智能電網能像智能手機一樣方便嗎？
——訪上海市電力公司電力科學研究院高級工程師方陳

方陳

選擇方陳作為本期啟明星專欄受訪者也與前不久召開的那次2018年入選啟明星頒證交流會有關，他的言語一如他的外表敦厚實在：我希望通過智能電網的建設，能夠讓清潔能源像我們的智能手機一樣使用方便。進一步了解到他是研究如何使各類清潔能源友好接入電網，并保障其高效消納和利用的。在目前我國加速向可持續(xù)發(fā)展轉型、大力發(fā)展清潔能源的背景下，這是一個重要的技術領域。為了聽聽方陳的工作和他的成長故事，于是有了這次訪問。

良好習慣成就“高考狀元”

方陳的工作單位是位于邯鄲路的國家電網有限公司上海市電力公司電力科學研究院（以下簡稱“國網上海電科院”）。一開聊，我們習慣用普通話開始交流，但小方不經意間露出上海話，一問方知他是土生土長的上海崇明人。在我們訪問過的啟明星中，上海人的比例并不高，上海人又是崇明人的更為稀罕，所以這一下子吊起了我們的興趣，事實上隨著訪談的深入，崇明這個話題和因素可以說成了這次訪談的核心點。如同20世紀80年代出生的絕大多數(shù)孩子一樣，方陳也是家中獨子，在本地務農的父母是明事理的家長，對孩子的教育很重視，并提供和諧寬松的家庭氛圍，不給孩子額外的壓力。方陳讀書也很爭氣，從小就是令人羨慕的“別人家的孩子”：他從小學到中學學習成績一直名列前茅，是學校保送的“尖子生”，也一直是班長，2002年高考時，更是以崇明縣高考狀元的身份考入清華大學。有機會逮到一個高考狀元，我們當然很希望從他這里了解一些學習經驗和方法。他說這得益于學校良好的學習環(huán)境、父母寬松的培養(yǎng)模式以及良好的學習習慣。方陳在初中上了兩年半以后就確定保送到崇明中學（市重點），并提前入讀高中。在提前入讀的半年時間里，學校并沒有給這些保送生安排正規(guī)課程，而是提供一個類似于大學的寬松、自由的學習氛圍，如提供大量豐富的學習資料，讓學生們自主學習、交流和研討，充分調動學生自身的積極性。方陳說正是得益于這樣的機會和學習環(huán)境，讓他能夠自主選擇，也有更多的時間思考自己想要什么，制定更適合自己的目標，他也因此養(yǎng)成了獨立思考和自學的習慣，這對于三年的高中學習乃至日后的大學、研究生階段的學習，甚至工作都有很深的影響。后來這個保送班的學生被分散安排到年級中的不同班級，成為每個班的“星星之火”，帶動了每個班級的學習氛圍。為了鼓勵學生的求知欲望，學校在高二暑假舉辦了夏令營，帶他們到全國知名高校（如清華、北大、復旦、交大等）去參觀學習，感受大學校園的氛圍。由于高中時物理學得比較好，方陳在填報志愿時選擇了跟物理相關的電氣工程專業(yè)，最終被清華大學電機工程與應用電子技術系錄取。

九年清華，學習做人做事

2002年，方陳開啟了他在清華大學本碩博連讀的9年求學生涯。清華大學對于人的培養(yǎng)，不止是專業(yè)上的高要求，如學習、研究能力的提升，還包括道德品行上的引導，鼓勵學生多參加社會活動和實踐，鼓勵他們走出象牙塔去了解另外一個世界。方陳在本科階段就參加了多次暑期社會實踐活動，他曾到相對貧困的江西贛州支教，到陜西的企業(yè)和政府部門調研，到電力相關部門實習等，了解電力行業(yè)的發(fā)展需求。方陳說：“這些實踐活動對學生有很大的幫助，可以讓學生把理論知識和社會實踐更好地結合起來，加深對課堂學習的專業(yè)內容的理解，也鍛煉了實踐能力；更重要的是，社會實踐加深了學生對社會的了解，培養(yǎng)了社會責任感，一個人不應該只追求個人利益的最大化，更需要服務國家和社會的發(fā)展，做一個對社會有價值的人?！背诉@些社會實踐活動，方陳也是學生會和學生社團活動中的活躍者，先后擔任過班長、系團委副書記、學校輔導員等，參與學生管理工作，包括2008年奧運會志愿者的組織管理等。畢業(yè)時的方陳既是清華大學的優(yōu)秀畢業(yè)生，也被評為清華大學優(yōu)秀輔導員。

