探路電力創(chuàng)新 弘揚科學精神
——記華南理工大學陳皓勇教授

記者/李國良

陳皓勇教授

壯志在胸，理想在懷，即使前路并不平坦，也阻擋不了他的探索之路。長期以來，他圍繞復雜電力（能源）系統(tǒng)建模、分析、優(yōu)化與控制的核心學術領域，深耕探索，砥礪前行，并始終堅持“從0 到1”的核心基礎理論與方法的原始創(chuàng)新。他就是中國電力領域的探路者之一——陳皓勇教授。

著眼前沿——追尋科研夢

夢想如海，不忘初心，方得始終。1975 年出生的陳皓勇，1990 年考入西安交通大學少年班，年少時，便深刻認識了科技的力量。當他進入電氣工程專業(yè)學習并與電力科學產生交集時，便暢想著中國電力的未來發(fā)展，并為此奮力拼搏、埋首前行。那一年，他，17歲！

人生的軌跡往往是由一些偶遇決定的。陳皓勇的一次偶遇，成為了他科研人生的起點。1994 年，陳皓勇結識了我國著名電力系統(tǒng)學者、中國科學院院士王錫凡教授，成績優(yōu)異的他，在1995 年成為王錫凡教授的學生，并在老師的嚴謹指導下，開展電力系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃、優(yōu)化調度和電力市場等領域的研究，最終于2000 年高質量地完成了博士學位論文并留校任教。他主持和參與國家自然科學基金重點項目“我國電力市場的電價理論、交易機制及其模擬研究”、國家自然科學基金青年基金項目“電力系統(tǒng)運行方式優(yōu)化和綜合資源規(guī)劃的協同進化算法”、國家社會科學基金青年基金項目“電力市場交易制度的實驗經濟學研究”等多個電力系統(tǒng)領域的國家級科研項目。

2006 年，陳皓勇被調到華南理工大學任教，他仍然將科研放在首位。先后主持了國家優(yōu)秀青年科學基金項目“電力系統(tǒng)調度與控制”、國家自然科學基金重點項目“綜合能源系統(tǒng)的動力學模型及規(guī)劃、運行基礎理論研究”等研究，并主持完成了一系列國家自然科學基金面上項目、教育部新世紀優(yōu)秀人才支持計劃項目、教育部科學技術研究重點項目、廣東省自然科學基金面上項目等。除基礎理論研究外，他還與國家電網公司、南方電網公司、廣東電網公司、海南電網公司等企業(yè)密切合作，主持和參與了國家高技術研究發(fā)展（863）計劃項目“多類型新能源發(fā)電綜合消納的關鍵技術”、國家重點研發(fā)計劃項目“支撐20%新能源電量占比場景下的電網智能調度關鍵技術”和“高比例可再生能源并網的電力系統(tǒng)規(guī)劃與運行基礎理論”、南方電網公司重大科技項目“規(guī)模化靈活資源虛擬電廠聚合互動調控關鍵技術研究”等一系列重點項目。

作為探索者，陳皓勇的創(chuàng)新能力毋庸置疑?！皡f同進化算法”就是其創(chuàng)新的見證者之一。協同進化算法借鑒自然界中的協同進化機制，在傳統(tǒng)單物種進化算法的基礎上引入生態(tài)系統(tǒng)的概念，生態(tài)系統(tǒng)中多個物種相互作用，共同進化，從而使整個系統(tǒng)不斷演進。他原創(chuàng)性地提出電力系統(tǒng)機組組合問題的協同進化算法，并將其成功推廣至電力系統(tǒng)無功優(yōu)化、電力市場的模擬和分析、電網規(guī)劃、電力系統(tǒng)頻率控制等不同問題的求解。作為群體智能的一種代表性算法，協同進化算法迄今仍為人工智能領域的研究熱點。目前，陳皓勇還在深入探索其在微電網、虛擬電廠、綜合能源系統(tǒng)等中的應用。

基于博弈論的電力市場建模、分析與仿真研究是陳皓勇為電力系統(tǒng)發(fā)展做出的另一項重要貢獻。它解決了市場環(huán)境下傳統(tǒng)的統(tǒng)一優(yōu)化模型難以適用的難題，其核心技術已成功應用于多省區(qū)（南方區(qū)域、江西、貴州、河南、湖南等）電力市場設計和“西北電力市場綜合模擬系統(tǒng)”和“國家電力市場仿真系統(tǒng)”等的開發(fā)。陳皓勇的多學科交叉研究思路，將博弈論引入工程領域，首次提出了基于博弈理論的電力系統(tǒng)協同控制思想。將每個控制器都視為獨立決策主體，通過其間的自組織競爭達到均衡，抓住了多控制器協調問題的本質；將微分博弈理論首次應用于電力系統(tǒng)頻率協同控制和最優(yōu)協調電壓控制。

