高端访谈——深耕教研四十载 誓为电力添动力

　人物素描

　　近年来，在谈到全球天气气候时，“极端”这个词被提到的频率似乎越来越高。

　　回顾今年上半年，全球多地遭遇了极端天气：2月，美国东北部地区强寒潮天气使多地刷新气温历史最低纪录；4月，东南亚、地中海等地突破40℃高温；6月，加拿大山火面积达到过去10年平均值的12倍；赤道以南的低纬度国家玻利维亚正在遭受零下9℃的最低气温，打破了历史纪录……

　　全球气候危机迫在眉睫。

　　对于极端天气频发的原因，科学家们持有几乎一致的观点，那就是大气温度的升高。而造成这一原因的主要推手，就是人类活动所排放温室气体的增加。

　　为此，我国提出了“双碳”目标。但作为能源消费大国，我国实现“双碳”并不容易。“近几年，风能、太阳能等各类新能源项目建设都在加速推进，诸多新技术、新要素使得电力系统的复杂性成倍增长，给电力系统的安全稳定运行带来了诸多挑战。”天津理工大学电气工程与自动化学院教授周雪松对记者说。

　　为了加快能源转型升级，处理好转型升级与安全高效的关系，诸多专家学者都在为此努力着，周雪松就是其中之一。

　　周雪松，天津理工大学教授、博士生导师，电气工程一级学科博士点带头人；首届天津市十大杰出津门学者、首批天津市高层次创新创业团队负责人、天津市优秀科技工作者、天津市突出贡献专家、天津市“电气工程”重点学科带头人；民进天津市委会副主委、天津市政协常委。借助学校、学院、政协和民进的大力支持，他带领团队先后承担完成了多项国家重点产业化示范工程、国家重点科技攻关项目、国家自然科学基金重点项目等，主持获得2项天津市科技进步一等奖项目，授权国家发明专利35项，发表SCI/EI收录学术论文145篇。

　　现年59岁的周雪松与电打了40多年交道，无论是科研还是教学，他始终秉持“问题导向”。“科研是为了解决问题，我经常跟学生们说，选题要围绕工程实际，再用实际推动研究，最终转化为应用，形成螺旋上升的科研形态。”为了能让学生们主动思考，周雪松经常给他们创造实践的机会，甚至还将用人单位请到课堂上，与学生们面对面交流。“我认为，产学研深度融合不能只是在项目上，更重要的是在这个过程中对人才的培养，我想让我的学生们走出校园后可以直接‘上岗’，无论是工作还是科研，都可以‘无缝衔接’。”

　　这样的培养模式，让周雪松的学生们在行业内格外“抢手”，相应的，周雪松也成了许多学生心中的“梦想导师”。大家慕名来到周雪松的团队中成长锻炼，可他们却很少有人知道周雪松在这背后所付出的辛苦。

　　2002年，周雪松作为天津市首批高层次人才来到了天津理工大学。“当时，我们的电气专业只有本科教育，实验室也相对落后，我从清华来到这儿，心理落差还是很大的。”周雪松坦言，是时任天津理工大学校长李军等校领导真诚的态度，以及学校求贤若渴的氛围让他坚持留在了这里。“我当时认为，这个专业要想发展，首要任务就是申请硕士学位授权点。”虽然这件事现在听起来很自然，而在当时却成了周雪松“不可能完成”的任务。“在我提出这个目标后，学院里好多老师都持反对意见，大家认为稳定发展比突破提高更重要。”没有人手和经费，周雪松寸步难行，为此他甚至萌生了离职的想法，“可是，想起李军校长对我以及对这个专业的鼓励与期望，我还是咬牙坚持了下来。”

　　想申请硕士学位授权点，科研成果是硬指标。面对艰苦的条件，周雪松和同为同事的爱人，加上少部分其他教师一起努力，积累项目、申请专利、组织材料……终于在3年后得到了硕士学位点建设的批准。

　　在大家的共同努力下，凭借自己的带头作用，周雪松不仅让电气专业的学术水平得到了提升，也让整个专业的氛围变得更加积极向上，为学院和学校的发展作出了积极贡献。“平台变大了，老师们的视野也拓宽了，我们这个专业开始稳步前进。”现在，天津理工大学电气工程与自动化学院已经从只有本科教学、极少教授和博士师资的实力一般学院，成长为拥有一级学科博士点、2个一级学科硕士点、2个天津市重点学科和2个天津市重点实验室，拥有副高级以上教师60多人、省部级专家学者19人的较强工科学院。谈及现在学院的教学与科研，周雪松也十分骄傲，“我们从去年开始招收博士研究生，现在我们在为建博士后工作站而努力着。”

