发奋图强,推动电力能源科技创新
发表光阴 >2019-05-23 14:30 来源 本站原创

  ——记华南理工大学陈皓勇传授

  创新是企业睁开的源泉,是社会提高的能础R后,电力体系已经睁开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,同时也面对新的睁开成就。如何在新时期新常态下,颠末过程科技创新推动电力睁开,破解能源困境,是一项事关国计民生和社会经济睁开的重要课题。华南理工大学陈皓勇传授以复杂(大规模、随机性、散布式、网络化)电力(能源)体系(建模、阐发、优化与节制)为中央学术领域,长期从事电力体系计划、运行与节制,新能源并网与智能电网技术,电力经济与电力市场,综合能源体系等偏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实践,普遍采纳信息/通讯、优化/节制、线性/非线性体系、网络实践和经济办理的前沿办法和先辈技术,着重电力(能源)体系成就的多学科交叉研究。

  陈皓勇,华南理工大学电力学院传授(三级),博士生导师,电力经济与电力市场研究所长处,IEEE高级会员,国度优越青年科学基金获得者,教育部新世纪优越人才网网。1990年考入西安交通大学少年班,1995年7月电力体导捌渲鞫ㄒ当究票弦,2000 年6 月博士毕业(师从王锡凡院士)并留校任教,2006年12月调入华南理工大学。

  机缘巧合,得遇名师

  1975年,陈皓勇传授出身于湖南岳阳,历经求知若渴的少年时期,在1990年9月,年仅15岁的他考入了西安交通大学少年班,成为世界规模内提拔的29名优越门生之一。这无疑是他学术生涯的开端,也为之后的研究途径推开了第一扇门。

  少年班的学习极力而充实,陈皓勇传授曾说,“少年班同学大多好胜心强,学习上你追我赶,构成优越的学习气氛,这些为日后的科研工作打下了踏实的基 ”

  1992年,颠末两年少年班的知识积聚,他以优越的成就抉择了西安交通大学电力体系及其主动化专业,正式踏入了电力之门。瞬间的机遇往往改变一生的命运,仍是通俗本科生的陈皓勇,在这个时候,因班主任老师的介绍结识了刚从日本返国的王锡凡传授。彼时,王传授还不是中科院院士、IEEE Fellow。短暂的交换后,他便被王传授谨严治学、低调为人的精力深深感染,今后跟随王传授学习、工作长达12年光阴。

  1995年,陈皓勇被保送为本校研究生,而且硕博连读,正式投入王锡凡传授门下。期间,他树立了电力体系无功优化的退火抉择遗传算法(遗传算法和模拟退火算法相结合的一种新型进化算法),最先提出了电力体系散布式人工智能的原创算法——体系进化算法(后遵从国际学术界习惯改名为“协同进化算法”),无处不显露着分歧凡响的天赋与才干。王锡凡传授夸大创造性的造就,对研究偏向的节制更重于详细指点,对门生科研工作的启发更重于间接介入,使他的创新精力和自力科研能力取得了真正的锻炼。

  五年中,在王传授的指点下,陈皓勇高品德地实现为了博士学位论文——“基于改良拉格朗日松弛法的电能本钱阐发”,为自己在电力体系优化调剂、优化计划和电力市场等领域的研究交上了一张精彩的答卷,该研究效果至今仍为紧锣密鼓停止着的电力体系体例改革供给重要的参考。“王老师这一辈子,不停在对峙不懈地做学术。没有任何动摇。”陈皓勇传授回忆,“他在学问上很谨严,对门生也很严厉。还苁亲科研,还是写文章,他的严厉请求都让我获得了很好的锻炼。而继承他浑厚的学术底子,也为我后来的科研生涯打下了比较好的基础。”对付这位引领自己踏上电力体系科研之路的导师,他满怀感激,王传授不只是他的学术导师,更是他的人生导师。

