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您有沒有想過，當狂風暴雨或自然災害來襲時，家里的電為什么依然穩(wěn)定？當越來越多的電動車同時充電，電網(wǎng)如何保持平穩(wěn)運行？這背后，有一群科研工作者正在默默攻關。
近日，從國際學術界傳來好消息：東南大學電氣工程學院一支年輕的科研團隊，連續(xù)兩年榮獲電力能源領域國際頂級學術獎項——IEEE PES Prize Paper Award。該獎項被譽為“電力奧林匹克”獎，每年僅從全球近三年發(fā)表的六千多篇頂尖論文中評選兩篇，競爭極為激烈。他們的研究，正關系到用電安全與未來能源的清潔轉型。
聚焦新型電力系統(tǒng)，防山火于未“燃”
國際電氣與電子工程師協(xié)會電力與能源學會年度最佳論文獎自1966年設立以來，一直是全球電力能源領域的最高學術榮譽之一。東南大學電氣工程學院新型電力系統(tǒng)研究團隊在2024年和2025年連續(xù)獲得這一獎項，實現(xiàn)了國內團隊在該獎項上的重大突破。
記者了解到，團隊今年獲獎的年度最佳論文聚焦的是新型電力系統(tǒng)韌性問題，主要解決電力系統(tǒng)外部極端災害和內部安全供電的問題。
近年來，全球森林山火頻發(fā)，對電網(wǎng)安全構成嚴重威脅。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制。”研究發(fā)現(xiàn)，山火不僅由氣候干旱、人為活動等因素引發(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)關系。
該研究首次系統(tǒng)闡述了針對山火與電網(wǎng)雙向影響而開發(fā)的公共安全防御停電技術，從政策構建、技術實踐、數(shù)據(jù)與模型開放共享等方面探討了該技術的發(fā)展路徑和研究前景。在此基礎上，團隊開發(fā)了數(shù)據(jù)驅動的電網(wǎng)山火防御平臺，集成衛(wèi)星觀測數(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別山火與電網(wǎng)雙向作用的高風險區(qū)域，為電網(wǎng)山火主動防御提供了新思路。
據(jù)悉，電網(wǎng)山火主動防御近年來成為國際熱點話題。各國紛紛加大相關技術研發(fā)與實踐力度，例如2023年加州某次山火事件中，主動防御技術成功避免了130多套電力設備損毀和超過4500戶家庭停電，顯著降低了災害損失。
相關研究指出，近年來因極端氣候增多，山火造成的經(jīng)濟損失和環(huán)境危害呈上升趨勢，團隊呼吁國內電力企業(yè)借鑒國際經(jīng)驗，變被動救災為主動防御，加強電網(wǎng)韌性建設。
將先進技術落地，給電網(wǎng)裝上“智能減震系統(tǒng)”
去年的獲獎論文則是由東南大學電氣工程學院吳在軍教授和胡秦然教授領銜，團隊當時正聚焦高比例新能源接入電網(wǎng)導致的“低慣量”問題——這是新型電力系統(tǒng)建設面臨的核心技術挑戰(zhàn)之一。
胡秦然介紹，隨著風電、光伏等新能源的大規(guī)模開發(fā)利用，以及電動汽車的快速普及，這些通過變流器接入電網(wǎng)的設備缺乏傳統(tǒng)發(fā)電機的物理慣性，容易導致電網(wǎng)頻率波動，甚至引發(fā)大范圍停電事故。2019年英國大停電事故就是低慣量問題的典型案例。
針對這一難題，團隊創(chuàng)新性地提出了基于人工智能的協(xié)同控制算法，智能調節(jié)電動汽車、儲能系統(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)電機的慣性響應特性。這項技術好比為電網(wǎng)增加了“智能減震系統(tǒng)”，當電網(wǎng)出現(xiàn)波動時，這些分布式資源能夠協(xié)同響應，共同維持電網(wǎng)穩(wěn)定。
這項技術不僅提升了電網(wǎng)安全性，還推動了“虛擬電廠”從概念走向實踐。傳統(tǒng)意義上的虛擬電廠主要參與能源交易，而通過這項技術，虛擬電廠真正具備了支撐電網(wǎng)穩(wěn)定運行的能力，實現(xiàn)了從“交易實體”向“功能實體”的轉變。
團隊平均年齡不到40歲，致力于將科技成果轉化應用
如果十萬戶家庭的屋頂同時裝上光伏板，電網(wǎng)還能穩(wěn)定運行嗎？如何確保讓老小區(qū)的充電樁平穩(wěn)且安全？在東南大學電氣工程學院的科研樓里，這支平均年齡不到40歲的團隊，每天都在運用數(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術成果發(fā)表在頂級學術期刊上，更是致力于將先進技術運用在老百姓的日常生活之中。
團隊在吳在軍、胡秦然教授的引領下，黃燦研究員專注極端環(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控，錢濤老師致力于交通與能源融合…… 他們將冰冷的模型和算法，轉化成電力安全的生活點滴——一個更加清潔、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，目前團隊開發(fā)的基于人工智能的光伏潛力識別技術，已在江蘇電網(wǎng)應用，繪制了全省光伏資源熱力圖，為地方政府能源規(guī)劃提供了科學依據(jù)。這項技術能夠準確評估不同區(qū)域的太陽能開發(fā)潛力，為江蘇省光伏發(fā)電的合理布局和高效開發(fā)利用提供了技術支持。
此外，團隊搭建的電力—交通—信息多網(wǎng)融合仿真平臺，為智慧城市建設提供了能源與交通協(xié)同優(yōu)化的“數(shù)字孿生”底座。該平臺能夠模擬城市能源流動和交通運行狀態(tài)，為城市規(guī)劃和能源管理提供決策支持。
目前，團隊正積極推動與企業(yè)在寧共建聯(lián)合研發(fā)中心，進一步深化產(chǎn)學研融合，助力江蘇打造能源科技創(chuàng)新高地，為國家新型電力系統(tǒng)建設和“雙碳”目標實現(xiàn)貢獻智慧和力量。
“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，“我們希望通過原創(chuàng)性研究，為建設新型電力系統(tǒng)、推動能源綠色轉型貢獻智慧與力量?！?/p>
新華日報·交匯點記者 安瑩
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