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盧強(qiáng)院士:電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的護(hù)航者

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-10-20     來源:[標(biāo)簽:出處]     作者:[標(biāo)簽:作者]     瀏覽次數(shù):254
核心提示:

  在2008年度國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)名單中,一個(gè)來自清華工科院系的項(xiàng)目在34項(xiàng)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目中頗為引人注意:這就是由清華大學(xué)電機(jī)系盧強(qiáng)院士領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)所完成的項(xiàng)目——《電力大系統(tǒng)非線性控制學(xué)》。


盧強(qiáng)院士發(fā)言

    該項(xiàng)目創(chuàng)立了電力大系統(tǒng)非線性控制學(xué)科體系,解決了電力大系統(tǒng)中長(zhǎng)期存在的非線性最優(yōu)控制和非線性魯棒控制的理論難題,提出了我國(guó)電氣工程若干重大技術(shù)科學(xué)問題的控制方法;谠摾碚撏黄频、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型發(fā)電機(jī)組非線性勵(lì)磁控制器和水輪機(jī)調(diào)速非線性控制器也隨即問世,該類設(shè)備可提高功率輸送極限15%以上,既提高了系統(tǒng)的安全性,也具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。由于其成果顯著的原始創(chuàng)新性和開拓性,使得該項(xiàng)目在國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)評(píng)審時(shí)從眾多來自數(shù)理科學(xué)的科研成果中脫穎而出,獲此殊榮。

    該項(xiàng)目的帶領(lǐng)者盧強(qiáng)院士在電力系統(tǒng)非線性控制領(lǐng)域的杰出工作,使他成為國(guó)際上公認(rèn)的該領(lǐng)域的開拓者和奠基人。2003年,由于他在最優(yōu)控制領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn),盧強(qiáng)當(dāng)選為IEEEFellow,這是國(guó)際電氣與電子工程界的最高榮譽(yù)之一。2006年,更由于他在“非線性控制領(lǐng)域的顯著貢獻(xiàn)和非凡的世界影響”,盧強(qiáng)當(dāng)選瑞典皇家工程科學(xué)院外籍院士。

    長(zhǎng)達(dá)二十余年的研究歷程、二十余名清華師生的不懈追求——來之不易的獎(jiǎng)勵(lì)的背后,不僅是對(duì)該課題重大科學(xué)意義和杰出學(xué)術(shù)水平的肯定,更是對(duì)研究者孜孜以求的科學(xué)精神的鼓勵(lì)和褒揚(yáng)。

    “頂天立地”的奮進(jìn)目標(biāo)

    自1831年法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律、次年皮克西制造出世界上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)以來,人類試圖駕馭電力系統(tǒng)的努力就從來沒有停止過。隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步,人類對(duì)電力系統(tǒng)的依賴程度也達(dá)到了驚人的程度——頻率的一個(gè)閃動(dòng)會(huì)在工廠里造成廢品,一次短暫停電造成的損失甚至不亞于一場(chǎng)大地震。如何保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行,成為現(xiàn)代社會(huì)面臨的一大科技問題。

    2003年8月14日,美國(guó)、加拿大互聯(lián)電網(wǎng)發(fā)生大規(guī)模停電。數(shù)據(jù)顯示,“8·14”停電對(duì)美國(guó)和加拿大國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值造成的損失估計(jì)在每天250億到300億美元之間。

    2004年,盧強(qiáng)院士在接受《科技日?qǐng)?bào)》采訪時(shí)說:“決不讓美、加大停電事故在我國(guó)重演!