  2000年6月,新世纪的开端,陈皓勇博士毕业,一番新寰宇正等待着他。那一年,同学里乐意留校的人并不多,王传授却觉得他在学术上另有很大的睁开空间,力劝他留下来。“在这个比较关键的时刻,他帮我做出了影响人生途径的抉择。”陈皓勇传授说。

  在西安交通大学从教期间,他除了担当专业主干课《电力体系阐发》等的教学工作外,还作为重要研究职员加入了王锡凡院士所掌管的国度自然科学基金重点项目“我国电力市场的电价实践、生意机制及其模拟研究”和国度重点基础研究睁开计划(973计划)“电力市场对电力体系运行靠得住性的影响”等一系列国度重点项目。而且前后掌管了国度自然科学基金青年基金项目“电力体系运行办法优化和综合股源计划的协同进化算法”和国度社会科学基金青年基金项目“电力市场生意轨制的试验经济学研究”,参编《电力市场基础》新教材,获得了丰富的研究效果。

  勇挑重担,刻苦研究

  2006年,带着出去闯一闯、增进科研效果转化应用和积极投身电力体系体例改革实践的设法主意,陈皓勇作为“百人计划”精彩青年教师受聘到华南理工大学,离开改革凋谢和能源产业的前沿阵地——广东。众所周知,广东省既是能源消费大省,也是技术产业大省,其能源产业在我国全体能源产业中占领举足轻重的地位。然而广东省资源贫乏,对外依存度高,面对经济睁开和环境掩护的两重压力,能源平安与有用利用已成为制约广东经济社会可持续睁开的瓶颈。

  容身于如许的实际,陈皓勇传授刻苦研究,想要带来一些积极提高。在华南理工大学任职期间,他取得了中国工程院院士李立浧、国度千人计划特聘专家吴青华传授等老一辈电力科学家的关怀和支撑。一分耕作一分劳绩,在科研工作支付的心血,令陈皓勇传授取得了行业内的认同。他承当了国度自然科学基金项目等一系列国度和省部级重点项目,接踵取得了教育部“新世纪优越人才网网”、国度优越青年科学基金获得者等称呼。虽然已独自做出成就,陈皓勇传授仍不忘母校,与西安交通大学电力工程系对峙长期且慎密的科研合作。两校结合申请了国度严重项目,他和恩师王锡凡院士等共同获得教育部高等黉舍科学研究自然科学一等奖,并进一步拓展到海优势电等领域的科研合作。

  在华南理工大学任职期间,陈皓勇传授除担当本科生课程“电力体系阐发”,研究生课程“可再生能源与体系接入技术”、“先辈电力体系节制实践与技术”、“现代电力体系前沿技术”等的教学任务外,还创造性地开设了“电力经济与办理导论”、“电力市场经营与企业办理”等一系列新课程,并将电力市场生意模拟试验引入电力市场教学。他造就了一大批优越人才网网,大部分已经成为电力行业的主干,或双一流高校的博士、硕士生导师。

  比年来掌管的国度级重点项目包含:国度优越青年科学基金项目“含高渗透率间歇式能源的电力体系鲁棒调剂实践及办法”, 国度自然科学基金项目“基于微分博弈实践的电力体系最优协调电压节制研究”,国度高技术研究睁开计划(863 计划)“先辈能源技术领域智能电网关键技术研发”严重项目“多范例新能源发电综合消纳的关键技术”(子题)等10余项国度和省部级重点项目。获教育部高等黉舍科学研究优越效果奖自然科学一等奖等省部级以上嘉奖4项。担当中国能源研究会能源互联网专委会、中国主动化学会能源互联网专委会、中国电机工程学会新能源并网与运行专委会、中国人工智能学会聪慧能源体系专委会委员,担当国度科学技术嘉奖评审专家、中国博士后科学基金评审专家等职。另外,他还担当着《Protection and Control of Modern Power Systems》(PCMP)、《电力主动化设备》、《散布式能源》、《电力大数据》等多家重要期刊杂志编委。2017年创建了“全球华人电力与能源协会”(Global Chinese Power & Enegy Society,总部位于香港)并获结合国教科文构造总部嘉奖。

