與災(zāi)害“賽跑”，筑牢供電屏障
——記河海大學(xué)能源與電氣學(xué)院青年教授王沖

鄭心 肖貞林

很多人眼中曾出現(xiàn)過這樣一幅畫面：電工懸空在百米高空的電線上進行帶電作業(yè)。每當(dāng)這時，一群喜鵲從半空中飛過，從下面看上去，低飛的喜鵲個頭仿佛比那高處作業(yè)的人影還要大。對于我國用電大省江蘇而言，這類場景更屬司空見慣。其境內(nèi)的特高壓輸電線路±800千伏建蘇線是我國“西電東送”工程的“大動脈”。白鶴灘上飛流直下的金沙江水帶動澎湃的電能，沿著2080千米長的特高壓建蘇線，浩浩蕩蕩地涌入江蘇，也給全國人民帶去源源不斷的清潔能源。

雖然河海大學(xué)坐落的位置距離此處有不短的距離，但同屬江蘇，同以天下為己任，二者共同在發(fā)展的道路上翻山越嶺、涉江渡河，經(jīng)歷著酷暑寒冬，也向往著康莊大道，前者實踐、后者研究，為解決十?dāng)?shù)億人口的用電問題勇挑重?fù)?dān)。

“電力系統(tǒng)中一旦出現(xiàn)任何問題和故障，必須爭分奪秒地解決，否則極可能造成難以估量的經(jīng)濟損失和社會影響。但近年來，極端天氣出現(xiàn)的頻次不斷增加，由此造成的電力系統(tǒng)停電事故也日益增多，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行造成了嚴(yán)重的威脅。這是電力系統(tǒng)的‘劫難’，也是對我們的考驗。”河海大學(xué)能源與電氣學(xué)院青年教授王沖多年扎根電力研究一線，沉淀下了不少經(jīng)驗和感悟。而保障電力運維這一重?fù)?dān)，也經(jīng)由前輩的薪火相傳，慢慢落在了已經(jīng)成長起來的青年一輩學(xué)者肩上。

“臺風(fēng)刮來的研究方向”

國外論壇上曾有網(wǎng)友提問：中國全年24小時不斷電是真的嗎？這在國人眼中幾乎已經(jīng)成為日常生活的基本保障條件，卻成為他人眼中值得探究的問題，一時間引發(fā)全網(wǎng)熱議。究其根本，還是因為持續(xù)保障十多億人用電絕非一件易事，背后飽含著汗水與辛勞的澆灌。

2014年以前，全世界最大的電力出口國非美國莫屬，這一“寶座”美國坐了百余年。從前，美方在發(fā)電方面有著極大技術(shù)優(yōu)勢和主導(dǎo)權(quán)，許多國家的電力都要靠其支撐，但在越過時間的“分水嶺”之后，情況就有所改變。2001年，我國用電量巨大但技術(shù)還在追趕，而經(jīng)濟卻迎來騰飛的黃金階段。各行各業(yè)若要取得更大的突破或進展，都無法脫離充足的電力支持。因此，為了襄助經(jīng)濟發(fā)展的同時保障和服務(wù)民生，電力領(lǐng)域從業(yè)人員不斷攻堅克難、砥礪磨劍。2006年，我國特高壓技術(shù)進入試水階段；2014年，特高壓技術(shù)得到創(chuàng)新性突破，不僅打破了美國在電力領(lǐng)域的霸權(quán)，也成了我國一張新的國家名片，甚至因其出眾的性能，締造了新的國際標(biāo)準(zhǔn)。這不僅重塑了能源層面大國博弈的局面，也為彼時已經(jīng)邁入博士求學(xué)階段的王沖帶去了更為堅定與積極的信念。

在王沖高考結(jié)束時，電力行業(yè)還未成為志愿榜上最熱門的專業(yè)之一，但憑著對物理的喜愛和對“電”這一無形卻強大的物質(zhì)的好奇，他還是毅然選擇了河海大學(xué)電氣專業(yè)。這份持之以恒的熱愛敦促他用勤學(xué)與篤行填滿了在河海大學(xué)度過的本碩7年。其間，他始終沒有忘卻自己的初心，“我的職業(yè)目標(biāo)就是保證電能以安全經(jīng)濟的方式輸送至每個用戶家中”。

因此，前往香港大學(xué)深造的機會令王沖十分珍惜，但研究方向選擇的難題也一時間令他撓頭?！半娏W(xué)的分支龐雜，涉及的研究內(nèi)容眾多，要選怎樣的路徑實現(xiàn)自己心中的理想，我在入學(xué)之初還沒有答案。”所以，看論文、聽報告變成了他那時最喜歡做的事，他渴望在書海中快速錨定航向。但出人意料的是，“前路未明，臺風(fēng)先行”。由于香港地處我國東南沿海，每年夏天幾乎都要刮上幾場肆意的臺風(fēng)，這不僅令當(dāng)?shù)鼐用竦某鲂袀涫芸简灒蛹矣秒姷膯栴}也令人困擾不已。一次學(xué)術(shù)組會上，王沖的博士生導(dǎo)師——侯云鶴教授，一語點醒了這位迷霧中前行的年輕人：“這些包括臺風(fēng)在內(nèi)的極端天氣災(zāi)害對電力系統(tǒng)的影響是不是可以列入研究？”撥開云霧后柳暗花明的頓悟感一時間籠罩著王沖，也勾起了他深藏于心底的興趣?！叭绻芤运鶎W(xué)切實為身邊人解決生活中出現(xiàn)的實際問題，就再好不過了。”恍然間，他覺得自己似乎觸碰到了科研的真諦。