2008年，智能電網在我國剛剛熱起來，很多人認為這是未來一個重要的發(fā)展方向，但是對于智能電網的定義、發(fā)展路徑以及突破口等，當時國內外業(yè)界還沒有形成共識。為此，國家能源局委托方陳所在的清華大學電機系為我國未來智能電網的發(fā)展提供一份整體建設方案。這個研究相當于是我國智能電網發(fā)展的一個早期探索，對未來我國智能電網的健康發(fā)展有重要的借鑒意義。因此，系里對此十分重視，舉全系之力支持課題的研究。智能電網較傳統(tǒng)電網的優(yōu)越之一在于其運行過程中，能更友好支撐大規(guī)模清潔能源接入電網。

崇明東灘監(jiān)控室

關心電力供應的讀者都會有所耳業(yè)生涯打下了扎實的基礎。聞，有關各種隨機清潔能源能否接入電網并穩(wěn)定運行一直是一個問題?，F(xiàn)在專家就在旁邊，我們趕緊詢之。方陳介紹說，風、光等清潔能源不可控，屬于隨機能源，當風力大或光照強時產生的能源較多，一下子涌入電力系統(tǒng)可能會造成系統(tǒng)崩潰，影響用戶的電力供應。為了更好消納清潔能源，一方面，電力部門會將可調可控的火電（傳統(tǒng)能源）與清潔能源發(fā)的電捆綁，行話也叫“風火打捆”，以解決隨機能源的不確定性問題。另一方面，大量的清潔能源如果當?shù)赜脩粝涣?，這就涉及電力調度運行控制技術或儲存技術。除了技術可行外，還要輔之以完善的電力市場交易機制，以更靈活地適應市場需求。而以上說到的適應隨機能源與傳統(tǒng)能源兼容的電力匹配技術框架（包括調度、儲存，電力市場交易機制等）的建立涉及一系列研究，這些研究就是當年清華大學電機系開展的工作，作為當時系里博士研究生的方陳參與了整個過程，這個過程也是他的博士論文“智能電網環(huán)境下電力系統(tǒng)的檢修優(yōu)化運行”醞釀成熟的過程。方陳說自己十分幸運能參與到這么大的研究項目中，接觸到的都是政府、央企等合作方，也讓他更了解國家的發(fā)展形勢與需求，為今后的職

崇明智能電網示范工程：風電場儲能示范

十年一劍，家國兩全

擇業(yè)時，由于研究生期間的項目與華東電網有過合作，專業(yè)比較對口，加之自己是上海人，因此方陳選擇國網上海電科院作為首選。一個在清華攻讀九年，從本科到博士畢業(yè)的高才生應該是有很多選擇機會的，何以就沖著電力企業(yè)而去？聊起當年的選擇，方陳坦言，在清華受到的教育讓他較早地就確定了要以國家需求為自己的擇業(yè)導向。清華大學引導學生的就業(yè)理念是到國家和社會亟需的專業(yè)崗位上去。上海電科院隸屬于國家電網公司，是電力系統(tǒng)的基層單位，為國家電網上海市電力公司提供技術支撐，以服務和保障上海的能源供應。身處這一行業(yè)多年，方陳深知目前我國的電力能源正處于發(fā)展上升期，基層單位對專業(yè)人才有很大需求。

2011年9月，方陳入職國網上海電科院，并加入電網技術中心智能電網研究室，這與方陳之前的研究方向非常契合。入職后不久，單位在申報一個國家級大項目——國家科技支撐計劃“以大規(guī)模可再生能源利用為特征的智能電網綜合示范工程”（以下簡稱“示范工程項目”），示范的地點就定在崇明島。這個項目科研資金投入近8000萬，包括10余個子項目，涉及近20家合作單位，組織和管理難度大，對技術研發(fā)、示范應用、平臺建設等方面要求也都非常高。也許正是因為他在智能電網相關項目上有一定的積累和經驗，又是崇明島本地人，因此單位大膽起用新人，對他而言既是鍛煉也是考驗。2012年，方陳參與組織了示范工程項目的申報工作：通過組織團隊、分工協(xié)作、引入外部專家、多層次反饋修正，最終該項目在國家科技部組織的申報評審中獲得了同類技術分最高、經費預算核減最少的優(yōu)異申報成績。

