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您有沒(méi)有想過(guò)，當(dāng)狂風(fēng)暴雨或自然災(zāi)害來(lái)襲時(shí)，家里的電為什么依然穩(wěn)定？當(dāng)越來(lái)越多的電動(dòng)車(chē)同時(shí)充電，電網(wǎng)如何保持平穩(wěn)運(yùn)行？這背后，有一群科研工作者正在默默攻關(guān)。
近日，從國(guó)際學(xué)術(shù)界傳來(lái)好消息：東南大學(xué)電氣工程學(xué)院一支年輕的科研團(tuán)隊(duì)，連續(xù)兩年榮獲電力能源領(lǐng)域國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)獎(jiǎng)項(xiàng)——IEEE PES Prize Paper Award。該獎(jiǎng)項(xiàng)被譽(yù)為“電力奧林匹克”獎(jiǎng)，每年僅從全球近三年發(fā)表的六千多篇頂尖論文中評(píng)選兩篇，競(jìng)爭(zhēng)極為激烈。他們的研究，正關(guān)系到用電安全與未來(lái)能源的清潔轉(zhuǎn)型。
聚焦新型電力系統(tǒng)，防山火于未“燃”
國(guó)際電氣與電子工程師協(xié)會(huì)電力與能源學(xué)會(huì)年度最佳論文獎(jiǎng)自1966年設(shè)立以來(lái)，一直是全球電力能源領(lǐng)域的最高學(xué)術(shù)榮譽(yù)之一。東南大學(xué)電氣工程學(xué)院新型電力系統(tǒng)研究團(tuán)隊(duì)在2024年和2025年連續(xù)獲得這一獎(jiǎng)項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)團(tuán)隊(duì)在該獎(jiǎng)項(xiàng)上的重大突破。
記者了解到，團(tuán)隊(duì)今年獲獎(jiǎng)的年度最佳論文聚焦的是新型電力系統(tǒng)韌性問(wèn)題，主要解決電力系統(tǒng)外部極端災(zāi)害和內(nèi)部安全供電的問(wèn)題。
近年來(lái)，全球森林山火頻發(fā)，對(duì)電網(wǎng)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。論文第一作者黃燦研究員介紹，“我們系統(tǒng)研究了山火與電網(wǎng)之間的特殊雙向影響機(jī)制?！毖芯堪l(fā)現(xiàn)，山火不僅由氣候干旱、人為活動(dòng)等因素引發(fā)，電網(wǎng)故障本身也可能直接引發(fā)山火，形成“山火——電網(wǎng)——用戶”的三角閉環(huán)關(guān)系。
該研究首次系統(tǒng)闡述了針對(duì)山火與電網(wǎng)雙向影響而開(kāi)發(fā)的公共安全防御停電技術(shù)，從政策構(gòu)建、技術(shù)實(shí)踐、數(shù)據(jù)與模型開(kāi)放共享等方面探討了該技術(shù)的發(fā)展路徑和研究前景。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的電網(wǎng)山火防御平臺(tái)，集成衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)、歷史氣候數(shù)據(jù)、山火事件記錄和電網(wǎng)停電記錄等多源信息，利用人工智能方法快速識(shí)別山火與電網(wǎng)雙向作用的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，為電網(wǎng)山火主動(dòng)防御提供了新思路。
據(jù)悉，電網(wǎng)山火主動(dòng)防御近年來(lái)成為國(guó)際熱點(diǎn)話題。各國(guó)紛紛加大相關(guān)技術(shù)研發(fā)與實(shí)踐力度，例如2023年加州某次山火事件中，主動(dòng)防御技術(shù)成功避免了130多套電力設(shè)備損毀和超過(guò)4500戶家庭停電，顯著降低了災(zāi)害損失。
相關(guān)研究指出，近年來(lái)因極端氣候增多，山火造成的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境危害呈上升趨勢(shì)，團(tuán)隊(duì)呼吁國(guó)內(nèi)電力企業(yè)借鑒國(guó)際經(jīng)驗(yàn)，變被動(dòng)救災(zāi)為主動(dòng)防御，加強(qiáng)電網(wǎng)韌性建設(shè)。
將先進(jìn)技術(shù)落地，給電網(wǎng)裝上“智能減震系統(tǒng)”
去年的獲獎(jiǎng)?wù)撐膭t是由東南大學(xué)電氣工程學(xué)院吳在軍教授和胡秦然教授領(lǐng)銜，團(tuán)隊(duì)當(dāng)時(shí)正聚焦高比例新能源接入電網(wǎng)導(dǎo)致的“低慣量”問(wèn)題——這是新型電力系統(tǒng)建設(shè)面臨的核心技術(shù)挑戰(zhàn)之一。
