自强不息,推进电力能源科技创新

电力系统自动化对电能生产、传输和管理实现自动控制、自动调度和自动化管理。电力系统[1]是一个地域分布辽阔,由发电厂、变电站、输配电网络和用户组成的统一调度和运行的复杂大系统。

电力系统自动化的领域包括生产过程的自动检测、调节和控制,系统和元件的自动安全保护,网络信息的自动传输,系统生产的自动调度,以及企业的自动化经济管理等。电力系统自动化的主要目标是保证供电的电能质量(频率和电压),保证系统运行的安全可靠,提高经济效益和管理效能。

创新是企业发展的源泉,是社会进步的动力。当前,电力系统已经发展成为一个庞大复杂的工业体系,成为现代经济和社会的基石,同时也面临新的发展问题。如何在新时期新常态下,通过科技创新推动电力发展,破解能源困境,是一项事关国计民生和社会经济发展的重要课题。华南理工大学陈皓勇教授以复杂(大规模、随机性、分布式、网络化)电力(能源)系统(建模、分析、优化与控制)为核心学术领域,长期从事电力系统规划、运行与控制,新能源并网与智能电网技术,电力经济与电力市场,综合能源系统等方向的基础前沿研究和教学工作。他基于数学、物理学、经济学和生物学的基础理论,广泛采用信息/通信、优化/控制、线性/非线性系统、网络理论和经济管理的前沿方法和先进技术,着重电力(能源)系统问题的多学科交叉研究。

电力系统包含大量分布式控制器,目前智能电网大力发展,更多的新型控制器将被引入。这些控制器作用于不同层面,控制目标相互独立,甚至存在冲突。新能源并网过程中,制定控制策略时若不进行协调,则可能导致各方相互牵制、抵消,背离控制目标,多个控制器的协调长期以来一直是电力系统领域悬而未决的难题。

  实时电价理论是许多国家电力现货市场设计的理论基础,但有两个重大缺陷:一是仍然基于传统的分时调度模型,忽略了电能生产和消费的时间连续性这个十分重要的特征对电能成本及电力系统调度运行的影响,没有认真处理跨时段约束;二是假设同一时段的电能商品都是同质的,无法区别基荷、腰荷和峰荷机组区别明显的技术特征及成本构成。为克服这些缺陷,陈皓勇原创地提出连续时间电能商品模型(即功率对于时间的函数),以及该模型下两者不同的定价方式,即实时电价和按负荷持续时间定价。两种定价方式下的市场优化问题也相应地由传统电力市场理论中的数值优化问题变为泛函极值优化模型(最优控制问题)。该理论和方法为新背景下国内外的电力市场建设提供了全新的思路和理论基础。

现阶段不断开放的市场环境下,电力系统中存在不同的利益主体,在规划和运行决策中通常都以自身利益最大化为目标,传统的统一优化模型难以适用。在这个背景下,陈皓勇教授立足博弈论,建立了电力市场建模、分析与仿真研究,他提出了运用多项式方程系统求解电力市场均衡的方法,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,并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了电力市场主体的交易策略和市场均衡等问题。这些研究工作得到国际同行的认可,被意大利都灵理工大学、西班牙卡斯蒂利亚·拉曼查大学和美国惠普实验室的多个权威学者引用。

知识的专业化能够延展科研的深度,知识的多元化则能够拓宽科研创新的广度。陈皓勇教授认为,当前电力(能源)领域所面临的一系列重大问题,只能通过跨学科(跨行业)合作来综合解决。他善于发现电力工业发展和能源生产利用中实际存在的难题,也能充分把握基础前沿科学领域的进展,取得了一系列原创性研究成果。面向未来,他也将紧跟时代脉搏,以执着的信念,博采众长,潜心钻研,不断攀登学术的新高峰,为推进能源生产和消费革命、实现中华民族伟大复兴的“中国梦”做出自己的贡献。

自强不息,推进电力能源科技创新


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