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

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。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及区域经济社会创新对人才和科技的重大需求，学科交叉融合已成为高等教育推动人才培养体系改革及学术研究创新的必然举措。多年来，许多国家和地区的大学都将打破学科专业界限作为课程改革的方向之一，并积极推动跨学科、跨领域学术研究。从教育理念、制度机制到知识创新等不同层面，持续进行有益的探索，取得了良好进展。所谓学科融合，就是在不同学科独立发展的基础上，以解决前沿学术难题和社会重大需求为驱动力，主动打破学科界限、促进学科融通。学科融合既是一种教育理念，又是一项具体实践。学科融合的理念要始终贯穿于高等教育人才培养体系当中，贯彻融入高等教育的不同阶段。学科融合在高等教育中的实践可表现为优化大学教育模式、成立具备跨学科性质的学术单位、设立交叉学科课程、建设交叉学科研究平台和推动开展学科交叉研究等不同层次的具体形式。当今世界正处于大发展大变革大调整时期，科学研究范式发生深刻变革，学科交叉不断深化，科学技术和经济社会发展加速渗透融合。大学人文社科与理工医科的交叉融合趋势日益明显，通过相互融通，不断推动教育和科研的创新。可以说，学科融合成为高等教育服务区域提升创新发展能力、助力国家科技创新突破发展瓶颈的重要途径。澳门大学长期坚持完善和更新人才培养理念，并通过创建和优化学科交叉课程、建设实体平台以推动文理学科融合研究创新等，探索学科融合在高等教育中的具体实践。未来，我们还将不断深化、优化相关实践，培养更多能适应社会发展所需、具备知识整合和创新能力的优秀人才，促进学术研究并创造更多科研成果，助力澳门经济社会可持续发展和粤港澳大湾区建设，为服务国家可持续发展和构建人类命运共同体贡献力量。小小：澳门大学作为一所国际化综合性研究型大学，从全球各地吸纳了诸多顶尖学术精英，建立了一支国际化的卓越师资队伍。请您谈谈大学在教育、科技、人才的国际合作和交流方面应该发挥什么作用，澳门大学有哪些重要举措和经验？在当前形势下，教育国际化应该秉持什么样的理念？宋永华：澳门大学作为澳门一所国际化综合性公立大学。我们的愿景是以立足澳门、共建湾区、融入国家、走向世界为发展定位，通过以学生为本的优质教育、有国际影响力的重点研究，以及高水平的社会服务，矢志成为一所国际公认的卓越大学。自建校以来，澳门大学重点发挥自身特色和优势：一是以中华文化为主流、多元文化共存的校园环境；二是协同学院与书院的全人教育体系；三是国际化的办学模式，包括我们在全球招募名师，拥有一支较高水平的国际化教研队伍，大部分课程以英语授课等。我们一直十分注重在教育、科技、人才培养领域的国际交流与合作，特别是近年来在这几方面通过开展一系列的工作，取得积极的成就。在人才培养方面，澳门大学致力于培养具有家国情怀、国际视野、全球竞争力和有社会责任感的公民和创新型人才，服务澳门、国家及世界发展。澳大践行并不断优化由专业教育、通识教育、研习教育和社群教育结合而成的“四位一体”协同育人模式，建设协同学院与书院的全人教育体系。近年，澳大围绕澳门、国家以及全球高端产业发展的战略需求，进一步完善学科建设、推动学科交叉发展，重视对学生多元能力的培养。我们正在积极拓展优质高效的国际化合作网络，与国内外一流大学开展更多高水平的人才联合培养项目。36中国科学家CHINESE SCIENTIST责任编辑：冯 杰在科学研究方面，澳门大学以开放的心态和观念，不断加强和深化与国际大学在科研领域的合作。中国与葡语国家向来关系紧密，澳门更是中葡文化交流以及经贸合作的重要桥梁。澳门大学积极发挥桥梁作用，联动内地、澳门及葡语系国家的高校和科教机构开展合作。2022年，澳门大学牵头成立“中国与葡语国家海洋研究联盟”，与十多所来自中国内地、中国香港、葡萄牙、巴西、安哥拉和莫桑比克在海洋研究领域最具影响力的高校及科研机构共建该联盟，致力推动中国与葡语国家在海洋科学领域的科技合作。