　　在天津理工大学的20多年里，周雪松用实际行动践行着科研与教学相长的理念。虽然早在2006年就已成为天津大学博士生导师，但如今的他仍然坚持为本科生开设课程。“周老师总是能把基础知识与科技前沿相结合，为我们打开了电气领域的大门，引导大家扩展视野。”学生们说，“听周老师的课能让我们增加对学科的亲近感和好奇心，同时还能增强对专业领域的使命感和责任感。”

　　不只是因为在科研与教学领域的成就，学生们敬爱周老师更是因为他给予每个学生一视同仁的关心与爱护。

　　“周老师会记得我们每个人的生日，每年都会给我们编辑祝福语，发生日红包。”

　　“不管多忙，周老师都会安排每周两晚的时间，组织研究生进行创新讨论交流。”

　　“我那会儿刚读研，没有钱买电脑，周老师用自己的经费给我买了电脑。”

　　“大概是10年前吧，听说毕业多年的学长母亲和孩子都患了重病，周老师带头为他募捐，半天就筹到了4万多块钱。”

　　“我们实验室冬天比较冷，周老师怕大家冻着，给每个人都买了手套和耳罩。”

　　……

　　三尺讲台四十载，周雪松将一批又一批的优秀学子送上了工作岗位，他们正在为我国电气电力事业的发展努力奋斗着。对于现在的年轻科研工作者和学生，他也寄予了厚望：“要选择既体现学术价值又体现国家社会需求的研究课题，而无论将来身在什么岗位，都要以爱国报国、实现人生价值为基本前提。”

　　作为优秀的清华博士毕业生，周雪松本可以有更好的选择，享受优厚的待遇，但因为对学校学院和学科专业的热爱，他毅然选择了天津理工大学科研岗位的忙碌，选择了教学岗位的清苦。奋斗半生，他淡泊名利，想得最多的是学生未来，是祖国新型电力系统的发展。怀着这份信念，面对周围的置疑，周雪松顶住压力孤身向前；面对棘手的任务，他敢于接下重任不断创新。

　　如今，即使到了可以享受成果的年龄，周雪松也丝毫没有慢下脚步，而是肩负起新的责任与使命，继续专注前行……

　　独家对话

　　记者：近年来，新能源的发展迅速，请您简单介绍一下，在电力系统中，新能源和传统能源分别扮演着怎样的角色？

　　周雪松：现阶段，电力系统中主要使用的能源分为两大类，即传统能源和新能源。传统能源指煤炭、石油和天然气等化石能源，这些能源主要以火力发电为主，约占我国电力的70%。新能源则是指风能、太阳能、水能等可再生能源，这些能源则以风电、光伏和水电为主要的发电方式。由于传统能源和新能源各自特点的不同，它们在电力系统中各自扮演不同的角色，分别发挥各自的优势。

　　传统能源在电力系统中扮演的角色非常重要。首先，化石燃料是目前电力系统的主要能源来源，它们具有稳定、可靠、丰富的特点，在短期内难以替代。其次，火电站和燃气电站具有调峰、调频等灵活运行的特点，这种特点使得它们在电力系统稳定运行中发挥至关重要的作用。由于风能、太阳能和水能的随机性及波动性，因此火电站和燃气电站可以提供保障电力系统的稳定性，确保电能质量和电能供应。此外，传统能源还具有相对较低的成本和较高的发电效率，这些优点使得它们在电力系统中发挥着重要的作用。

　　众所周知，传统能源也存在着不可避免的缺点。首先，化石燃料的使用不仅会产生大量的污染物和温室气体，对环境产生负面影响，而且它们的储量极度有限，资源短缺的问题日益突出。其次，尽管火电站和燃气电站具有灵活性，但它们的建设和运行成本较高，同时还存在供应链和储藏等方面的问题。因此，传统能源在电力系统中的地位逐渐受到了挑战。

　　而新能源的出现则为解决这些问题提供了希望。新能源不仅具有零排放、无噪音、环保等优点，而且还具有分布式能源和可再生性的特点，有望推动电力系统能源结构的转型和升级。风电、太阳能和水电等新能源也正在逐步扩大其在电力系统中的生产力，新能源正在逐步成为替代传统能源的重要能源形式。

　　与此同时，新能源在电力系统中也存在着一些挑战。首先，风能、太阳能和水能等新能源的使用还没有达到足够的覆盖面，尚不能完全替代传统能源。其次，由于多种因素影响，新能源的能源密度和能量贡献率仍然较低，因此其在电力系统中的投资和运营成本较高。此外，新能源的波动性和不稳定性也给电力系统的运行带来了一定的挑战，需要更为成熟的技术和设备来进行协调与管理。

