基于軟科學(xué)哲學(xué)思想的電網(wǎng)工程創(chuàng)新發(fā)展

李喜來 俞登科 李正良

軟科學(xué)蘊含的哲學(xué)思想

軟科學(xué)的“軟”是相對于硬科學(xué)的“硬”而言的。硬科學(xué)即自然科學(xué)，主要研究客觀物質(zhì)世界的運動規(guī)律，而軟科學(xué)則是自然科學(xué)與社會科學(xué)相互結(jié)合的交叉科學(xué)，是一門立足實踐、面向決策并為決策提供支撐依據(jù)的綜合性系統(tǒng)學(xué)科。

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，越來越多錯綜復(fù)雜的決策問題亟待解決，軟科學(xué)研究的重要性日益凸顯，已經(jīng)逐漸成為科學(xué)技術(shù)體系中的重要部分。盡管軟科學(xué)的發(fā)展受到重視，但是目前在電網(wǎng)工程中的應(yīng)用研究仍十分欠缺。

與硬科學(xué)的哲學(xué)基礎(chǔ)是“決定論”不同，軟科學(xué)的哲學(xué)基礎(chǔ)是“選擇論”，強調(diào)了人的主動選擇和創(chuàng)造，因此軟科學(xué)的研究對象是“人—事物”系統(tǒng)，人作為系統(tǒng)的一部分，是包含在系統(tǒng)之中的。同時，為了給決策提供更好的支撐依據(jù)，我們就需要對該系統(tǒng)優(yōu)化控制的理論和方法進行研究。

“人—事物”系統(tǒng)主要分為“人”“事物”和“人對事物的作用”三部分?！叭恕笔侵黧w，指人的參與和經(jīng)驗，可以認為“人”代表著專家知識和經(jīng)驗；“事物”是客體，分為“事”和“物”，從哲學(xué)的角度看，“事”具有時間屬性，“物”具有空間屬性，合二為一構(gòu)成了事物的時空屬性。對“事物”時空屬性的邏輯歸納可以用數(shù)據(jù)表示，數(shù)據(jù)經(jīng)加工后可成為信息，是信息的表現(xiàn)形式和載體?！叭藢κ挛锏淖饔谩敝傅氖侨藢κ挛锼a(chǎn)生的干預(yù)和組織，是人對事物組織方式的一種重構(gòu)和再創(chuàng)造。系統(tǒng)的優(yōu)化控制則是從全局角度對系統(tǒng)的主動把握，它是為了使系統(tǒng)能發(fā)揮更好的性能，對其進行的優(yōu)化控制，從而維持長期高效的性能。

綜上所言，專家知識和經(jīng)驗、數(shù)據(jù)和信息、事物組織方式的重構(gòu)、性能控制和運行維護這四個方面構(gòu)成了軟科學(xué)哲學(xué)思想的核心。

電網(wǎng)工程的創(chuàng)新發(fā)展

時至今日，業(yè)界對電網(wǎng)工程本質(zhì)屬性和內(nèi)涵的認識日趨加深，從電網(wǎng)的規(guī)劃、設(shè)計、施工到運行維護，無不包含著人的主動參與和決策。而隨著信息處理、組織架構(gòu)等一系列新理論、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，電網(wǎng)工程也將進入一個嶄新的發(fā)展階段。筆者認為，以軟科學(xué)所蘊含的哲學(xué)思想為指引，電網(wǎng)工程將會在以下四個方面得到更進一步的創(chuàng)新發(fā)展。

專家知識和經(jīng)驗：專家輔助決策系統(tǒng)

專家知識和經(jīng)驗是稀缺資源，是長期實踐積累的寶貴財富，我們可以對其進行整合和深度挖掘，這對電網(wǎng)工程的決策尤為重要，專家輔助決策系統(tǒng)應(yīng)運而生。專家輔助決策系統(tǒng)主要有兩大功能：一是工程量預(yù)測，二是工程評價。

對于工程量預(yù)測而言，合理的預(yù)測方法至關(guān)重要，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的研究為此提供了可能。然而針對多輸入、多輸出的非線性特征，仍需進一步對非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加大研究力度，以期得到更精準(zhǔn)的預(yù)測結(jié)果。

工程評價往往是定性的，如好、較好、一般等，均屬于模糊概念，人類智慧可以高效地分析和處理這些模糊信息，用數(shù)學(xué)形式表達本質(zhì)上就是模糊數(shù)學(xué)。工程評價結(jié)合模糊數(shù)學(xué)的發(fā)展，并將其融合應(yīng)用于專家輔助決策系統(tǒng)，或?qū)⒊蔀橐粋€較主流的發(fā)展方向。

數(shù)據(jù)和信息：全生命周期概念和大數(shù)據(jù)技術(shù)

