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来自川大电气人的硬核攻坚:驱动绿色发展 助力能源转型

袁文坤

2020年09月03日 01:52

华西都市报

四川大学是教育部直属全国重点大学,国家“双一流”建设A类高校。作为学校历史最悠久、规模最大的工科类实体性学院之一,四川大学电气工程学院的办学渊源可追溯至1908年,是我国第一批创办电气工程专业的单位之一。学院现有电气工程一级学科博士学位授权点,电气工程及其自动化专业为中国工程教育认证专业并首批获得国家级一流本科专业建设点。学院建有“超导与新能源中心”国家双创示范基地及多个教育部和省级重点实验室及科研平台,是全国示范性工程专业学位研究生联合培养基地。

近年来,学院充分发挥学科专业优势,以服务国家战略发展为己任,始终把科研做在祖国大地上,重点建设有川大特色的强电学科;着力打造高素质、国际化的教师队伍与科教融合团队,培养拔尖创新人才;大力推进基础创新与成果转化,扎实推进多学科交叉融合和协同创新,为新时代能源体系转型、工业及信息产业升级提供人才与技术支撑,用科技成果服务电力能源行业和地方经济发展,科研成果在全国广泛应用。

提升优质供电水平 这个团队破解行业难题

供电电压短时间下降对一个家庭来讲,影响也许可以忽略不计,但是对一个大型工厂、一个工业园区,就可能会造成巨大损失和危害,甚至关系到整个生产命脉和社会安全。

四川大学电气工程学院院长肖先勇教授和他的团队要做的就是:将这样的影响和危害降低到最低。

“随着社会经济发展,老百姓的需求已经从有电可用转变到了用好电、用满意的电。”肖先勇教授在接受采访时提到这种社会变化。

肖先勇教授和他的团队,常年致力于电能质量与优质供电研究,把科研做在祖国大地上,用科技成果服务地方经济发展,帮助行业破解“电力谐波”、“电压暂降”等技术难题,提升优质供电水平和标准。二十多年来,团队成果已广泛应用于四川、广州、深圳、上海、北京、天津、福建、重庆等全国三分之二以上的省(市)。

为了帮助地方和行业解决电能质量、优质供电问题,肖先勇教授团队潜心研究二十多年,提出了分级分类治理等一整套策略。这些策略成功应用到了南方某国际机场、四川某半导体制造厂等,帮助企业解决了技术难题。

“我们的终极目标是让电源侧、电网侧和用户侧零麻烦,构筑完美的能源电力系统!”肖先勇教授规划着未来蓝图,他的目光投向了未来的20年、30年。“现实目标是继续做好前沿基础理论和关键技术研究,培养造就一批杰出人才,擦亮川大强电学科电能质量与优质供电这张名片,服务于地方、行业和国家发展需求。”

川大“卓越教师”刘俊勇:重构城市未来能源脉络  让新能源深入千家万户

苏州同里是一个位于江南的古镇,这个小镇里的汽车无需驾驶、不用加油,房子可以自动发电,因为它聚集了新能源发电、储能、多能互补等能源领域的先进技术与理念。

四川大学电气工程学院刘俊勇教授、刘友波副教授和他们的团队参与并设计了其中一项重要的能源创新示范项目——交直流混合可再生能源微网能量管理系统。

通俗地讲,就是依靠主动配电网规划运行技术,把过去被动用电变为主动利用各种清洁能源,家家户户都能在家安装光伏、风电等新能源。

刘俊勇教授解释了所做工作的意义:“我们不做技术和硬件,我们研究的是充电网络布置。”作为四川大学电气工程学院智能电网优化运行与电力市场运营研究团队的负责人,他认为,充电技术并不难,难的是充电网络服务,如何在一个区域内科学规划和布置,以达到电网、充电服务网、交通网的深度融合和高效利用,是非常有应用价值的研究。

该理论成果成功应用于苏州同里小镇。团队所做的奥运会期间北京电网可视化调度、四川电力市场现货市场建设等理论和实践,先后获得四川省2019年科技进步奖自然科学类一等奖、福建省2018年科技进步二等奖、中国电力科学技术一等奖等奖项。

去年初,刘俊勇教授获得了四川大学第六届“卓越教学奖”。“学生的个人追求要与国家需求相结合。”刘俊勇教授经常鼓励学生投入到重大专项课题的研究中,了解国家能源战略需求,用所学理论知识助力国家能源改革与发展。

川大教授刘天琪:攻关柔直电网工程  助力“零碳”冬奥

当以风能和太阳能为代表的新能源被赋予“第三次工业革命核心”的重任时,如何克服这两种“清洁能源”与生俱来的随机性、波动性和间歇性,进而实现规模化并网,便成为一道横亘在新能源开发利用之路上的难题。