　　记者：在发展新能源的大背景下，我们提出要建立新型电力系统，那什么是新型电力系统呢？

　　周雪松：新型电力系统是以确保能源电力安全为基本前提，以满足经济社会高质量发展的电力需求为首要目标，以高比例新能源供给消纳体系建设为主线任务，以源网荷储多向协同、灵活互动为有力支撑，以坚强、智能、柔性电网为枢纽平台，以技术创新和体制机制创新为基础保障的新时代电力系统，是新型能源体系的重要组成部分和实现“双碳”目标的关键载体。

　　6月2日，由国家能源局统筹组织多个机构共同编写的《新型电力系统发展蓝皮书》正式发布，为我们构建新型电力系统提出了总体架构和重点任务。蓝皮书指出，新型电力系统具备安全高效、清洁低碳、柔性灵活、智慧融合四大重要特征，其中安全高效是基本前提，清洁低碳是核心目标，柔性灵活是重要支撑，智慧融合是基础保障，共同构建起新型电力系统的“四位一体”框架体系。

　　记者：您认为，构建新型电力系统的意义是什么？

　　周雪松：随着大规模新能源电力接入电网，电力系统需要在随机波动的负荷需求与随机波动的电源之间实现能量的供需平衡，其结构形态、运行控制方式以及规划建设与管理将发生根本性变革，形成以新能源电力生产、传输、消费为主体的新一代电力系统，即以新能源为主体的新型电力系统。新型电力系统是实现“双碳”目标最为重要的技术手段，其对经济社会高质量发展具有无可替代的意义。

　　但我们在新能源领域取得显著的成绩的同时也要知道，风电、光伏发电的固有资源属性和并网特性与常规可控电源存在巨大差异，电力系统将会面临诸多挑战。

　　从发电功率看，新能源基本属于“靠天吃饭”，具有随机性、波动性和不可控性，难以实现传统电源“以用定发”的基本功能。从系统支撑看，新能源采用电力电子装置并网，对传统交流同步电网电压、频率、惯量等支撑作用十分有限。围绕火电、水电等常规电源建立起来的传统电力系统已无法适应规模越来越大的新能源，新的电力系统变革与创新迫在眉睫。

　　记者：为了应对新型电力系统的诸多难题与挑战，您和团队都做了哪些工作？取得了哪些成果？

　　周雪松：一段时间以来，我们都在为将新能源的不稳定变成可靠安全而做着努力。当风、光等可再生能源大量接入电网，对目前现有的变电站供电提出了巨大的挑战。为此，我带领团队创造性地把人工智能等前沿的科学技术应用于变电站设计与运维，在国际上首次应用了云计算冗余和大数据预测等现代信息技术及多代理智能控制技术，使供电可靠性提高了近10倍。所取得的主要成果包括实现了变电站的无人值守，使变电站运行更加安全；通过用户侧的能量管理系统，可为企业制定科学的用电方案，节能降耗，从而产生明显的经济效益；对电气设备的运行，可以准确地提前预测故障，避免了设备突发性损坏引起停电事故。该成果不仅获得2016年天津市科技进步奖一等奖，还在近5年的进一步推广应用后产生了巨大的社会经济效益。

　　不确定性是大规模利用风电的瓶颈问题。我和团队经过常年的研发和积累，建立了一整套“人工智能+自抗扰技术”的理论体系，对风电不确定性引起的混沌、分岔、振荡等难以理解和把握的现象进行了详细物理机理分析，通过数学、物理、仿真的三者互动提出了有效的控制方式，在新能源发电控制技术方面取得重要突破。风电互联网采用该技术后，可以提高风电互联网的运行效率、减少了故障率，从而突破了传统风力发电的运维模式，实现从“故障运维”向“计划运维”的转变，由此减少弃风量，大幅度增加了风能的利用率，并改善了风电场的电能质量。这个项目的研发不仅取得了实质性的应用成果，还培养了20名高水平的硕博研究生，并成功获批2项国家标准。在技术后续的推广应用中，我们为包括世界最大的风光储基地——国网能源张家口风光储输示范电站有限公司在内的几十家风电场带来了巨大的社会经济效益，近3年的效益达38.9亿元。可以说，这个项目成果在促进风电技术进步的同时，更是有力地推动了“双碳”目标的实现。该项目荣获2020年天津市科技进步奖一等奖。

责任编辑：津云•求贤工作室