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让电网控制系统从中国走向美国
如果说在国内的成功应用是孙宏斌一直以来的目标,那把该系统成功输出到美国,则有些出乎他的预料。这一切都始于北美最大的区域电网PJM发给孙宏斌的一封寻求合作的电子邮件。
PJM是当时全球最大的区域电网公司,负责美国首都华盛顿特区和东部13个州的电网安全运行和电力市场服务,总用电占全美的1/6。引入自动电压控制系统是PJM实施智能电网的关键项目,他们为此与美国一流大学的著名教授开展了长期的合作,然而效果并不理想。正是在这种情况下,孙宏斌收到了PJM邀请他前去技术交流的邮件。
2008年的大年初一,孙宏斌第一次来到PJM的总部,与他们的专家进行面对面的交流。为了这次交流,在此前的两个星期,孙宏斌"闭关"潜心做好准备,因为他意识到,这是自己团队的成果走出国门的重要机会。然而交流刚一开始,孙宏斌就明显感觉到了对方的忽视,"基本没有人认真在听,他们大概认为中国人根本不可能解决。"孙宏斌说。但随着讲解的深入,一个个有说服力的来自中国工程应用现场的案例展示出来,孙宏斌渐渐感觉现场气氛明显变化,对方开始针对他的介绍展开了热烈的讨论。当交流结束的时候,PJM的主管经理仍激动不已,立刻就带着他去参观了控制室,这原本是需要提前一个月预约并经过安全审核才能进入的地方。
当进入实际合作的阶段,孙宏斌和他的团队立刻发现了难住美国著名教授的问题所在:PJM电网是拥有13000个节点、19000条支路的复杂大电网,按照美国电力市场机制的要求,引入自动电压控制系统后,不仅初始基态运行方式要更优,还要保证在5500个复杂预想故障发生后的运行仍然安全合格。5500个故障乘以13000个节点的规模,需要系统快速计算出来并用于决策和控制,如果完整建模这个非线性优化问题,根本无法直接求解,更谈不上用于实时控制。
"那段时间里,我们课题组每个人的脑袋里萦绕的都是这个问题,大家基本都是工作到凌晨,每当有点进展都会非常兴奋,经常通宵进行测试。"孙宏斌说。幸运的是,面对这个巨大的数学优化问题,大家最终想到了用博弈的方法,把电网的安全和经济看成是博弈的双方,再利用安全扫描的方法,达到新的平衡点。实现这一想法,需要有强大的优化计算和安全评估的计算能力,而这两点正是孙宏斌团队的优势,长期以来他们都在从事这两个领域的研究工作。因此,当这个全新的思路确立之后,团队很快就将之实现了,并在此后申请了一系列美国和中国的专利,成功地解决了这一难题。对此,PJM电网高级战略师JianzhongTong博士曾评价说:"美国一流大学的著名教授没有做到,清华教授做到了。"
虽然解决了这一难题,美国的大门也并没有那么容易打开。接下来,孙宏斌的团队还面临着PJM严酷的长达半年的在线不间断测试,为此,团队成员前后两次赴美参与现场测试。"每轮控制的计算结果第一时间自动送给第三方软件扫描,评估各种预算故障下的控制效果,压力非常大,春节也一直盯在美国。"郭庆来说,"我们要时刻关注评估结果,因为测试是不停止的,一旦发现问题就要立刻连轴转的解决,以避免影响后续的测试。"最终在线测试结果令PJM运行人员非常满意,他们后来多次在各种国际会议上很自豪的进行专题介绍,对清华团队的工作表示了高度赞赏。
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