宋永华:致力于电力系统研究,促进科研成果服务国家可持续发展.pdf
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1、宋永华,电力系统专家,澳门大学校长、智慧城市物联网国家重点实验室主任、电气工程讲座教授。欧洲科学院院士,英国皇家工程院院士,国际电气与电子工程师协会会士(IEEE Fellow)。宋永华长期从事教育工作,1997年被英国布鲁内尔大学电气与计算机工程系聘为教授,2004年当选为英国皇家工程院院士,成为第一位获此殊荣的留英中国学者,同年任英国布鲁内尔大学副校长,也是英国历史上第一位华人副校长;2007年任英国利物浦大学副校长和电气工程教授,兼西交利物浦大学执行校长;2009年任清华大学电机系教授、校长助理;2012年11月任浙江大学常务副校长;2018年1月9日至今任澳门大学校长。宋永华校长长期从
2、事电力系统分析与控制研究,在大规模新能源消纳与电力系统安全运行等方面作出了系统性、创造性的贡献,突破发电调节跟随负荷变化的电力系统调控传统框架,在挖掘灵活负荷调节能力跟随发电变化的新路径上,提出了创新的方法并发明了关键技术,其成果对国家实现“双碳”战略目标具有重要的支撑作用。近期,笔者对宋永华校长做了采访。宋校长从科技创新、人才培养、国际合作等方面谈了自己的看法,让人耳目一新,受益匪浅,我们也看到了一位科学家用教育报国的孜孜以求。助力实现“双碳”战略目标小小:宋校长您好,感谢您接受我的采访。您长期从事电力系统分析与控制研究,在大规模新能源消纳与电力系统安全运行等方面作出了系统性、创造性的贡献。
3、请您介绍一下您的研究领域和专业贡献。宋永华:我长期致力于电力系统低碳、安全与优化运行研究,在新能源电力系统需求侧负荷调控、复杂电网安全分析与控制、电力系统经济优化运行方面取得了系统性的理论与应用创新成果。特别是,针对新能源高效消纳和高比例新能源电力系统安全运行这一国家重大能源战略需求,作为项目负责人,带领国网浙江电力公司、浙江大学、源牌科技、清华大学等产学研用团队历时7年完成“含高比例新能源的电力系统需求侧负荷调控关键技术及工程应用”科技攻关。该成果解决了集中式负荷消纳新能源、分散式负荷聚合调峰、源荷互动防控风险三大技术难题,首创了大容量集中式负荷跟随新能源的平滑调控技术,突破了海量分散式负荷
4、稳定调峰的聚合控制技术,构建了源荷多重不确定性条件下的电网运行风险控制体系。成果在国际上首次实现了吉瓦级集中工业冶炼负荷秒级平滑控制参与调频,吉瓦级分散商业空调负荷集群持续小时级稳定调峰。成果应用在分布式光伏发展迅猛的浙江电网,保障了新能源电量100%就地消纳下的电网安全运行。成果规模化应用至浙江、上海等11个省(直辖市),覆盖中国尊、浦东机场等657栋大型建筑及上海世博园等48个园区,并推广至吉隆坡、迪拜等地的海外工程中,取得了显著的经济效益和社宋永华:致力于电力系统研究,促进科研成果服务国家可持续发展文/小 小34中国科学家CHINESE SCIENTIST会效益。2020年,该项目相关研
5、究成果荣获国家科技进步二等奖。2018年加入澳门大学后,领衔组建澳门大学智慧城市物联网国家重点实验室。带领实验室智慧能源团队承担澳门科学技术发展基金首个能源领域的重点研发专项“综合能源物联网的智能协同管控与防护关键技术及应用研究”,针对澳门及其他粤港澳大湾区高负荷密度城市,提出以大型区域制冷系统为代表的城市综合能源系统的数字孪生建模、智能协同管控技术,针对粤港澳大湾区台风等极端气象灾害频发的特点,与澳门电力紧密合作,研究风暴潮灾害下的城市综合能源系统灾害预警及安全防护技术,保障城市能源供应安全。2022年,该项目相关研究成果荣获澳门自然科学二等奖。小小:您突破发电调节跟随负荷变化的电力系统调控