  交叉创新,硕果累累

  长期以来,陈皓勇传授基于数学、物理学、经济学、生物学中的基础知识,将信息/通讯、优化/节制、线性/非线性体系、网络实践和经济办理等领域的实践应用于电力(能源)工程领域,开劈出具有学科交叉特色的复杂(大规模、随机性、散布式、网络化)电力(能源)体系(建模、阐发、优化与节制)研究领域,获得了丰富的研究效果。

  一、用生物学思绪研究大体系优化和经济博弈(演化)——协同进化算法

  在进化算法的研究中,陈皓勇传授借鉴自然界中的协同进化机制,引入生态体系的概念,将电力体系类比于自然界中的生态体系,将此中的优化成就的求解映射为生态体系的进化。他在世界规模内初次提出适用于电力体系计划、运行与节制和电力市场仿真等的协同进化算法(末了称为“体系进化算法”),并于1999年发表名为《电力体系机组组合成就的体系进化算法》的论文。随后在电力体系领域的国际权势巨子期刊IEEE Transaction on Power Systems等上发表一系列相干论文,获得国际上电力体系、人工智能、经济办理等制缌域科研职员的普遍引用,引起包含美国阿贡国度试验室、美国伊利诺理工大学、美国北卡罗莱纳州立大学、约旦科技大学、雅典国度技术大学、澳大利亚悉尼大学、伊朗德黑兰大学、香港理工大学等多个研究小组的存眷和跟进。

  这项研究效果已在电力行业取得了普遍的应用,而由美国、英国、德国等多国科学家构成的结合研究团队已业阶匀唤协同进化(Coevolution)的基因学证据并在《美国科学院院报》上发表(2015年7月7日)。借助院人工智能技术睁开的高潮,协同进化算法及其在电力(能源)体系中的应用还将有大的睁开。

  别的,他还提出了基于改良拉格朗日松弛法和随机临盆模拟的电源计划模子和算法,并基于拉格朗日松弛法树立了电能短期本钱和长期本钱阐发的同一框架,高品格地实现为了博士学位论文,该研究工作至今仍为紧锣密鼓停止着的电力体系体例改革供给重要的参考。基于这些研究,他介入的项目“电力体系的运行与计划的最优决定模子及办法研究”获2008年教育部高等黉舍科学研究自然科学一等奖。

  二、用博弈论(经济学)思绪研究复杂体系节制——微分(静态)博弈节制

  电力体系包含大批散布式节制器,目前智能电网大力睁开,更多的新型节制器将被引入。这些节制器感化于歧层面,节制偏向互相自力,甚至存在抵触。新能源并网过程中,制定节制计谋时若不停止协调,则可能导致各方互相牵制、抵消,背离节制偏向,多个节制器的协调长期以来不停是电力体系领域悬而未决的难题。

  颠末量年的学术积聚,陈皓勇考虑能否将博弈论和节制实践相结合,睁开出一种新型的电力体系节制实践和办法来解决这个成就,初次提出电力体系频率/电压协同节的微分博弈模子及其求解算法,开拓了基于博弈论的电力体系多主体协同节制新偏向。制于传统的单主体节制,这种办法将每个节制器都视为自力决定主体,颠末过程其间的自构造竞争到达均衡,更切近于多节制器协调成就的本质。

  他在国际上初次将微分博弈实践应用于电力体系频率/电压协同节制,分离树立了一、二次调频和多地区互联体系调频的微分博弈模子和相应的求解算法,所承当的国度自然科学基金项目“基于微分博弈实践的电力体系最优协调电压节制研究”也已结题并评为优越。以后“博弈节制论”已成为节制实践界研究的热门之一。

