5月15日，在國(guó)家電網(wǎng)有限公司分布式電源和微電網(wǎng)控制實(shí)驗(yàn)室，一排排機(jī)柜不眠不休地閃爍著燈光，百納秒級(jí)的超高精度實(shí)時(shí)仿真計(jì)算正在快速運(yùn)行著。這是中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司配電專(zhuān)業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的世界首套有源配電網(wǎng)信息物理融合CPS仿真平臺(tái)。
我國(guó)城鄉(xiāng)配電網(wǎng)跨越5個(gè)電壓等級(jí)（220千伏、110千伏、35千伏、10千伏、0.4千伏），接入大量分布式電源，有源信息交互特征顯著，是超大規(guī)模的復(fù)雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。有源配電網(wǎng)CPS仿真平臺(tái)能夠開(kāi)展超大規(guī)模有源配電網(wǎng)電力物理連續(xù)過(guò)程和信息通信離散事件融合仿真，可為我國(guó)配電網(wǎng)安全運(yùn)行和規(guī)劃建設(shè)提供理論技術(shù)支撐。
服務(wù)國(guó)家重大需求 破解電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)難題
上世紀(jì)90年代，我國(guó)城鄉(xiāng)電網(wǎng)基礎(chǔ)薄弱。彼時(shí)，中國(guó)電科院配電專(zhuān)業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)帶頭人盛萬(wàn)興剛剛完成博士后研究工作，正面臨人生抉擇：博士后是象牙塔尖的象征，而服務(wù)城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造被視作“苦差事”。面對(duì)旁人“繼續(xù)做理論研究”的建議，他毅然決定進(jìn)入中國(guó)電科院工作，投身一線電網(wǎng)技術(shù)攻關(guān)?！翱萍技纫斕臁剿髑把兀⒌亍?wù)民生。”盛萬(wàn)興坦言。
1998年，國(guó)家啟動(dòng)城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造工程，盛萬(wàn)興帶領(lǐng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)，踏遍20余省數(shù)百個(gè)縣，深入調(diào)研了各地供用電情況和需求，首次提出了基于“電網(wǎng)-負(fù)荷”協(xié)調(diào)的分區(qū)優(yōu)化規(guī)劃方法，進(jìn)而形成了差異化的配電網(wǎng)典型供電模式。這一思路為我國(guó)配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)提供了重要的理論指導(dǎo)。
經(jīng)過(guò)十余年持續(xù)攻關(guān)，差異化的配電網(wǎng)典型供電模式在北京、河南等25?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）推廣應(yīng)用，累計(jì)建成了十多萬(wàn)個(gè)新農(nóng)村電氣化村，覆蓋農(nóng)村用戶(hù)超千萬(wàn)戶(hù)。2007年，安徽肥西采用差異化的配電網(wǎng)典型供電模式，有效解決了長(zhǎng)期困擾當(dāng)?shù)氐碾妷汉细衤实?、供電能力不足等?wèn)題，支持了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)和加工業(yè)的發(fā)展，幫助當(dāng)?shù)厝司鍪丈锨г?，真正?shí)現(xiàn)電力升級(jí)帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)振興，被當(dāng)?shù)鼐用穹Q(chēng)贊“用上了舒心電，過(guò)上了亮堂日子”。
跨越學(xué)科邊界 加快形成能源電力新質(zhì)生產(chǎn)力
“電力系統(tǒng)的復(fù)雜性，需要跨學(xué)科思維來(lái)破局。”盛萬(wàn)興深諳此道。早在90年代末，盛萬(wàn)興團(tuán)隊(duì)超前將信息物理融合理論（CPS）引入電力領(lǐng)域，開(kāi)創(chuàng)國(guó)內(nèi)電力CPS理論研究先河。
電力系統(tǒng)中“信息-物理”交互過(guò)程復(fù)雜、交互路徑跨層異構(gòu)，“信息-物理”深度耦合。源荷高度隨機(jī)及強(qiáng)時(shí)空不匹配驅(qū)動(dòng)下，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)形態(tài)、控制形態(tài)不斷發(fā)展演化，亟須研究融合一次、二次系統(tǒng)的電力“信息-物理”耦合建模與仿真方法，研發(fā)電力CPS仿真平臺(tái)。