胡秦然介紹，隨著風(fēng)電、光伏等新能源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用，以及電動(dòng)汽車(chē)的快速普及，這些通過(guò)變流器接入電網(wǎng)的設(shè)備缺乏傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)的物理慣性，容易導(dǎo)致電網(wǎng)頻率波動(dòng)，甚至引發(fā)大范圍停電事故。2019年英國(guó)大停電事故就是低慣量問(wèn)題的典型案例。
針對(duì)這一難題，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了基于人工智能的協(xié)同控制算法，智能調(diào)節(jié)電動(dòng)汽車(chē)、儲(chǔ)能系統(tǒng)等分布式資源的變流器參數(shù)，使分布式資源集群能夠模擬傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)的慣性響應(yīng)特性。這項(xiàng)技術(shù)好比為電網(wǎng)增加了“智能減震系統(tǒng)”，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，這些分布式資源能夠協(xié)同響應(yīng)，共同維持電網(wǎng)穩(wěn)定。
這項(xiàng)技術(shù)不僅提升了電網(wǎng)安全性，還推動(dòng)了“虛擬電廠”從概念走向?qū)嵺`。傳統(tǒng)意義上的虛擬電廠主要參與能源交易，而通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)，虛擬電廠真正具備了支撐電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的能力，實(shí)現(xiàn)了從“交易實(shí)體”向“功能實(shí)體”的轉(zhuǎn)變。
團(tuán)隊(duì)平均年齡不到40歲，致力于將科技成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用
如果十萬(wàn)戶家庭的屋頂同時(shí)裝上光伏板，電網(wǎng)還能穩(wěn)定運(yùn)行嗎？如何確保讓老小區(qū)的充電樁平穩(wěn)且安全？在東南大學(xué)電氣工程學(xué)院的科研樓里，這支平均年齡不到40歲的團(tuán)隊(duì)，每天都在運(yùn)用數(shù)據(jù)和算法不斷推演這些新型電力難題。他們不僅致力于將學(xué)術(shù)成果發(fā)表在頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊上，更是致力于將先進(jìn)技術(shù)運(yùn)用在老百姓的日常生活之中。
團(tuán)隊(duì)在吳在軍、胡秦然教授的引領(lǐng)下，黃燦研究員專(zhuān)注極端環(huán)境下的電力安全，桑林衛(wèi)副研究員探索人工智能賦能的電力調(diào)控，錢(qián)濤老師致力于交通與能源融合…… 他們將冰冷的模型和算法，轉(zhuǎn)化成電力安全的生活點(diǎn)滴——一個(gè)更加清潔、智能、安全的電力系統(tǒng)，正在他們的努力下逐漸成形。
據(jù)悉，目前團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的基于人工智能的光伏潛力識(shí)別技術(shù)，已在江蘇電網(wǎng)應(yīng)用，繪制了全省光伏資源熱力圖，為地方政府能源規(guī)劃提供了科學(xué)依據(jù)。這項(xiàng)技術(shù)能夠準(zhǔn)確評(píng)估不同區(qū)域的太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)潛力，為江蘇省光伏發(fā)電的合理布局和高效開(kāi)發(fā)利用提供了技術(shù)支持。
此外，團(tuán)隊(duì)搭建的電力—交通—信息多網(wǎng)融合仿真平臺(tái)，為智慧城市建設(shè)提供了能源與交通協(xié)同優(yōu)化的“數(shù)字孿生”底座。該平臺(tái)能夠模擬城市能源流動(dòng)和交通運(yùn)行狀態(tài)，為城市規(guī)劃和能源管理提供決策支持。
目前，團(tuán)隊(duì)正積極推動(dòng)與企業(yè)在寧共建聯(lián)合研發(fā)中心，進(jìn)一步深化產(chǎn)學(xué)研融合，助力江蘇打造能源科技創(chuàng)新高地，為國(guó)家新型電力系統(tǒng)建設(shè)和“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)貢獻(xiàn)智慧和力量。
“科研工作既要面向科技前沿，也要立足區(qū)域發(fā)展，”胡秦然表示，“我們希望通過(guò)原創(chuàng)性研究，為建設(shè)新型電力系統(tǒng)、推動(dòng)能源綠色轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)智慧與力量?！?/p>
新華日?qǐng)?bào)·交匯點(diǎn)記者 安瑩
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