自強不息,推進電力能源科技創新

電力系統自動化對電能生產、傳輸和管理實現自動控制、自動調度和自動化管理。電力系統[1]是一個地域分佈遼闊,由發電廠、變電站、輸配電網絡和用戶組成的統一調度和運行的複雜大系統。

電力系統自動化的領域包括生產過程的自動檢測、調節和控制,系統和元件的自動安全保護,網絡信息的自動傳輸,系統生產的自動調度,以及企業的自動化經濟管理等。電力系統自動化的主要目標是保證供電的電能質量(頻率和電壓),保證系統運行的安全可靠,提高經濟效益和管理效能。

創新是企業發展的源泉,是社會進步的動力。當前,電力系統已經發展成為一個龐大複雜的工業體系,成為現代經濟和社會的基石,同時也面臨新的發展問題。如何在新時期新常態下,通過科技創新推動電力發展,破解能源困境,是一項事關國計民生和社會經濟發展的重要課題。華南理工大學陳皓勇教授以複雜(大規模、隨機性、分佈式、網絡化)電力(能源)系統(建模、分析、優化與控制)為核心學術領域,長期從事電力系統規劃、運行與控制,新能源併網與智能電網技術,電力經濟與電力市場,綜合能源系統等方向的基礎前沿研究和教學工作。他基於數學、物理學、經濟學和生物學的基礎理論,廣泛採用信息/通信、優化/控制、線性/非線性系統、網絡理論和經濟管理的前沿方法和先進技術,著重電力(能源)系統問題的多學科交叉研究。

電力系統包含大量分佈式控制器,目前智能電網大力發展,更多的新型控制器將被引入。這些控制器作用於不同層面,控制目標相互獨立,甚至存在衝突。新能源併網過程中,制定控制策略時若不進行協調,則可能導致各方相互牽制、抵消,背離控制目標,多個控制器的協調長期以來一直是電力系統領域懸而未決的難題。

  實時電價理論是許多國家電力現貨市場設計的理論基礎,但有兩個重大缺陷:一是仍然基於傳統的分時調度模型,忽略了電能生產和消費的時間連續性這個十分重要的特徵對電能成本及電力系統調度運行的影響,沒有認真處理跨時段約束;二是假設同一時段的電能商品都是同質的,無法區別基荷、腰荷和峰荷機組區別明顯的技術特徵及成本構成。為克服這些缺陷,陳皓勇原創地提出連續時間電能商品模型(即功率對於時間的函數),以及該模型下兩者不同的定價方式,即實時電價和按負荷持續時間定價。兩種定價方式下的市場優化問題也相應地由傳統電力市場理論中的數值優化問題變為泛函極值優化模型(最優控制問題)。該理論和方法為新背景下國內外的電力市場建設提供了全新的思路和理論基礎。

現階段不斷開放的市場環境下,電力系統中存在不同的利益主體,在規劃和運行決策中通常都以自身利益最大化為目標,傳統的統一優化模型難以適用。在這個背景下,陳皓勇教授立足博弈論,建立了電力市場建模、分析與仿真研究,他提出了運用多項式方程系統求解電力市場均衡的方法,首次形成了基於實驗經濟學的電力市場博弈分析系統理論和方法,並結合基於協同進化計算的智能模擬和實驗經濟學方法研究了電力市場主體的交易策略和市場均衡等問題。這些研究工作得到國際同行的認可,被意大利都靈理工大學、西班牙卡斯蒂利亞·拉曼查大學和美國惠普實驗室的多個權威學者引用。

知識的專業化能夠延展科研的深度,知識的多元化則能夠拓寬科研創新的廣度。陳皓勇教授認為,當前電力(能源)領域所面臨的一系列重大問題,只能通過跨學科(跨行業)合作來綜合解決。他善於發現電力工業發展和能源生產利用中實際存在的難題,也能充分把握基礎前沿科學領域的進展,取得了一系列原創性研究成果。面向未來,他也將緊跟時代脈搏,以執著的信念,博採眾長,潛心鑽研,不斷攀登學術的新高峰,為推進能源生產和消費革命、實現中華民族偉大復興的“中國夢”做出自己的貢獻。

自強不息,推進電力能源科技創新


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