在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的持續(xù)支持下，團(tuán)隊(duì)攻克多尺度動(dòng)態(tài)建模、精準(zhǔn)快速仿真等技術(shù)瓶頸，研發(fā)出世界首套有源配電網(wǎng)CPS仿真平臺(tái)。該平臺(tái)具有信息攻擊仿真、通信故障/延遲/擁塞仿真、故障連鎖仿真、CPS風(fēng)險(xiǎn)仿真、CPS優(yōu)化控制仿真、CPS市場(chǎng)互動(dòng)仿真等功能，信息處理能力超越國(guó)際主流電力仿真軟件，有效促進(jìn)我國(guó)仿真基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展，實(shí)現(xiàn)我國(guó)配電網(wǎng)仿真技術(shù)從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的跨越。
理論指導(dǎo)實(shí)踐 推動(dòng)能源信息融合成果落地
我國(guó)農(nóng)村電網(wǎng)季節(jié)性負(fù)荷特征顯著，長(zhǎng)假、春灌等時(shí)段，農(nóng)村用電負(fù)荷劇增，變壓器可能出現(xiàn)過(guò)載甚至燒毀情況。用電負(fù)荷高峰時(shí)“小馬拉大車(chē)”、低谷時(shí)“殺雞用牛刀”是當(dāng)時(shí)配電變壓器時(shí)常經(jīng)歷的兩種極端狀態(tài)。為了更好解決農(nóng)村變壓器供電問(wèn)題，盛萬(wàn)興帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始變壓器有載調(diào)容關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)，歷時(shí)十年堅(jiān)持，自主創(chuàng)新研制了世界首臺(tái)10千伏有載調(diào)容配電變壓器及其系列產(chǎn)品，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。該項(xiàng)技術(shù)成果獲得2020年度國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2007年以來(lái)，全國(guó)20余?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）電網(wǎng)安裝的10千伏有載調(diào)容配電變壓器已達(dá)數(shù)萬(wàn)臺(tái)，配電變壓器過(guò)載燒毀事故大幅減少。“盛萬(wàn)興團(tuán)隊(duì)的10千伏有載調(diào)容配電變壓器解決了配電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差異大、配電臺(tái)區(qū)的安全運(yùn)行難題。”當(dāng)時(shí)某供電公司的配網(wǎng)運(yùn)維人員贊嘆道。
更大的考驗(yàn)接踵而至。2016年，全國(guó)光伏扶貧工程如火如荼，規(guī)?；姆植际焦夥l(fā)電并網(wǎng)需求急劇增長(zhǎng)，電網(wǎng)的承載能力和就地消納能力面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。工程需求倒逼科技突破。盛萬(wàn)興帶領(lǐng)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，在光伏板與崇山峻嶺間尋找答案。經(jīng)過(guò)4年1500多個(gè)日夜的不懈努力，團(tuán)隊(duì)突破了分布式集群規(guī)劃、靈活并網(wǎng)裝備、調(diào)度控制系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)，建成了彼時(shí)世界上規(guī)模最大、滲透率最高的安徽金寨分布式可再生能源發(fā)電并網(wǎng)示范工程，助力安徽金寨縣“光伏扶貧”“精準(zhǔn)脫貧”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，將“科技服務(wù)民生、示范造福社會(huì)”的理念落到實(shí)地。
從城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造到構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，盛萬(wàn)興的科研生涯始終與國(guó)家需求同頻共振。2024年，他再次牽頭承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目，致力于研究新型電力系統(tǒng)的系列新理論、新方法。時(shí)代命題不斷更迭，但在他看來(lái)，“不變的是科技報(bào)國(guó)的初心”。夜幕降臨，城鄉(xiāng)萬(wàn)家燈火次第亮起，其中躍動(dòng)的，正是讓科技真正造福人民最生動(dòng)的注腳。
