甘做电网“保护神”

——记2018年度广西技术发明一等奖获得者广西大学韦化教授团队

2019年05月28日17:14  来源:广西日报
 
原标题:甘做电网“保护神”

用“十年磨一剑”来形容广西大学电气学院韦化教授及团队的科研成就最贴切不过。他和团队磨的这把“剑”名为《大规模交直流电力系统最优运行与校正关键技术及应用》,获得2018年度广西技术发明一等奖。

这个项目名称乍一听有点高大上,其实它跟老百姓的生活息息相关,可以说人们生活中一刻也离不开它。

1 精准发力 为电网安全经济运行护航

停电,尤其是大规模停电造成的危害和损失大家有目共睹。小到生活中的种种不便,大到工业生产方面会对国民经济造成不可估量的损失。国外甚至有过这样的例子,大规模停电导致社会骚乱。

保证电网安全经济运行可以最大限度降低停电事故发生。如何为电网安全经济运行保驾护航?韦化团队锁定了《大规模交直流电力系统最优运行与校正关键技术及应用》这一涉及国计民生的课题。

电力系统包括三部分:发电-输电-用电,对应于电厂-电网-用户。电厂负责发电,然后把电输送到电网,电网再把电提供给用户。由于不能大规模地存储电能,电力系统运行时需要保证发电与用电实时精确平衡,也就是发多少电就用多少电,发多了或发少了都会影响电能质量,电力系统都要出问题。实际上,发电和用电存在一定的波动,不能达到绝对平衡。所谓最优运行就是通过最优化技术的调控,达到发电和用电尽可能地平衡,使电压和频率波动得越小越好。

韦化告诉记者,广西23万平方公里土地上所有的电网都和这项技术有关系。在这么大的地域上要使电网运行正常,要保证每个地方供电质量都合格是非常困难的;加上广西电网地处国家“西电东送”战略通道的重要节点,保证电网安全经济运行非常重要。韦化团队研究的重点就是在大规模交直流电力系统的最优运行和校正上,一方面保证八桂大地23万平方公里土地上的用户能享受高质量的电力;另一方面,保证“西电东送”通道及邻省电网运行安全。“最优校正就是通过最优化技术,把系统运行可能发生的致命问题处理在萌芽状态,避免发生电力系统崩溃的恶性事故,保证经济安全运行。”韦化介绍道。

2 挑战前沿 开启十年科研征程路

“我们的生活和经济运行分分秒秒都离不开电,电网和别的系统最大的区别就在于不能停下来,这太具有挑战性了!”如何以最新的优化理论为基石,提出保证电力系统安全经济运行的数学模型和系列关键技术,逐步实现电力系统的最优运行与校正,为千家万户提供优质电力?韦化称他和团队为此开启了10年克难攻坚的科研征程。

项目的难度可以用一个成语来概况——“顶天立地”。“顶天”即在技术理论上要创新达到领域前沿,解决前人没有解决的难题;“立地”就是理论要与工业实践完美结合,应用于实际运行的系统。把大规模的电力系统变成数学模型,进行优化运行与校正,是一个用数字语言描述物理运行的过程;电力系统的复杂性不仅涉及电气-机械、电场-磁场、稳态和暂态等,还在于要把实际工业应用中的市场、管理、环境质量等因素用数学语言表示在模型中,这无疑难上加难。

没有金刚钻,不揽瓷器活。韦化团队有自己的看家本领,他们提出的基于现代内点理论的在线最优潮流、水-火电力最优方差协调、暂态稳定精确分解、小干扰稳定次梯度校正等创新性成果备受瞩目。此次获奖项目正是得益于这些成果,极大地丰富了电力系统安全经济运行的最新优化理论。

为了达到理论与实践完美结合,团队成员长期深入电网运行一线,了解客户对系统安全、经济、环保等方面的各种需求,收集大量的基础数据。

“我们团队有6位女教师,几乎每个女教师都有过这样的经历,挺着大肚子也还坚持到电厂、变电站调研,搜集客户意见和数据。”广西大学电气学院的陈碧云老师说。

2009年,非洲国家苏丹电网使用了这一技术。团队成员、广西大学的李滨和李佩杰老师在苏丹电网进行水-火电力协调时,遇上了“拦路虎”,他们向韦化求助。这一棘手的问题没有资料可参考,没有先例可借鉴。韦化说:“苏丹这个项目的最大挑战在于只许成功,不许失败。我们是在否定了德国西门子公司的技术方案后,凭借现代内点理论支撑的先进技术方案拿下这个国际项目的。”要跟国际一流公司PK压力确实很大,该项目的监理方是德国人,而德国监理工程师是出了名的挑剔和苛刻,韦化和他的团队只能迎难而上。

当时韦化还担任广西大学副校长,行政事务、教学任务繁忙。安排好去美国斯坦福大学访问的行程还不能推掉,但项目催得急,怎么办?坐在飞往美国的飞机上,韦化连续写了几个小时的程序。在美国访问期间,白天忙工作,晚上熬夜进行技术分析写程序,经常写到凌晨两三点。程序写好后,传给在苏丹的同事进行现场调试,如果有偏差或达不到客户要求的,又返回来修改。有的程序要推倒重来,有的模块要部分修改调整,一次次地沟通,一遍遍地完善,一趟趟地反馈……“如果没有绝对的把握,程序是不能用到电力系统上的。”韦化在向记者讲述时,当年的每一个细节仿佛仍历历在目。

这样高强度高难度的挑战持续了6个多月,韦化团队承担的电网最优运行系统终于通过了德国监理方严苛的检测,苏丹方也对他们的实力竖起了大拇指。

3 国际领先 让老百姓用上优质电力

加班加点攻克难关,绞尽脑汁搬掉“拦路虎”……这样殚精竭虑的研究改进持续了整整10年。

十年磨一剑,该成果在电力系统小干扰稳定分析和最优校正方面达到了国际领先水平。不仅让电力系统实现了安全经济稳定运行,在节能降耗上也成效显著。

“10年前,大家有经常停电且停电的时间较长的感受,现在韦化教授的技术成了电网运行的保护神,使得广西电力系统的电压频率和运行损耗都趋于最优。老百姓最直观的感受是现在停电少了,停电时间短了。”广西电网一专家称赞道。

目前,韦化团队研发的相关技术已推广运用到广西电网调度中心,覆盖我区14个市、45个县及周边各省。据统计,项目取得15项国家发明专利、31项国家软件著作权,产生的直接经济效益69.6亿元,社会效益数百亿元。

值得一提的是,韦化团队的“智慧结晶”已经在服务国家“一带一路”建设上写下了浓墨重彩的一笔。近期,苏丹电网在10年合同结束后又续签了5年期的新合同。(记者李新雄 实习生粟钰琪)

(责编:李敏军、许荩文)