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一位“电力人”的本真和情怀 ——访上海电力大学能源电力科创中心副主任杨秀教授

北极星输配电网  来源:世界科学杂志  作者:江世亮 梁偲  2019/11/29 10:09:55  我要投稿  
所属频道: 电网建设  关键词:微电网 上海电力大学 杨秀

北极星输配电网讯:2019年1月,上海电力大学(原上海电力学院)临港校区综合能源服务示范项目正式运行,这是全国首批、也是上海唯一入选国家能源局的“新能源微电网示范项目”。

该项目运行以来,通过集成先进技术、智能管控等使能耗降低1/4左右。尽管这项示范还只是在大学校园范围内,但是其意义非同一般。

当了解到2005级星友、上海电力大学电气学院杨秀教授是该项目的主要设计与开发人员后,我们遂约他采访,希望听他介绍他和新能源微电网的故事。

本文源自《世界科学》杂志2019年第4期“今日启明星”栏目。

采访地点安排在上海电力大学杨浦北校区。落座前,杨秀先带我们参观了杨浦北校区的微电网示范与研发平台,虽然容量和规模只有临港校区的1/10,但是杨浦北校区的微电网示范项目是上海电力大学、甚至可以说是国内高校此类能够覆盖整个校区的新能源微电网项目的开创性工程,也因此,杨秀投入了很大的精力用于该工程的规划设计。

几年运行下来积累了大量的运维经验与心得,为广大师生提供了丰富的现场数据与技术支撑,也为临港校区综合能源服务示范项目的方案设计、工程建设和最终的良好运行奠定了基础。

站在示范项目模型与控制屏前,杨秀对其中每一个标识、每一个数据都如数家珍,如果给他时间的话相信他可以讲出许多示范项目的故事。

偏偏就对“电”来电

杨秀出生在江苏江都,两岁后便随父母“支边”来到新疆的生产建设兵团农六师,并在兵团求学到高中。

在很多没去过新疆的人眼里,新疆是个神秘而又吸引人的地方。在杨秀看来,新疆确实有它独特的魅力,那里阳光明媚,空气清新,也有不同于其他地方的风景,而最让他感慨的是,2019年春节回去他发现新疆发生了翻天覆地的变化。

就拿他曾经工作过的国网新疆昌吉供电公司来说,当时(1994—1998年)只有2座220千伏的变电站,而现在同电压等级的变电站已经有16座,全地区负荷更是翻了十几倍,同时电网结构也更为复杂。

杨秀说,由于自己是学电力的,所以对这些数字很敏感。我们也许不能完全明白这些数字意味着什么,但他的这番感慨我们从其他地方应该是能感同身受的,那就是我国改革开放以来,不只是新疆,全国各地、各个行业都发生了翻天覆地的变化。

高中时,杨秀就对物理,特别是对“电”感兴趣,在与班主任深聊后他意识到电气是一个不错的方向,而武汉水利电力学院(后并入武汉大学)是当时国内电力领域最好的高校。这样,杨秀就把武汉水利电力学院电气工程专业视为自己的追求并如愿以偿。

当时(1990年),无论从实验室水平还是师资水平来看,电气工程都是武汉水利电力学院的最强学科之一,所研究的对象与实验设备动辄都是数十万乃至上百万伏的高压,其实验设施与实验水平在当时整个行业内都是顶尖的。

也许和本专业“注重应用”的特点有关,杨秀在本科时就接触到现场大量的电力设备,并能在现场开展各种测试与操作。

学校对本科生的毕业实习和毕业设计十分重视,杨秀就先后到葛洲坝水力发电厂和西电集团实习。

在葛洲坝水力发电厂实习的20多天里,杨秀跟着工人师傅一起三班倒,所有的操作、参观与培训都在现场;在西电集团实习的一个多月中,杨秀到西电集团各个从事不同电力设备制造(如变压器、断路器、互感器等)的工厂里逐个轮岗实习。

其本人毕业设计就是对研发中的一个避雷装置做特性实验,通过不断实验、分析实验结果进而改进该装置的性能。

经过这样的历练,到真正工作时,学生们对现场已经很熟悉,并能很快上手,这种能解决实际问题的能力训练让杨秀受益终身。

从电厂技术员到名校博士

大学4年杨秀最大的体会是:

电力行业是一个理论与实际联系十分密切的行业,没有对现场的熟悉和经验就不可能解决实际问题。

基于这样的认知,本科毕业后,杨秀选择了到离家较近的国网新疆昌吉供电公司,并在那里做了4年的技术员。

电力行业的日常工作看起来并不复杂,但如果碰到棘手的问题时,就需要用学校学到的理论知识并结合现场实际进行透彻分析,往往伴随着现场长时间的监测与实验,不管条件多艰苦,也不管你是否为名校毕业生。

很多现场突发问题的解决都是在大量现场经验积累的基础上形成的直觉来找到根源所在的。杨秀给我们举了一个例子:

设备的介损测试在实验室无干扰的情况下能够测得非常精确,但在现场的变电站测试时,周围的高压带电设备对仪器的电磁干扰影响很大,仪表指示会不断抖动飘移以致往往无法正常读数。

以前,工人师傅是用“土办法”进行大致估算,杨秀就一直思考有没有可能做些改变,从书本里找到的方法无法消除干扰后,他又联系了母校老师,结合实际情况制定出了一个新的实验方案,并联系厂家改进相关实验装置。

经过一年多的时间,通过改善屏蔽、信号放大、滤波等多种方法结合,最终解决了干扰的问题。

在此之后厂家据此研发了新的介损测试仪器。

在供电公司4年的工作也让杨秀日益发现所学的知识并不能完全适应电力行业突飞猛进的技术发展,由此他萌发了读研的想法。

1998年,杨秀考入自己的母校读研,所选专业是高电压技术,这是一个与高压电气设备打交道的专业领域。

2001年上半年,硕士毕业后的杨秀再接再厉,考入上海交通大学电气工程系攻读博士,专业方向是电力系统及其自动化,这个专业更关注的是整个电网而不是具体的设备,对杨秀而言相当于“跨专业”了。

杨秀的导师陈陈教授对此有担心,甚至建议他还是读原专业方向。而杨秀非常坚决,非陈教授不读。陈教授在他的“坚持”下最终同意收他为徒。

当问及他为何对专业方向与导师选择如此有定见时,杨秀回答:

“一方面是因为自己确实想拓展到与电网相关的专业,另一方面也是冲着在电网领域享有盛誉的陈教授而来。”

后来的事实证明,杨秀的坚持很明智,陈教授确实给予了他无论是在学术上还是在为人上巨大的指导和帮助。

陈陈教授的经历非常丰富,本科与硕士均毕业于清华大学电机系,毕业后在电机制造行业工作多年,改革开放后公派赴美留学并获得普渡大学的博士学位,回国后先后到清华大学与上海交通大学任教,70多岁高龄时还活跃在科研和教学的一线。

上海交大对博士毕业的要求是相当高的,对于杨秀而言,跨专业的难度就更大了。

因此陈教授一方面安排团队里的青年教师悉心指导,另一方面让他很早进入课题组进行项目研究。

陈教授带领的课题组会定期召开学术研讨会,或邀请专家,或内部交流,形式灵活,这种相互交流不仅提升了学生的学术水平,也提高了课题组的凝聚力。

2018年陈陈教授80大寿,学生们早就酝酿为老师祝寿,但陈教授执意把祝寿会开成了一个研讨会,让每个弟子谈谈各自最新的工作。

这样一种“活到老、学到老,对科研永葆热情”的职业状态和精神对弟子们不啻是一种无声的鞭策。

从启明星项目介入直流输电

2005年,杨秀博士毕业时,心中已经确定了未来从事高校教师这份职业,杨秀说:

“因为在学校里除了时间上的自由,还可以做自己喜欢的研究,而且能和年轻人在一起,不断的输出也迫使你一直接触最前沿的科技。”

于是经导师推荐,杨秀进入了上海电力学院任教。

初到学校的他一心扑在科研与教学上,也得到了学校领导、同事的重视与帮助,因此很快融入其中,并积极动员交大的优秀毕业生来此工作。

在他之后,有多位交大学弟学妹陆续来到这里任教。杨秀说他也被戏称为交大学子到上海电力学院工作的“领路人”。

杨秀入职当年就申报了启明星课题并获批,这是杨秀科研生涯中的首个项目,研究方向聚焦于直流输电。

缘何有此选择,杨秀介绍说,我国的西电东送中有很大一部分是通过长距离直流线路进行输送,以上海为例:

上海是世界范围内直流输电系统落点最多的城市(目前已经落点上海的直流输电有4条),而多条直流输电密集地落点在一个范围不大的地域,会给电网的安全稳定运行带来许多问题,其中“换相失败”就是非常棘手的问题。