2020年6月25日,张北柔性直流电网工程带电组网成功,该工程是世界上电压等级最高、输送容量最大的柔性直流电网工程,为高压大容量柔性直流输电示范与应用展开了前沿性的探索。该项目投运能保证2022年北京冬奥会期间100%绿色供能,实现“零碳”奥运。

自2016年起,四川大学电气工程学院刘天琪教授带领的电力系统稳定与高压直流输电团队参与了张北柔性直流电网中关键科学、技术难题的研究和攻关。

“我们需要研究利用直流电网快速灵活的可控性解决随机变化的负荷与随机波动新能源之间的平衡问题。”团队成员王顺亮副教授介绍说,“比如裸线架空输电线发生短路故障,故障电流会迅速增加,这要求我们要按照在较短时间内隔离故障、断开故障线路、快速恢复供电从而减少断电时间的要求去完成相关方案研究,提出应对措施。”

作为国家重点研发计划项目组成员,团队研究成果成功应用于张北直流工程,助力绿色能源点亮北京冬奥会,也让刘教授备感骄傲。此次工程的多项核心技术和关键设备均实现重大科技突破,整个张北直流电网工程创造了12项世界第一。

护航电缆运行安全破解行业难题  炫酷科技背后都是“大智慧”

发展循环经济,促进经济可持续发展已是中国经济发展之路的必然选择。但国内电线电缆行业在循环经济理念、制造设备的节能降耗、产品废弃后的回收再利用等方面仍在探索。

地下电缆属于电网企业重要资产,经过20多年的运行,已进入老化期,如能延长其使用寿命1倍以上,价值不可估量。十多年来,四川大学电气工程学院博士生导师周凯教授及其研究团队,紧密围绕电缆系统的基础科学研究和技术问题开展研究工作,在国内形成了独具特色的电缆老化诊断及绝缘修复技术研究方向。

为解决电力行业共性问题,周凯教授及其研究团队发展了电缆水树老化理论和诊断技术,在多家电缆制造龙头企业和电网企业得到了推广应用,自2015年至今已实现直接和间接经济效益9000余万元。同时,发明了基于有机-无机纳米复合的水树修复方法,经专家组鉴定为国际先进、国内领先水平。研究成果已先后在约20个单位应用。电缆修复技术的发明对于提升电缆绝缘的可靠性、节约电力企业运行成本具有重大意义。

十余年如一日,他们在一个领域里深耕和沉淀,认识问题、把握问题、建立渠道,从定位地下电缆故障位置到技术修复,形成独具特色的闭环体系。“我更多时候是一名‘引导者’,为学生创造宽松环境,注重独立培养,引导独立思考。”周凯教授认为,作为一名教师,培养人才是最有成就感的事。面向未来,周凯教授的科研构想还将向环保型地下电缆和智能电缆发展,对于未来的学术研究尚在探索与突破。

打好电网规划“底色” 为绿色经济发展保驾护航

在我国西部的广袤大地上,不仅拥有绝美的自然风光,还诞生了一座座水电、风电、光伏等清洁能源电站,它们分布在峡谷、河流、高原,日以继夜地输出电能,保障着国民生产生活的能源供给。

在享受绿色电能的同时,风、光发电的波动间歇特性也给电力系统规划建设运行工作带来一系列理论和技术挑战。四川大学电气工程学院副院长周步祥教授和他的团队从电网规划环节入手,攻克了一道道技术难关,有效提升了能源利用效率,避免了大规模弃风弃光现象,支撑了社会经济绿色发展。

“随着风电、光伏发电等清洁可再生能源渗透率越来越高,其出力的随机波动性和间歇性会给系统运行带来不可忽略的负面影响。如何在充分利用风、光能源的前提下,尽可能消除负面影响,保证电力系统稳定运行,是亟待解决的重大问题。”陈实副教授表示,电网规划工作就是谋定而后动,通过前期科学、精准的电网规划,可以最大限度利用绿色电力,减少弃风弃光等浪费现象。

周步祥教授团队将电网规划理论建模、智能寻优计算、精准数据挖掘、科学决策支撑方面的科研成果编程实现,成功开发出“电网规划辅助决策支撑平台系统”,目前已应用于全国16个省份的电网规划工作中。

用过硬的科研本领,为能源供给保驾护航。“我们会继续探索高效率、高可靠性信息系统对综合能源利用的支撑,通过能量流、信息流、价值流的优化配置,助力实现能源系统和经济社会的绿色可持续发展。”周步祥教授说。


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2020年09月03日 09:49
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