  三、用最优节制和自然科学试验思绪研究微观经济(市场)——基于连续光阴商品模子的电力市场实践及电力市场试验经济学

  实时电价实践是很多国度电力现货市场设计的实践基础,但有两个严重缺点:一是仍然基于传统的分时调剂模子,忽略了电能临盆和消费的光阴连续性这个十分重要的特征对电能本钱及电力体系调剂运行的影响,没有认真处理跨时段束缚;二是假设同一时段的电能商品都是同的,无法差别基荷、腰荷和峰荷机组差别显著的技术特征及本钱构成。为克服这些缺点,陈皓勇原创地提出连续光阴电能商品模子(即功率对付光阴的函数),和该模子下两者制的定价办法,即实时电价和按负荷持续光阴定价。两种定价办法下的市场优化成就也相应地由传统电力市场实践中的数值优化成就变为泛函极值优化模子(最优节制成就)。该实践和办法为新配景下国内外的电力市场打造供给了全新的思绪和实践基础。

  现阶段赓续凋谢的市场环境下,电力体系中存在分歧的好处主体,在计划和运行决定中通常都以自己好处最大化为偏向,传统的同一优化模子难以适用。在这个配景下,陈皓勇传授容身博弈论,树立了电力市场建模、阐发与仿真研究,他提出了利用多项式方程体系求解电力市场均衡的办法,初次构成为了基于试验经济学的电力市场博弈阐发体系实践和办法,并结合基于协同进化计算的智能模拟和试验经济学办法研究了电力市场主体的生意计谋和市场均衡等成就。这些研究工作获得国际同业的承认,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试验室的多个权势巨子学者引用。

  四、用同一能量思绪研究能源网络体系——能量网络实践

  目前,在全世界面对能源枯竭与环境危机下,多种情势能源的综合利用已经成为必然趋向,陈皓勇传授也大力投入综合能源体系的研究中。他观察到,自然界的一个基本物理现象是,虽然电作为物质不能转化为蒸汽或热,但能量可以或许或许由电转移到其余物质,反之亦然。他基于电网络(电磁场)、热力学(非均衡态热力学与寂态热力学)、传热学与流体力学(流体网络实践),深入研究了分歧情势的能量在传递、转换过程中的共性,从更深、更广的层次上研究了能量的传递和转换规律。

  基于这些实践,陈皓勇传授树立了描述多种能源耦合体系的能量网络实践,接踵发表了论文《能量网络的传递规律与网络方程》(《西安交通大学学报》2014年10期)、《时变能量网络建模与阐发》(《中国科学:技术科学分刊》)等,为综合能源(多能互补)体系建模与阐发奠基了松软基础。能量网络实践树立了从工程科学到基础科学的桥梁。

  除此之外,陈皓勇传授还在电力体系鲁棒调剂/计划、区间无功电压节制、散布式信号处理等领域作出了一系列创始性贡献。他引导课题组树立了海南电网风电、光伏发电的短期/超短期功率预测体系和绿色调剂体系,实现为了无功补偿优化设置设备摆设和实时无功优化节制,提高电网的可再生能源接纳能力,年均间接经济效益1.6亿元以上。改革了海南电网的AGC/AVC体系,包管了海南电网平安稳固运行,提高了电能品格。项目效果对海南从容商业试验区和从容商业港的电力包管有重要感化。

  知识的专业化可以或许或许延展科研的深度,知识的多元化则可以或许或许拓宽科研创新的广。陈皓勇传授认为,以后电力(能源)领域所面对的一系列严重成就,只能颠末过程跨学科(跨行业)合作来综合解决。他擅长发现电力工业睁开和能源临盆利用中实际存在的难题,也能充足节制基础前沿科学领域的进展,取得了一系列原创性研究效果。面向未来,他也将紧跟时代脉搏,以执着的信心,博采众长,埋头研究,赓续登学术的新高峰,为推动能源临盆和消费反动、实现中华民族巨大中兴的“中国梦”做出自己的贡献。

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