6、传统框架,在挖掘灵活负荷调节能力跟随发电变化的新路径上,提出了创新的方法并发明了关键技术,其成果对国家实现“双碳”战略目标具有重要的支撑作用。请您介绍一下您的科研成果在“双碳”战略上的应用案例。宋永华:能源系统是国家实现“双碳”目标的关键,而实现能源系统的“碳中和”必须大力发展风电、光伏发电等清洁电源。2022年,我国风电、光伏发电的新增装机容量占全国新增装机的78%,累计风电、光伏发电的装机容量已经达到全国总发电装机容量的28.5%。目前,风电、光伏发电已成为我国新增装机的主体,预计在2050年将进一步成为我国总发电量的主体。由于电能无法大规模经济存储,电力系统安全经济运行的核心问题是保证电
7、力供应与需求的实时平衡。然而,风、光等新能源具有高度的随机性、间歇性,且往往与需求的时间分布不匹配。伴随着风、光等新能源发电占比不断增加,电力系统需要大量的新增调节资源,来应对供需不匹配造成的巨大挑战。传统上,电力系统的调节资源主要靠火力发电机组提供。但是,目前发电侧的调节容量已经得到充分应用,负荷侧的调节潜力非常可观。例如,城市内空调、电动汽车、分布式储能等灵活性用电负荷,可以根据电网的需要主动调增或降低用电负荷。这既有利于保证电力供需的实时平衡,又间接地促进了风、光等清洁电源的消纳,助力“双碳”目标的实现。2019年8月,全国首个城市级能源互联网示范项目在浙江嘉兴海宁建成,这也是“含高比例
8、新能源的电力系统需求侧负荷调控关键技术及工程应用”项目的首次落地应用。基于项目的研究成果,我们通过对园区内近60个楼宇空调、40余家企业的厂区新风、温控系统等灵活负荷进行调控,不仅实现了2.4吉瓦光伏全额就地消纳,还使应用区域户年均停电时间由2.6小时降至16分钟,中/低压母线电压越限次数下降65.4%。项目推广应用至浙江全省后,实现9.3吉瓦浙江分布式光伏全额就地消纳,相当于每年减少发电煤耗120万吨。推动学科融合及教育国际化小小:您长期在教育行业工作,先后在多所大学任校长并从事过人才工作,在教育教学和管理等方面倾注大量心血且多有创举和成就。请您谈谈为之奋斗的初心、其中的艰辛、难忘的故事,以
9、及您对当前教育改革和人才培养的认识和建议。宋永华与学生交流35INTERNATIONAL TALENT国际人才交流20237宋永华:我在1991年赴英国从事教学和科研工作,抵英后,先在布里斯托大学做英国皇家学会的访问学者,随后在几所大学做科研和教学工作,后来再从事行政管理工作。这与一般的留学生出国求学,完成学业后再工作的过程不同。我刚去英国时,只能做一些学术交流,讲述在国内做的研究,后来才进入自己感兴趣的学校,从事教学和研究。刚到英国面对陌生的环境和人,一切都要重新开始,因此必须要端正心态。我认为,无论去到哪里、在哪个单位、做什么工作,即使现在来到澳大,也是要融入当时当地的环境去做事情、去想事
10、情,不能以一种主观和脱离现实的态度去做。要以当地的思维去想问题,不能只想到让环境接纳自己,更多的是要主动去融入环境。融入不了大环境,无法让别人了解你,你也无法去了解别人,这就大大限制了自身能力的发挥。我上任澳大不久,就开始融入澳门社区,拜访政府部门和社会各界,以加强联系和听取各界对澳大发展的建议,更好地服务澳门。关于教育改革和人才培养,我认为第四次工业革命推动信息技术和智能化时代快速发展,在这个过程中,不同领域的知识及技术不断相互融合、相互促进。当前知识体系已呈现出开放性、共享性和关联性等特点。与此同时,国家或区域经济社会发展与科学技术进步相互融合渗透的进程正在不断加快。面对国家发展战略实施以
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