在新冠疫情暴发初期，澳大分别向安哥拉和莫桑比克的两所大学捐赠了呼吸机原型，并为该两校的工程及医疗专业人员提供技术培训，以实现技术转移，为全球知识共享出一份力。在国际合作方面，澳门处在国家“双循环”新发展格局的交汇点，是促进对外开放、国际合作共赢的桥头堡，在“一国两制”的制度安排下，可以发挥特殊地位和独特优势作用。澳门大学始终坚持发挥澳大的国际化特色与优势，构建国际化发展战略框架，积极参与全球教育和科研合作，服务国家发展所需。我们对焦英语系和葡语系国家，支持澳大优势学科和重点科研领域与世界一流大学和顶尖科研机构开展对接和合作，建立不同层次的合作机制，创造实质性的合作成果。同时，不断推出更多高质量的人才联合培养项目，并通过各类型的交流合作项目和海外交流奖学金等措施，推动澳大学生参与国际交流和学习。科技的进步加速了全球化的发展，全球化依旧是不可逆转的趋势。高等院校需要重新审视定位、发挥特色、推动变革，只有具备足够的竞争力和适应性，才可在全球化的规则下更好地迎接机遇和挑战。全球化下国家和地区的高等教育，必须认真思考如何保持并创造自身特色、发挥自身力量和确立话语权。同时，作为中国的高等院校，要把握新时代的发展机遇，参与并扩大国家在高等教育领域的国际合作与交流，推动知识和资源共享，携手应对挑战，贡献中国智慧，显现大国应有的担当与责任，为社会、国家和人类文明的发展作出新的贡献。为推动构建人类命运共同体贡献澳大力量小小：当今世界正处于大发展大变革大调整时期，国际形势深刻复杂演变，中国正在日益走近世界舞台中央。澳门大学如何进一步为中华民族伟大复兴中国梦的实现，从教育、科技、人才等方面为中国式现代化提供支撑、作出贡献？宋永华：高等教育现代化是中国式现代化的重要内容之一。高等教育对支撑国家发展、推动社会进步具有基础性的作用。结合中国教育现代化2035的内容，我认为，中国的高等教育现代化必须立足中国的历史发展背景、文化传承特色、当今经济环境以及社会发展阶段等，加强和提升我们的人才自主培养和科技自主研发，并在制度建设、教育模式、评价体系等方面充分体现中国特色，这种特色需要不断吸取和吸纳世界高等教育的先进模式和优势资源，实现具有中国特色的世界一流的高等教育水平。澳门大学面对国际形势深刻复杂演变，大发展大变革大调整的时期，我们将坚持以立足澳门、共建湾区、融入国家、走向世界为发展定位，发挥“特区大学、特殊使命、特别地位、特色办学”的突出优势，对自身的优势、角色和作用作出更充分的认识、更科学的谋划，积极把握国家发展机遇，加快融入国家发展大局。在人才培养方面，全力实践“四位一体”协同育人模式，提供更多优质的学习和实践平台，持续构建和完善高水平的人才培养体系，为澳门培养具有家国情怀、国际视野、全球竞争力和社会责任感的公民和创新型人才。澳大不仅将加强爱国爱澳人才培养，确保“一国两制”事业后继有人、行稳致远。同时，也将加强与国内外一流大学合作，开展更多人才联合培养项目，提升人才培养成效。同时，我们会从全球积极延揽和汇聚领军人才，形成顶尖学术团队，巩固和提升学科发展水平。在科研创新方面，我们充分发挥包括中医药、微电子、智慧城市物联网三个国家重点实验室的引领作用，聚焦大湾区的大健康产业、高新技术产业等重点产业，持续加强科研创新，完善产学研深度融合机制。未来的科研创新和产学研发展将以内地尤其是大湾区为重要抓手，以横琴粤澳深度合作区为主平台，更好结合国家和内地省市的科研资源，与更多国内外一流大学及优秀企业开展高水平的科研创新和产学研合作。展望未来，澳门大学将会以更高的标准、更大的决心与力度把澳门大学办成一所国际公认的卓越大学，为“一国两制”行稳致远和澳门的长治久安提供人才支撑，在国家进一步对外开放中发挥桥梁优势，更好地服务科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，为实现中华民族伟大复兴和推动构建人类命运共同体贡献澳门和澳大力量。