事物的時空屬性決定了數(shù)據(jù)和信息具有隨機性和多樣性，并且均含有時間進程。隨機性主要采用可靠度理論來描述，可靠度隨時間的變化即時變可靠度；多樣性則主要采用大數(shù)據(jù)來表達。

目前，對電網(wǎng)工程全生命周期的研究正逐漸成為一個熱點。時變可靠度作為一個較理想的協(xié)調(diào)和控制參數(shù)，其理論將從廣義和狹義上進一步深度融入電網(wǎng)工程中，并為全生命周期的研究提供切實可行的有效途徑。同時，電網(wǎng)工程的復(fù)雜性必然將面對海量的數(shù)據(jù)和信息，對這些數(shù)據(jù)和信息進行采集、存儲和處理就需要用到大數(shù)據(jù)技術(shù)，并由此建立有效的數(shù)據(jù)庫。

事物組織方式的重構(gòu)：區(qū)塊鏈和三維數(shù)字化設(shè)計

事物組織方式即事物之間的相對關(guān)系。對事物組織方式的重構(gòu)是一個事物相對關(guān)系再創(chuàng)造的過程，會形成多種變化形式，體現(xiàn)在電網(wǎng)工程中，將會有兩個新的發(fā)展方向。

第一個發(fā)展方向是分布式微電網(wǎng)中的區(qū)塊鏈技術(shù)。區(qū)塊鏈指的是一系列區(qū)塊按照時間歷程所構(gòu)成的鏈條，鏈條中每一個區(qū)塊包含數(shù)條交易記錄，且這些區(qū)塊是分布式、去中心化的。這正好與分布式微電網(wǎng)的特點相契合，將區(qū)塊鏈的思想和技術(shù)拓展應(yīng)用于微電網(wǎng)會成為一大研究熱點。

第二個發(fā)展方向是電網(wǎng)工程的三維數(shù)字化設(shè)計。電網(wǎng)工程三維數(shù)字化設(shè)計的設(shè)想來自建筑行業(yè)BIM技術(shù)的蓬勃發(fā)展，強調(diào)了數(shù)字化、信息化和協(xié)調(diào)性，其組織方式從二維過渡到三維，且在具體建模形式上采用了自下而上的分層式。構(gòu)建三維數(shù)字化設(shè)計行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，將其應(yīng)用于電網(wǎng)工程的設(shè)計和管理是下一階段研究的重點。

性能控制和運行維護：柔性直流、健康監(jiān)測和維修加固

電網(wǎng)工程除本質(zhì)安全以外，是否能有效調(diào)動并控制其良好性能也是需要重點關(guān)注的。同時，電網(wǎng)工程本身的構(gòu)建不是目的，建成后的使用才是目的，這就離不開在其服役期間的運行維護。

柔性直流技術(shù)的發(fā)展就是性能控制的一個典型例子。與采用晶閘管的傳統(tǒng)直流輸電不同，柔性直流輸電采用了全控型（開通與關(guān)斷均可控）電力電子器件IGBT（絕緣柵雙極型晶體管），具有系統(tǒng)反應(yīng)速度快、可控性較好、運行方式靈活的特點。然而高電壓、大功率和可靠性是其目前的掣肘和挑戰(zhàn)，也是未來的研究重點。

電網(wǎng)工程在服役期間，勢必會面臨性能老化、弱化的情況。為了保證安全性和可靠性，最大限度地發(fā)揮功效，對其進行健康監(jiān)測是很有必要的，且根據(jù)不同的監(jiān)測結(jié)果，需要制定相應(yīng)的維修加固策略。隨著電網(wǎng)主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的日趨建成，未來所面對的更多問題是對已建成電網(wǎng)的運行維護，而真正的核心難點在于選擇關(guān)鍵、合理的控制和決策參數(shù)，并以此制定相對較優(yōu)的維修加固策略。

結(jié)語

技術(shù)上的創(chuàng)新離不開哲學(xué)層面戰(zhàn)略創(chuàng)新的宏觀指引。作為一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，電網(wǎng)工程尤其需要從系統(tǒng)角度高屋建瓴，以哲學(xué)思想、戰(zhàn)略思維推動技術(shù)創(chuàng)新。軟科學(xué)哲學(xué)思想所包含的專家知識和經(jīng)驗、數(shù)據(jù)和信息、事物組織方式的重構(gòu)、性能控制和運行維護四個方面對于促進電網(wǎng)工程的創(chuàng)新發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義。需要強調(diào)的是，這四個方面并不是相互獨立的，更多時候是相互耦合和相互作用的，因此會產(chǎn)生更多的變化形式。本文簡單展望了電網(wǎng)工程中幾個重要的發(fā)展方向，更多的推陳出新并將電網(wǎng)工程的發(fā)展推向更高的高度有賴于業(yè)界同人們的共同努力。