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在新一届国家能源委员会首次会议上,李克强总理指出,能源是现代化的基础和动力,是国际政治、金融、安全博弈的焦点,能源供应和安全事关我国现代化建设全局。而在节能减排及应对气候变化工作会议上,李总理则提出要控制能源消费总量,提高使用效率,调整优化能源结构,积极发展风电、核电、水电、光伏发电等清洁能源和节能环保产业,大力推广分布式能源,发展智能电网。
能源电力领域倾注着无数个科技工作者的心血,华南理工大学电力学院教授陈皓勇就是其中的一位。在与电力科研事业结缘的20年里,他以复杂系统(大规模、随机性、分布式、网络化系统)建模、优化与控制理论方法及其在电力系统中的应用研究为核心学术思想,长期从事电力系统规划、运行与控制,新能源并网与智能电网技术,电力技术经济与管理等方向的基础前沿研究和教学工作。其研究成果在电力行业得到广泛应用,同时,还引起国内外不同领域学者的广泛关注。
多向思维推陈出新 科研攻关占尽先机
知识的专业化能够延展科研的深度,知识的多元化则能够拓宽科研创新的维度。陈皓勇在深入研究电力科学的同时,也广泛涉猎其他学科领域,这一习惯为他的科研创新之路提供了持续不断的源泉。他取得的一项获得学术界广泛认可的成果是将协同进化机制引入电力系统运行、规划的优化问题研究。
机组组合问题是电力系统运行优化中的一个经典难题,其目的是在满足电力系统技术条件约束的情况下,确定未来一定时期内发电机组的调度方案,以使系统总的运行成本(或燃料消耗)达到最小。针对这一难题,陈皓勇在国际上首次独立地提出电力系统优化的协同进化算法,借鉴自然界中的协同进化机制,引入生态系统的概念,并将电力系统类比于自然界中的生态系统,将其中的优化问题的求解映射为生态系统的进化,最终达到问题求解的目的。陈皓勇将该类算法推广于电力系统规划、运行和电力市场决策等多个领域,不但为电力系统优化提供了新途径,也为解决一般复杂工程系统优化问题提供了新思路。他在国际权威期刊上发表了系列论文,被国内外多个权威学者和研究团队广泛引用和跟进研究。
除此之外,陈皓勇还系统地研究了基于大系统随机与离散优化理论的电力系统规划、运行的模型及算法。在电力系统规划方面,提出了基于改进Lagrangian松弛法和随机生产模拟的电源规划等模型和算法;在电力系统优化调度方面,在国际上较早地开展了多风电场并网条件下的电力系统安全约束机组组合等问题的研究;在电力系统无功优化方面,提出基于退火选择遗传算法的大电网无功优化等模型和算法。
博弈方法大放异彩 策略均衡收获佳绩
陈皓勇并不满足于已取得的成果,他时刻关注着新的研究动向,也把更多的注意力放在学术思想和方法创新的层面,其中“博弈论”就是他重点关注的学术领域之一。
从上世纪90年代起,电力市场化改革成为全世界所关注的话题,在市场环境下,电力系统中存在不同的利益主体,传统的统一优化模型难以适用。作为一类先进的数学工具,博弈论通过建立多方优化决策模型并求解均衡策略,使得各方均能获得最佳收益。在这个背景下,陈皓勇长期从事基于博弈理论的电力市场建模、分析与仿真研究,首次提出了基于协同进化计算的寡头垄断电力市场建模、运用多项式方程系统求解电力市场均衡等方法,首次形成了基于实验经济学的电力市场博弈分析理论和方法,首次结合基于协同进化计算的智能模拟和实验经济学方法研究了电力市场主体的交易策略和市场均衡等问题。
而从更高层次的观点,陈皓勇认为,“博弈”是社会和自然界中普遍存在的现象,在不同学科领域中都有所体现。作为社会科学重要方法的博弈论能否在工程领域中应用呢?他的回答是肯定的。电力系统中多个控制器的协调问题是长期以来一直悬而未决的难题。陈皓勇考虑能否将博弈论和控制理论相结合,发展出一种新型的电力系统控制理论和方法来解决这个问题。基于这种思路,陈皓勇首次提出基于博弈理论的电力系统协同控制思想。这种方法将每个控制器都视为独立决策主体,通过其间的自组织竞争达到均衡,抓住了多控制器协调问题的本质。他在国际上首次将微分博弈理论应用于电力系统频率协同控制,基于微分博弈理论的电力系统最优协调电压控制研究也已取得重要进展。这项研究开拓了电力系统协同控制新方向,正得到国内外同行越来越多的认可。
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