    盧強(qiáng)認(rèn)為,這次特大事故的發(fā)生固然有其調(diào)度體制上的原因,但從科技角度看,則是美、加互聯(lián)電網(wǎng)本身缺乏防范災(zāi)難性事故的實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)度控制系統(tǒng)所致。深究其原因,則是電力大系統(tǒng)的控制和調(diào)度方面的一系列重大科學(xué)問題至今尚未解決——由于電力系統(tǒng)內(nèi)部和外部環(huán)境具有的復(fù)雜性、多樣性和諸多難以預(yù)料的因素,電力大系統(tǒng)天然就是高維復(fù)雜的非線性系統(tǒng),這使得該系統(tǒng)的控制問題成為世界性難題。

    另外一方面,我國(guó)電網(wǎng)能耗較大,降低能耗勢(shì)在必行——如能在先進(jìn)的優(yōu)化運(yùn)行理論指導(dǎo)下,僅將網(wǎng)損降低兩個(gè)百分點(diǎn),則每年可節(jié)電400億度,約相當(dāng)于年節(jié)煤2000萬噸并大大降低了相應(yīng)的污染。

    為此,盧強(qiáng)帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)始終將實(shí)現(xiàn)電力大系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)綜合優(yōu)化運(yùn)行作為科研目標(biāo),著力探究電力大系統(tǒng)的控制理論。

    改革開放以來,在實(shí)現(xiàn)電力大系統(tǒng)的最優(yōu)控制這一主旋律下,團(tuán)隊(duì)的科研重點(diǎn)可分為三個(gè)階段:電力系統(tǒng)線性最優(yōu)控制、考慮諸多復(fù)雜因素的非線性最優(yōu)控制以及考慮外界干擾和內(nèi)部不確定性的非線性魯棒控制。這三個(gè)階段在難度和高度上呈現(xiàn)層層遞進(jìn)的關(guān)系,標(biāo)識(shí)出研究者不懈攀登的足跡。

    縱觀團(tuán)隊(duì)的科研思路,呈現(xiàn)出典型的“頂天立地”的特征:首先深入基層,了解電力工程界存在的問題,將關(guān)鍵性的工程問題進(jìn)行科學(xué)抽象,提煉出理論問題,建立起相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,然后采用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分析、求解。盧強(qiáng)從不把所取得的理論成果看成研究的終點(diǎn),而是將其視為另一個(gè)起點(diǎn)——理論的結(jié)果最終還要“立地”,要研制出裝備,創(chuàng)造出效益。

    “頂天立地”的科研目標(biāo)產(chǎn)生的,是新的學(xué)科理論及其向現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化的成果。盧強(qiáng)帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)在《電力大系統(tǒng)非線性控制學(xué)》的科研攻關(guān)中,出版專著3部(含1部英文專著),發(fā)表的SCI收錄論文他引200余次,其中不乏該領(lǐng)域內(nèi)的開創(chuàng)性代表作;中文核心期刊他引2500余次。傳統(tǒng)工程學(xué)科領(lǐng)域的科研能夠取得如此突出的學(xué)術(shù)成就的,并不多見。

    同時(shí),該項(xiàng)目的成果在實(shí)際應(yīng)用中也展現(xiàn)出美好的前景:根據(jù)所創(chuàng)立理論并在國(guó)內(nèi)電力企業(yè)的大力支持下,研制成功了大型發(fā)電機(jī)組非線性勵(lì)磁控制工業(yè)裝置,以及面向三峽電站的大型水輪發(fā)電機(jī)組水門開度非線性控制器樣機(jī)和超導(dǎo)儲(chǔ)能非線性控制實(shí)驗(yàn)裝置。其中非線性勵(lì)磁控制裝置已正式投入東北白山電廠30萬千瓦機(jī)組運(yùn)行,驗(yàn)證了理論的正確性并取得了顯著安全和經(jīng)濟(jì)效益,突破了美國(guó)通用電氣公司的常規(guī)勵(lì)磁控制對(duì)我國(guó)發(fā)電行業(yè)的長(zhǎng)期壟斷。

    在盧強(qiáng)的帶領(lǐng)下,科研團(tuán)隊(duì)踐行著“用最新、最先進(jìn)的理論和方法來解決人類需要但尚未解決的問題”的科研準(zhǔn)則。

    嚴(yán)謹(jǐn)求真的科學(xué)

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