崇明具有豐富的風能、太陽能、生物質能、潮汐能、地熱能等多種清潔能源，種類多、比例高，是建立清潔能源發(fā)電的理想場所。這個項目的設立是為了解決電網對高比例隨機能源接入的適應性、安全穩(wěn)定的可控性、消納利用的經濟性等難題，同時提高清潔能源的綜合利用效率，促進能源結構的清潔化發(fā)展。在項目的實施過程中，作為項目執(zhí)行經理，方陳通過搭建組織架構、明確責任分工、定期評估考核、組織專項會議等推動項目有序開展。在2014年的中期匯報會上，由方陳牽頭組織并編寫的匯報材料被專家稱為典范。2017年3月，示范項目順利通過了結項評審，其創(chuàng)新成果得到了專家的一致好評：在關鍵技術、關鍵設備、支撐體系和綜合示范4個方面實現(xiàn)了多項技術創(chuàng)新，提供了大型海島清潔能源建設的實踐案例，解決了海島大規(guī)模清潔能源的平穩(wěn)外送問題，對我國其他地區(qū)的清潔能源接入工程有重要參考價值。了解到這里，我們獲得更多的是項目的執(zhí)行情況，但其應用成效究竟如何？方陳給我們提供了更直觀的數(shù)字：“2016年，崇明島清潔能源上網電量占全島供電量的比例達到了29.53%，年節(jié)約標煤21萬噸，減排二氧化碳66.8萬噸?！辈恢谷绱耍痉俄椖窟€帶來了更多的衍生價值：支撐崇明島入選聯(lián)合國綠色發(fā)展典型案例，示范工程入選國家電網公司社會責任白皮書；也成了熱門的科普基地，是國內外電力同行、大中小學生參觀、民眾采風攝影的勝地；同時建立了分布式電源并網的CNAS認證實驗檢測能力，積累了儲能經驗，為2018年方陳代表單位參與制定國際電工委員會（IEC）儲能領域標準奠定堅實基礎。

對方陳而言，這項他一入職就全程參與并發(fā)揮了積極作用的項目也讓他有機會回報家鄉(xiāng)，這是令他最快慰的，所謂家國兩全。從最開始接觸智能電網，到入職后項目的申報、執(zhí)行，再到評審、結題已經有十年時間，他投入了大量的時間和精力。目前，到了申報獎項的節(jié)點，期待這個造福百姓、并具有開創(chuàng)意義的示范項目能獲得應有的認可。當然，方陳也很清楚，崇明島的清潔能源智能電網示范工程要在全國推廣，還有很長的路要走。雖然技術是通用的，但是各地區(qū)的能源結構、電力需求、消納能力等都不同，需要政府、企業(yè)、社會等各方的努力才能得到進一步的推廣。

國網上海電科院園區(qū)微網示范：屋頂光伏

繪制智能電網新藍圖

方陳在清潔能源方面的創(chuàng)新工作得到了市政府的認可，獲得了2015年度“上海市青少年科技創(chuàng)新市長獎”（上海市青少年科技創(chuàng)新最高榮譽），2016年度首屆“上海青年英才科創(chuàng)獎”，并入選2018年上海市“青年科技啟明星計劃”。方陳的啟明星計劃——電池儲能電站即插即用技術研究與示范——跟崇明示范項目是一脈相承的。為了應對可再生能源的大規(guī)模接入，電池儲能技術將會得到大規(guī)模的應用，但儲能并網對電網運行管理帶來的挑戰(zhàn)依舊。此次的啟明星項目，方陳希望通過統(tǒng)一的標準化集成設計，使儲能并網實現(xiàn)即插即用（就如同“傻瓜式”相機一樣，一鍵即拍），提升儲能系統(tǒng)并網的有效性和便捷性，從而增加能源系統(tǒng)的柔性和靈活性。

方陳將自己對智能電網的理解總結為幾個轉變：一是能源系統(tǒng)的供應方式發(fā)生了革命性的轉變，由高碳、污染逐步向低碳、清潔轉變；二是能源流向從單向到多向轉變，以前是發(fā)電廠直接到用戶，現(xiàn)在是擁有分布式光伏等設備的個人、家庭、單位均可以發(fā)電；三是能源特性由確定性向隨機性轉變，以前的常規(guī)能源整體出力可調可控，現(xiàn)在風電、光伏等清潔能源具有更強的隨機不確定性。

也因此，未來大規(guī)模隨機清潔能源、微電網、電動汽車接入電網等會對能源安全、可靠供應帶來各種不可預知的挑戰(zhàn)，像方陳一樣的工程師們正通過對適應未來能源發(fā)展趨勢的相關技術的探索，將人工智能、大數(shù)據等前沿技術與電力能源相融合，構建能源互聯(lián)網，為我們的經濟發(fā)展和社會民生提供強力支撐和優(yōu)質服務。這樣一場用電方式的偉大變革勢必會深刻影響我們的生活、生產方式，在這場變革中，方陳正逢其時。我們期待方陳們的研究能讓清潔能源的使用早日實現(xiàn)“像智能手機一樣方便”。

梁、江世亮寫于2018年7月25日