立足實踐——探索變革路

近年來，陳皓勇將科研重點放在了“新能源電力系統(tǒng)”領域的研究和應用，突破重重技術難關后，在新能源發(fā)電控制及仿真建模、新能源發(fā)電短期和超短期功率預測、新能源電力系統(tǒng)/微電網綠色調度、新能源電力系統(tǒng)的無功/電壓控制、新能源電力系統(tǒng)的有功/頻率控制等方面取得多項理論和關鍵技術創(chuàng)新成果。在此基礎上，他帶領團隊建設了海南全國唯一省域智能電網示范區(qū)。在海南電網建立了第一個含多類型新能源的電力系統(tǒng)多時間尺度魯棒調度系統(tǒng)，提高了電網消納新能源的能力，同時保證了調度方案的安全性和經濟性。通過優(yōu)化調度，在海南電網間歇性可再生能源滲透率逐年提升情況下，棄風率逐年降低，實現了光伏發(fā)電100%消納，提前實現海南清潔能源占比超50%的目標。2016年，南方電網正式實現了世界首個同步電網分裂異步運行的工程方案。在云南電網異步聯網試驗期間發(fā)生了由大規(guī)模水電機組調速系統(tǒng)引發(fā)罕見的超低頻振蕩時，陳皓勇的研究為問題的最終解決提供了理論支撐。隨著新能源大規(guī)模接入，這些前沿研究工作對于工程實踐的意義愈發(fā)重要，所取得的豐碩研究成果為我國新能源并網難題的解決提供了重要技術手段。

目前，他正在參與南方電網水風光綜合基地的多級協調智能調度系統(tǒng)建設，努力推動云南成為南方區(qū)域靈活性資源中心，實現跨國跨區(qū)跨流域水風光等可再生能源的多能互補利用，支撐云南建設“內聯外通、融合互補”的樞紐型新型電力系統(tǒng)示范省。他提出的基于能量網絡理論的綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃、運行理論與方法引起廣泛關注，并在多項多能互補綜合能源示范工程中得到應用，擔任國家能源局第一屆能源行業(yè)綜合能源服務標準化工作組委員并參與多項相關行業(yè)標準的制訂。2021 年3 月15 日，中央財經委員會第九次會議提出“實施可再生能源替代行動，深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)?！痹谶@些科研成果的基礎上，陳皓勇進一步提出了“分層集群的新型電力系統(tǒng)運行與控制”理論與方法，得到各方面的重視。

從古至今，科學技術與文化之間緊密相連，交互推進。英國在17到18世紀成為科學研究的中心，并逐漸擴展到法國、德國等其他國家?？茖W家們聚集在這些中心周圍，逐漸形成了各自的科學學派。與之同時，在我國嶺南地區(qū)學術之風大盛，形成了清代經學史上占重要地位的“嶺南學派”。在當今科學家精神盛行的新時代，嶺南地區(qū)的院校、學者們從“得風氣之先”，到“開風氣之先”，直至“敢為天下先”，推動了嶺南科技的革新與進步。在陳皓勇看來，嶺南文化務實、創(chuàng)新、開放、包容的精神正好與他博采眾長、多元交叉的科研思維相得益彰。

作為嶺南的科技工作者，陳皓勇告訴筆者，2021 年諾貝爾物理學獎授予真鍋淑郎、克勞斯·阿塞爾曼和喬治·帕里西，表彰他們“對我們理解復雜系統(tǒng)作出開創(chuàng)性貢獻”，這說明復雜系統(tǒng)科學已經從‘邊緣科學’變?yōu)椤髁骺茖W’，“這是一個新紀元的開端，中國傳統(tǒng)文化本來長于系統(tǒng)思維，應在吸收西方科學技術精華的基礎上進行再創(chuàng)新。1978 年9 月27 日，交通大學杰出校友錢學森學長親自撰寫的《組織管理的技術——系統(tǒng)工程》開創(chuàng)了系統(tǒng)工程的中國學派。作為交通大學大家庭的一員，承續(xù)錢學森老學長的學術遺志，基于多學科交叉的復雜電力（能源）系統(tǒng)研究大有可為，有望為新時期嶺南科技學派的構建貢獻一份力量?！?/p>