此后王沖便全身心地投入電力系統(tǒng)韌性/彈性的研究之中，堅持以時不我待的緊迫感與“時時放心不下”的責(zé)任感，多措并舉、嚴(yán)陣以待，致力開發(fā)各項抗臺風(fēng)的保供電技術(shù)。在攻讀博士至前往美國愛荷華州立大學(xué)開展博士后研究期間，他相繼參與了中國香港資助局項目、美國電科院項目、美國能源部相關(guān)項目，以及美國國家科學(xué)基金會項目等研究課題，積累了豐富的實戰(zhàn)經(jīng)驗。

然而王沖卻表示，除了這些可以量化的成果，求學(xué)歷程中最令他深覺受益匪淺的收獲是認(rèn)識到科研需要“善于主動發(fā)現(xiàn)”和“善于主動思考”。“現(xiàn)實生活中，很多事情只有撥開現(xiàn)象主動發(fā)現(xiàn)并思考問題才能解決問題?！本腿缤瑢?dǎo)師長于思考，一言為他指明科研前路的事例令他銘記至今?！敖裉煳乙矔r常反思自己當(dāng)初是因為什么沒有認(rèn)識到這些道理，也側(cè)面體現(xiàn)出這兩種能力對于科研者的重要性?！边h方仍遠，長路仍長，始終抱定一顆“善于主動發(fā)現(xiàn)”和“善于主動思考”的心，仍是王沖對自己的嚴(yán)格要求，也是對未來再獲技術(shù)突破的殷殷期待。

“奔跑中思考行業(yè)問題”

科研之余，王沖喜愛奔跑。在旁人眼中，那看似只是一個風(fēng)嘯耳畔的動態(tài)過程，但淋漓的汗水卻會讓他實在地感受到努力的價值，還可以紓解工作的壓力，直至心態(tài)平復(fù)，思緒恢復(fù)冷靜。2018年，他重回母校，用嶄新的面貌與昂揚的姿態(tài)準(zhǔn)備翻開自己的職業(yè)新篇，恰在此時，與災(zāi)害“賽跑”的局勢卻變得越來越緊迫，2005年臺風(fēng)“達維”對我國海南省電網(wǎng)的電力設(shè)備造成了嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致了罕見的大范圍停電事故；2014年臺風(fēng)“海鷗”破壞我國南方部分地區(qū)電網(wǎng)，受影響用戶超過400萬；近年來極端災(zāi)害的發(fā)生頻次還在逐漸升高……許多國家及國際組織發(fā)布了重要的年度報告或白皮書，揭示能源系統(tǒng)在應(yīng)對極端災(zāi)害事件時需要具有足夠的彈性/韌性（resilience）。樁樁件件都令身在業(yè)內(nèi)的王沖倍感擔(dān)憂的同時，也讓他深覺自己肩上的責(zé)任又重了幾分。

于是，借著2015年國家發(fā)展和改革委員會提出“加強能源互聯(lián)，促進多重能源優(yōu)化互補”，以及次年進一步提出互聯(lián)能源供應(yīng)系統(tǒng)指導(dǎo)意見的“東風(fēng)”。王沖意識到，新型電力系統(tǒng)中很關(guān)鍵的一個特點就是綜合能源互補。由此，他帶領(lǐng)團隊積極布局，展開國家自然科學(xué)基金青年項目“極端天氣事件下電力-天然氣綜合能源系統(tǒng)的彈性策略研究”。項目中，他創(chuàng)新性地構(gòu)建了非參數(shù)驅(qū)動的彈性演化模型體系及基于隨機狀態(tài)驅(qū)動的全過程彈性優(yōu)化調(diào)度策略，解決了演化隨機性與模型通用性協(xié)調(diào)的難題、決策復(fù)雜性與策略高效性協(xié)調(diào)的難題。

在構(gòu)建系統(tǒng)彈性調(diào)度策略時，王沖捕捉到，系統(tǒng)狀態(tài)的獲取是構(gòu)建彈性策略的一個重要前提。極端災(zāi)害事件會造成大面積的信息網(wǎng)絡(luò)故障，使信息網(wǎng)絡(luò)故障從常規(guī)的“小范圍、單點”向“大范圍、多點面”轉(zhuǎn)變。當(dāng)部分區(qū)域信息不可觀時，傳統(tǒng)的狀態(tài)感知方法無法直接使用，導(dǎo)致無法直接獲得系統(tǒng)的整體運行狀態(tài)，而系統(tǒng)運行狀態(tài)是構(gòu)建系統(tǒng)彈性策略的基礎(chǔ)，因此由極端災(zāi)害導(dǎo)致的“部分區(qū)域信息不可觀”對構(gòu)建系統(tǒng)彈性策略提出了重大挑戰(zhàn)。于是，在青年基金項目的基礎(chǔ)上，他又再次成功申請了國家自然科學(xué)基金面上項目“部分不可觀下基于狀態(tài)驅(qū)動的交直流電力-天然氣系統(tǒng)彈性策略研究”。

除此之外，無論是“物理系統(tǒng)角度下增強系統(tǒng)彈性的實時性措施”還是“信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)角度下增強系統(tǒng)彈性的實時性措施”，都是王沖與災(zāi)害“賽跑”，筑牢供電屏障的一個個縮影。他始終步履未停。未來，他表示將繼續(xù)深入研究新型電力系統(tǒng)中高比例可再生能源、多能互補綜合能源、高韌性安全可靠特性，從電力系統(tǒng)、綜合能源系統(tǒng)、隨機決策理論、人工智能方法等多領(lǐng)域交叉角度出發(fā)，破解信息物理融合和高比例電力電子特征下新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，讓四通八達的電路不僅為抗擊風(fēng)暴災(zāi)害“雪中送炭”，更為人民繁榮生活“錦上添花”。