亚洲AV无码片一区二区三区,久久久久久A亚洲欧洲AV冫,国产成+人+综合+亚洲专

加入收藏

今天是：2025年5月10日星期六您現在位于：首頁 → 技術 → 工業電子（技術聚焦）

復雜電網自律-協同自動電壓控制關鍵技術、系統研制與工程應用

2019/1/15 17:43:33

從“束之高閣”到被廣泛應用，孫宏斌教授帶領他的團隊歷經了20余年持續研究和產學研用聯合攻關，構建了“自律協同”的復雜電網AVC技術體系，研制出世界上首套復雜電網AVC系統，實現了現代電網電壓控制“從人工到自動的跨越”，有力保障了我國電網安全和經濟運行，并實現了對美國的首例輸出。而這項“復雜電網自律-協同自動電壓控制關鍵技術、系統研制與工程應用”項目，在1月8日召開的2018年度國家科技獎勵大會上獲得科學技術進步獎一等獎。

電的質量

電的質量如何，關鍵之一在于電壓質量。對電力系統而言，負荷經常發生變化，故障不可避免，要維持系統的電壓安全，需要實時進行調節。以前各國都采取的是依靠人工分散控制的方法，在各級電網的控制中心和發電廠、變電站等地方，都有24小時值班的調度操作人員，他們時刻盯著電網電壓的情況，一旦發現問題，就會逐級撥打電話，要求相應的單位進行調整。這種方法不僅耗費巨大人力，還不利于從全局的角度協調整個電網的安全。

在復雜電力系統中實現系統級的自動電壓控制是一個重大的難題。一方面控制對象復雜，尤其近年來大規模間歇式可再生能源集中饋入到了原本就非常復雜的特大電網中，進一步引發了新問題；第二是控制模式復雜，我國的互聯大電網是由空間上分布的多級控制中心共同調度的，電網互聯而控制分布。如何在最短時間內讓計算機做出最優決策，通過三四百個控制中心的協同，讓特大電網上每個節點的電壓時刻控制在安全范圍之內，是個難題；第三是數學問題復雜，這是一個含大規模復雜約束的混合整數動態規劃問題，本身求解起來就有難度。

一邊是物理，一邊是數學，二者的完美融合成為解決復雜電網問題的破題之筆，為AVC技術的廣泛應用打下了堅實的理論基礎。而用物理思維來思考數學問題的習慣，也在孫宏斌的國家精品課——電力系統分析課上得到了充分體現：一頁PPT中，左邊是物理網絡，右邊數學方程。方程就是網絡的完整數學代表，根據物理網絡可以寫出完整的數學方程，根據數學方程也可以還原為物理網絡。孫宏斌覺得這樣對稱的形式，至少能保證學生對物理機理和數學方法有一個融會貫通的過程。

但是，由于當時國內并不具備電壓控制應用的相關條件，孫宏斌提出的主從分裂理論沒有找到對應的應用舞臺，被“束之高閣”。直到江蘇電網找到孫宏斌，成為“吃螃蟹的第一人”。“孫老師當時做的工作確實起到了基礎性的奠基作用。”作為團隊中在項目現場待的時間最長的人、項目第二完成人的電機系副教授郭慶來深有感觸，“這也是工程學科的一個特點。要做頂天立地的研究，可能必須經歷這樣的一個階段，先有前瞻性的思考和基礎研究，后有扎實落地的應用與推廣。”

讓電網控制系統走出實驗室

2002年，對自動電壓控制系統需求迫切的江蘇電網找到了孫宏斌，希望開展合作。在此之前，江蘇電網還曾找過其他研究機構，都因為該系統研發的難度和責任巨大而未達成合作。然而，憑借著已有的積累和不怕失敗的勇氣，孫宏斌沒有猶豫就接受了這個挑戰，并將理論研究與工程實踐深度結合。

功夫不負有心人。當其他同學在使用仿真數據時，郭慶來已經拿到了一手的現場電壓控制數據，完成了自己的博士論文，延續著自動電壓控制團隊的傳統——來源于工程，還原于工程。“這是工科的特點，我覺得清華的工科老師們首先要了解現場，否則很難做原創性的工作。從paper到paper是把不準工業發展的脈搏的，因為你根本不知道真正的現場新需求。”正是為了保障控制的可靠性，孫宏斌帶領團隊結合不同電網的特點和需求，發明了一系列控制技術，授權專項108項。

在江蘇電網的成功運行，給了孫宏斌的團隊莫大的激勵。他們沒有停歇，馬不停蹄地開始根據實際工程應用中積累的經驗和發現的問題，對系統不斷進行改進和升級。越來越多的各級電網開始應用他們研發的系統。通過與多個合作伙伴的產學研聯合，截止目前，他們的系統已經全部覆蓋我國7大區域電網，大規模應用于我國40個省級電網和306個地區電網，閉環控制了全國81%的水/火電、88%的220kV以上變電站和55%的集中并網風機/光伏。

讓電網控制系統走向世界

如果說在國內的成功應用是孫宏斌一直以來的目標，那把該系統成功輸出到美國，則有些出乎他的預料。這一切都始于北美最大的區域電網PJM發給孫宏斌的一封尋求合作的電子郵件。

PJM是當時全球最大的區域電網公司，負責美國首都華盛頓特區和東部13個州的電網安全運行和電力市場服務，總用電占全美的1/6。引入自動電壓控制系統是PJM實施智能電網的關鍵項目，他們為此與美國教授開展了研究合作，但效果并不理想。在此背景下，他們將目光瞄向了清華大學。

PJM電網是擁有1.3萬個節點、1.9萬條支路的復雜大電網，而且按照電力市場要求，自動電壓控制系統還要保證在5500個復雜預想故障發生后，所有節點電壓運行仍安全合格。“5500個故障乘以13000個節點的規模，需要系統快速計算出來并用于決策和控制，如果完整建模這個非線性優化問題，根本無法直接求解，更談不上用于實時控制。”郭慶來在接受采訪時說。

然而，美國的大門并沒有那么容易打開。接下來，孫宏斌的團隊還面臨著PJM嚴酷的長達半年的在線不間斷測試和美國聯邦能源監管委員會歷時三年零四個月的嚴苛的信息安全檢查。“我們要時刻關注評估結果，因為測試是不停止的，一旦發現問題就要立刻連軸轉的解決，以避免影響后續的測試。”孫宏斌說。“這是我們走出去的重要機會。壓力非常大，春節也一直盯在美國。”

這一系列的堅持和努力使孫宏斌團隊研發的系統成為美國電網第一個自動電壓控制系統，美國能源部顧問、電網運行和控制權威、美國工程院院士博斯表示，該成果“使得中國在電壓控制領域遙遙領先于世界”。

電網中的新挑戰就是新使命

20年的深耕不輟為電網運行換來了巨大的經濟和社會效益，顯著地降低電網輸送過程中的損耗。據統計，該系統在江蘇電網投運后，一年的時間里可節約近1億度電的損耗，相當于年節省開支約5000萬人民幣。“中國電網目前每年的損耗大約是3600億度電，相當于每人每天浪費了1度電，相當于多消耗了1.5億噸煤。”孫宏斌說，“而通過我們的自動電壓控制系統，不需要增加任何設備投入，僅通過控制的手段，就能顯著降低損耗，起到四兩撥千斤的效果。”

另一方面，孫宏斌團隊提出并實現了大規模風電匯集接入的電壓控制技術，截止到目前，AVC系統已經在全部13個大型風/光匯集區得到應用，有效保障了新能源基地和電網的安全運行，顯著提高了電網消納間歇式新能源的能力。

查詢進一步信息，請訪問官方網站