限輸送功率 15%;后者已有5800余臺(tái)廣泛推廣于變電站、軍工、油田等，顯著改善了電能質(zhì)量。項(xiàng)目形成的電力系統(tǒng)非線性魯棒控制理論榮獲2008年國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。
目前，梅生偉持續(xù)地挑戰(zhàn)自我，對(duì)于他正在主持的國(guó)家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新群體項(xiàng)目“聚納大型風(fēng)光發(fā)電的電力系統(tǒng)智能調(diào)度與控制的基礎(chǔ)研究”，梅生偉也是充滿了信心。
智能電網(wǎng)環(huán)境下，隨著高比例風(fēng)光電廠及儲(chǔ)能等主動(dòng)式負(fù)荷的廣泛接入，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)演化為由風(fēng)光電廠、常規(guī)電廠、儲(chǔ)能和調(diào)度中心等多個(gè)主體構(gòu)成的多目標(biāo)多決策主體不確定系統(tǒng)，其規(guī)劃、調(diào)度和控制中的優(yōu)化決策問(wèn)題不僅面臨高度不確定性，且需兼顧多種目標(biāo)，不同決策主體間還存在復(fù)雜的競(jìng)爭(zhēng)/合作關(guān)系，傳統(tǒng)優(yōu)化方法難以適用。
受維納控制論反饋理念和錢學(xué)森工程控制論啟發(fā)，梅生偉團(tuán)隊(duì)提出了“以博弈均衡協(xié)調(diào)沖突目標(biāo)” 的新思路，將一般博弈論拓展至工程博弈論，進(jìn)一步以多目標(biāo)多決策主體不確定系統(tǒng)綜合優(yōu)化為突破口，提出了電力系統(tǒng)非合作/合作工程博弈建模原理與均衡分析方法，開(kāi)辟了工程博弈論新學(xué)科方向，引領(lǐng)了新一代電力系統(tǒng)決策理論與技術(shù)的發(fā)展。基于工程博弈論研發(fā)的“新能源電力系統(tǒng)協(xié)同自律調(diào)控平臺(tái)”，應(yīng)用于青海地區(qū)700多座光伏場(chǎng)站，裝機(jī)容量超過(guò)800 萬(wàn)kW，近三年消納光伏電力222億度，消納率全國(guó)領(lǐng)先。該成果榮獲2018年青海省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。
頂天立地，前沿基礎(chǔ)并進(jìn)
面對(duì)未來(lái)，梅生偉胸有成竹，他所帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)將牢記“頂天立地”做科研的初心，既要做好“頂天”的前沿基礎(chǔ)研究，也要做好“立地”的工程應(yīng)用研究。在基礎(chǔ)理論方面，進(jìn)一步拓展工程博弈論的內(nèi)涵和外延，擴(kuò)大國(guó)際影響力;在工程應(yīng)用方面，開(kāi)展基于煤礦巷道、油田氣藏等深地空間的大規(guī)模壓縮空氣儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)化推廣，讓壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)在更廣闊的祖國(guó)大地上落地生根、開(kāi)花結(jié)果。
心底無(wú)私天地寬。梅生偉能夠在滿眼繁華的都市中精心搞科研，也能夠到荒漠高原無(wú)私支援，充分展示出無(wú)比廣袤的內(nèi)心世界。在梅生偉的心中，始終秉承著“自強(qiáng)不息”的清華精神，如一名孜孜不倦的追光者，照亮身邊的每一個(gè)人，并持續(xù)登攀關(guān)系民生、關(guān)乎清潔能源環(huán)境的高難課題高峰。而在此其中，梅生偉的人生價(jià)值也將得到最大的升華。