换相失败一旦发生往往会令整个交直流系统的功率、电压发生波动,严重时会导致直流系统闭锁乃至停运。

由于4条直流落点相距不远,近区交流电网的一个严重扰动可能会影响到多条直流,继而造成多条直流的换相失败。

而目前上海有近一半的电能都是通过直流输送,对于上海这样的特大城市来说,这大大增加了上海电网安全运行的风险,也因为以上的情势,很长时间来电网运行调度部门压力极大,工作中如履薄冰。

针对这个非常重要的问题,杨秀及其同事开始了长期的跟踪与研究,建立了能真实模拟现场直流输电控保系统的仿真模型,针对不同原因引起的换相失败,分析其机理与规律,对相关控制保护的参数进行了优化调整,并针对未来不同场景可能会出现的问题提出了多种预案。

由启明星课题开始,包括之后的上海市自然科学基金项目、国家自然科学基金项目、国家电网公司重点项目等,都是在这个方向上的延续和深入,这两年更是以企业生产运行中出现的关键技术问题为抓手,聚焦行业重大需求,提供解决方案,从而也解决了行业的共性问题。

杨秀向中国工程院卢强院士一行介绍杨浦北校区微电网示范与研发平台

新能源微电网的力推者

杨秀的另一个研究方向就是本文开篇提到的新能源微电网领域。

2005年杨秀博士毕业时,新能源进入快速发展阶段,他从分布式能源接入配电网领域开展研究。

目前,大容量新能源集中接入主电网总体上可控可调度,然而,由于分布式能源如光伏、风电等的随机性与不稳定性,如果大量分布式能源直接接入配电网,往往会对配电网的运行带来诸多问题,并影响新能源的发展。

针对这个问题,杨秀及其团队长期聚焦微电网技术的研究与应用,将分布式能源、储能、负荷等聚合成一个自治运行的微型电网,并通过公共接入点并入配电网。

这样做的好处是整个微电网对外部电网来说都是可调可控的,如此就解决了分布式能源友好接入电力系统的问题。

杨浦北校区智能微电网示范与研发平台总体布局

2011年,杨秀带领的课题组在上海电力学院建立了风光储微电网实验室并有效运行。

2013年,在这个平台的基础上,学校在杨浦北校区建设了一个覆盖整个校区的智能微电网示范与研发工程,杨秀牵头做了方案设计和可行性论证,经过两年的建设,杨浦北校区微电网示范工程于2015年正式运行,各类分布式发电为学校提供了清洁能源,相关的平台还为学校师生的教学科研提供了数据资料、实验测试等各方面的技术支撑。

在此基础上,2016年上海电力学院开始酝酿临港新校区的微电网建设,装机容量扩容到了原来的10倍。

历经三年的建设,全国大学校园首个兆瓦(MW)级的新能源微电网示范平台于2019年初在上海电力大学临港校区建成运行。

介绍到这里,谈吐一直很平和的杨秀也有点激情难抑:

“目前整个临港新校区称得上是一个风光储一体化、电热冷多能供应的智慧微能源系统——除了300千瓦的风力发电系统外,临港新校区所有建筑物屋顶都装有光伏发电,多功能太阳能路灯集充电、无线网络、照明、监控于一体,空气源热泵和太阳能光热互补供应热水,还有多类型复合储能设备和楼宇节能环保措施等。”

临港新校区综合能源服务示范项目的建设为能源管理、节能改造以及运营管理模式提供了一个可借鉴的新标杆。

杨秀强烈建议我们有机会一定去临港新校区看看,在他看来,这套能源系统在一定程度上诠释了上海“电力”大学的特征和使命:随电而进、缘电而生、依电而立。

杨秀目前的一项最新职务是学校新成立的能源电力科创中心的副主任,该中心的目标是在能源电力领域为上海建设具有全球影响力的科创中心做出突出的贡献。

从力保主干电网的运行安全到投身微电网建设,从电厂技术员到名校博士再到上海电力大学能源电力创新发展的核心专家,杨秀的每一次转型都是一种蜕变,但不变的是他作为“电力人”的本色和情怀。

这样的“电力人”在上海电力大学有一批,杨秀是他们中的突出者。


原标题:今日启明星 ︱ 一位“电力人”的本真和情怀 ——访上海电力大学能源电力科创中心副主任杨秀教授

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