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探索智能电网与新能源技术
来源:互联网    作者:佚名    发布时间:2014-12-18 20:30

探索智能电网与新能源技术 2014年12月17日10:03 来源:人民日报


  通过电力系统、电力电子、信息通信和经济管理学科合作与产学研协同创新,华南理工大学如今已形成智能电网(Smart Grids)与新能源技术领域的一支强大的研究团队。

前景广泛的前沿学科

  电能的大规模生产和利用起始于19世纪70年代,电力技术的发明和应用掀起了第二次工业化高潮,彻底改变了人类的生活。20世纪出现的大规模电力系统是人类工程科学史上最重要的成就之一。时至今日,电力仍在世界各国的经济和科技发展中占据着重要地位;由于其清洁特性,电力能源也成为世界各国在未来社会里的首要选择。

  地处广州市的华南理工大学是首批国家“211工程”、“985工程”重点建设院校之一,为国家特别是珠三角的经济社会发展作出了卓越的贡献。华南理工大学电力学院1994年由华南理工大学与当时的广东省电力工业局联合共建,2007年该学院电力系统及其自动化学科被评为广东省二级重点学科,2012年电气工程学科被评为广东省一级重点学科,在2012年教育部学科评估中,华南理工大学电气工程一级学科在全国排名第13。作为南方五省区电气专业研究方向设置最完备的唯一的“985”高校学科,为珠江三角洲经济圈电气技术发展的做出了十分重要的贡献,获得了国内特别是华南地区电力行业的高度认可。目前,在学科带头人、我国著名电网工程专家、直流输电专家李立浧院士的带领下,正创造着一个又一个的骄人成绩。

  华南理工大学电力学院活跃着毕业于清华大学、西安交通大学、华中科技大学、浙江大学、天津大学、香港大学、香港理工大学、英国利物浦大学以及本校等国内外知名高校的一个中青年教师群体,其中陈皓勇教授尤具代表性。作为博士生导师、国家优秀青年基金获得者、教育部“新世纪优秀人才”,科学中国人(2013)年度人物(能源与矿业领域),他的诸多科研成果已在我国的电力行业内得到了广泛应用。

走在行业的发展前列

  华南理工大学高度重视能源电力相关学科的发展。在这里,陈皓勇与同事们一道,先后参与了学校“能源研究院”、“新能源与环境协同创新中心”的筹建;创造性地开设了“电力市场概论”、“电力经济与管理导论”等一系列新课程;承担了国家优秀青年科学基金、国家自然科学基金项目、国家高技术研究发展(863)计划重大专项(子题)、教育部科学技术研究重点项目等一系列国家和省部级重点项目,获得教育部“新世纪优秀人才”称号;与南方电网有限责任公司、广东电网公司等企业积极开展合作,参与一系列重点项目研究,促进了科研成果的实际应用。

  现代电网日益成为一个具有大规模、随机性、分布式、网络化等特征的复杂系统,其建模、优化与控制问题始终是学术研究的热点。“协同进化”是一个生物学概念,指生态系统中多个相互作用的物种在进化过程中发展的相互适应的共同进化。在不同学科思想的启发下,电力系统机组组合问题的协同进化算法被首次提出,将工程领域待求解的优化问题映射为生态系统,以生态系统的进化来达到问题求解的目的。协同进化算法为电力系统优化提供了新途径,也为解决一般复杂工程系统优化问题提供了一种基础算法。学界普遍认为该方法作为传统进化算法的扩展,具有解决更复杂问题的能力。目前,协同进化计算模型已被多国学者拓展应用于电力系统的无功优化、电力市场决策、电力系统规划等领域。

  在华南理工大学,首次形成了基于实验经济学的电力市场博弈分析系统理论和方法,而且是在国际上首次结合基于协同进化计算的智能模拟和实验经济学方法研究电力市场主体的交易策略和市场均衡问题,运用多项式方程系统求解电力市场均衡的方法也被提出。这些研究工作得到国际同行的认可,并被国内外诸多学者所引用。为此,电力学院团队又首次提出基于博弈理论的电力系统协同控制思想,并在国际上首次将微分博弈理论应用于电力系统频率/电压协调控制。这种方法将每个控制器都视为独立决策主体,通过其间的自组织竞争达到均衡,更贴近于多控制器协调问题的本质。他们的这项研究工作开拓了电力系统协同控制新方向,得到国内外同行越来越多的认可。

  电力系统作为典型的分布式大系统,其规划和运行中的很多优化问题都是大规模、非凸、离散与随机的,用常规方法很难求解,相关模型及算法的研究一直是学术界所关注的问题。在电源规划方面,陈皓勇和导师王锡凡院士合作,建立了考虑发电厂位置及输电线路投资的多节点电源发展规划模型,在三峡工程动能经济论证的主要工具JASP的基础上,提出基于改进拉格朗日松弛法和随机生产模拟的电源优化模型和算法。华南理工大学研究团队还在国内率先研究了多风电场并网条件下的安全约束机组组合问题,提出了描述间歇式能源功率不确定性的极限场景法,并正在此基础上建立世界上第一个含多类型新能源的电力系统多时间尺度鲁棒调度系统,并在海南岛国家智能电网示范工程中实施应用。

开创灿烂的未来

  在当今社会,“单枪匹马”的科研方式不可能取得大的成功,唯有协同作战,合作攻关。通过电力系统、电力电子、信息通信和经济管理等多学科研究力量的联合,华南理工大学已经形成了智能电网与新能源技术领域的一支强大科研队伍,目前已经拥有了风电控制与并网技术国家地方联合工程实验室、广东省绿色能源技术重点实验室,广东省风电控制与并网工程实验室和广东省电力工程技术研究开发中心4个国家和省部级重点科研平台,包括10余名教授、副教授与近100名博士、硕士研究生,是我国华南地区新能源相关技术领域研究的主要力量。近年来承担国家自然科学基金、973计划、863计划、广东省重大科技专项和企业合作项目等100余项,一批产品已通过质量检验并上市销售,在产业界有重要影响。

  华南理工大学研究团队同时与清华大学、西安交通大学、华北电力大学、南方电网科学研究院和海南电网公司等单位紧密合作,正在海南岛建设全国第一个新能源渗透率不小于15%的省级示范电网,并努力将海南电网打造成为世界一流的智能电网技术集成应用和示范展示平台。

  智能电网与可再生能源是能源电力可持续发展的必然选择,并已被包括中国在内的世界多个国家纳入其国家战略,而我国风电、太阳能装机均已居世界第一位,通过跨合作与产学研协同创新,华南理工大学将为我国能源电力科技事业的发展写下灿烂的一页。

关键词: 智能电网

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