電網(wǎng)安全運(yùn)行，需要實(shí)時(shí)控制電網(wǎng)的電壓。國(guó)際上曾經(jīng)發(fā)生的美國(guó)加拿大大停電、希臘大停電等事故，問(wèn)題都出自電壓控制。如果給電網(wǎng)裝上一個(gè)“超強(qiáng)大腦”，讓它實(shí)時(shí)采集分析電網(wǎng)數(shù)據(jù)，利用有效的算法形成決策，并對(duì)電網(wǎng)中的各類無(wú)功電壓控制設(shè)備進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，電網(wǎng)就能時(shí)刻處于最佳狀態(tài)。這個(gè)“大腦”，就是自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)。
2016年1月，清華大學(xué)電機(jī)系教授孫宏斌團(tuán)隊(duì)承擔(dān)的課題“復(fù)雜電網(wǎng)自律-協(xié)同無(wú)功電壓自動(dòng)控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”通過(guò)教育部科技成果鑒定。這套系統(tǒng)如同為盤(pán)根錯(cuò)節(jié)的電網(wǎng)裝上“超強(qiáng)大腦”，既能維持電壓穩(wěn)定，又能支撐電網(wǎng)接納大規(guī)模間歇式可再生能源，還能降低能耗。
孫宏斌教授介紹，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)電壓控制，研究團(tuán)隊(duì)采用“自律+協(xié)同”的技術(shù)路線。“如果控制對(duì)象復(fù)雜，我們就根據(jù)特性將其分成不同的群，自己做自律控制，從而使問(wèn)題簡(jiǎn)化，但又不能放任每個(gè)部分各自為政，就再通過(guò)方法將大家協(xié)同起來(lái)，勁往一處使，達(dá)到全局最優(yōu)的目標(biāo)。類似的，為了應(yīng)對(duì)控制模式的復(fù)雜，我們就結(jié)合調(diào)度分工的要求首先實(shí)現(xiàn)自律控制，然后再通過(guò)控制中心間的雙向信息互動(dòng)，讓位于不同城市的控制中心協(xié)同工作，使電網(wǎng)在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的電壓分布。而復(fù)雜的安全經(jīng)濟(jì)多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題也被首先分解為相對(duì)簡(jiǎn)化的安全和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)子問(wèn)題自律求解，然后再通過(guò)合作博弈把二者協(xié)同起來(lái)”。
截至2015年成果鑒定，距離孫宏斌最初投入這一技術(shù)方向的研發(fā)已經(jīng)整整20年，其間經(jīng)歷了14項(xiàng)國(guó)家級(jí)課題、申請(qǐng)發(fā)明專利近90項(xiàng)、發(fā)表論文200余篇、境外專題特邀報(bào)告20余次。截至2015年底，這套系統(tǒng)已經(jīng)在華北、華東、華中、西北、南方、西南6大區(qū)域電網(wǎng)（占中國(guó)全部區(qū)域電網(wǎng)數(shù)量的6/7）和北京、天津、重慶、江蘇等22個(gè)省級(jí)電網(wǎng)（占中國(guó)全部省級(jí)電網(wǎng)數(shù)量的2/3）得到推廣應(yīng)用，共接入常規(guī)電廠716座，總裝機(jī)容量7.55億千瓦（占全國(guó)水火電裝機(jī)總?cè)萘康?6%）。這套系統(tǒng)還被北美最大的區(qū)域電網(wǎng)公司美國(guó)PJM公司采用，成為我國(guó)向美國(guó)輸出的首例先進(jìn)電網(wǎng)控制系統(tǒng)。隨后，相關(guān)技術(shù)成果又進(jìn)一步推廣到馬來(lái)西亞國(guó)家電網(wǎng)和加拿大BC Hydro電網(wǎng)。
回顧該成果研究20年的歷程，孫宏斌和多位科研人員共同突破了多項(xiàng)技術(shù)難題，獲得了國(guó)際學(xué)術(shù)同行的高度評(píng)價(jià)，并產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。孫宏斌教授認(rèn)為：“如果沒(méi)有20多年的基礎(chǔ)研究積累，我們不可能實(shí)現(xiàn)今天的成果；如果只是理論研究，沒(méi)有中國(guó)這么復(fù)雜的電力系統(tǒng)作為舞臺(tái)讓我們?nèi)ミM(jìn)行工程實(shí)踐，我們同樣不可能實(shí)現(xiàn)今天的成果。作為工程學(xué)科，要面向國(guó)民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)，頂天立地做科研，這是我的導(dǎo)師張伯明教授當(dāng)年經(jīng)常教導(dǎo)我的，我現(xiàn)在也時(shí)刻提醒團(tuán)隊(duì)中的年輕人，我希望這能作為我們整個(gè)團(tuán)隊(duì)的一種精神，一種價(jià)值觀，一代代接力下去。”
注：本文重點(diǎn)參考《清華大學(xué)為電網(wǎng)裝“超強(qiáng)大腦”》（作者：任敏，發(fā)表于2016年1月8日《北京日?qǐng)?bào)》）；并參考諸多媒體報(bào)道，在此不一一列舉。
