清华大学孙宏斌 清华大学孙宏斌教授团队 为电网装上“超强大脑”

清华大学教授孙宏斌和他的团队是育人和科研的“两翼”-

为电网安装“超级大脑”

风电场位于福建省莆田市平海湾。新华社记者张国军摄

人物传记

孙宏斌，1969年出生于浙江台州，清华大学电气工程与应用电子技术系教授、博士生导师，全国著名教学名师，教育部“长江学者”，享受国务院特殊津贴专家，美国电气电子工程师学会会员，英国工程技术学会会员，国家杰出青年科学基金获得者，国家“万人计划”科技创新领军人才。2018年获国家科技进步奖一等奖。

输电铁塔屹立于天地之间，犹如钢铁巨人，伸出巨大的双手托住UHV电网，一路跨越山川，行走在中国广袤的大地上。4000米的海拔高低差，零下80摄氏度的温差忽冷忽热，自然风力和光电输入强弱不等...所有这些使得控制电压成为一个世界性的问题。

改变电压控制的手动操作，为中国极其庞大复杂的电网安装“超级大脑”。清华大学电气工程与应用电子技术系教授孙宏斌和他的团队做到了！他们历时27年完成的“复杂电网自律——协同自动电压控制关键技术、系统开发及工程应用”项目，实现了“自动电压控制”。1月8日，他们光荣地站在国家科技进步奖一等奖的领奖台上。

全力进攻，二十七年磨一剑

1月23日下午，记者在清华大学西主楼一楼办公室见到了孙宏斌教授。50岁的他眼里总是带着微笑。他优雅而谦虚。当他听到赞美时，他会害羞地低下头。

在国内长期以来，为了维护系统的电压安全，控制中心的调度员要24小时监控全网各节点的电压，一旦发现异常，他会逐级拨打电话下达调整指令。然而，随着时代的发展，这种“笨功夫”不仅消耗了大量的人力，而且随着电网规模的日益扩大，实施起来也越来越困难。

“特别是在经济发达、用电量大的地区，电力是远距离输送的，就像瀑布注入深潭一样，容易形成电压‘洼地’。如果这种萧条遇到突然的失败，就像推倒多米诺骨牌，很容易造成连锁的大规模停电。”比如孙宏斌就表示，无论是美加“8·14”大停电、希腊大停电、波兰大停电，背后都有电压不稳定的因素。

如何解决这个世界性的问题？孙宏斌团队提出安装“超脑”——自动电压控制系统。该系统能够实时采集和分析电网数据，利用有效算法形成全局决策，自动闭环控制无功和调压设备，使电网时刻处于最佳状态。

恐怕“接纳主义”行不通。进入21世纪以来，中国的总装机容量从2000年的3.2亿千瓦跃升至2015年的15.08亿千瓦，一年新增装机容量几乎与英国持平，有必要寻找一条前所未有的道路。

27年前，博士生孙宏斌在导师向念德教授、张伯明教授的指导下，开始涉足这一领域。团队决定采用“自律合作”的技术。就像一个“跷跷板”，一边是自律，这让每个网格节点“严以律己”；一方面是合作，使得各个网格节点“心照不宣地合作”。“我们正走在自律和协同之间最困难的地方，我们必须找到那个微妙的平衡点。”孙宏斌说。

“主从分裂理论”，物理与数学的完美结合，成为解决复杂电网问题的关键，为自动电压控制技术的广泛应用奠定了坚实的理论基础。

在采访孙宏斌的时候，他多次带着喜悦和自豪提到自己的团队，这种团队代代相传，精诚合作，共同取得了令人瞩目的成就。

清华大学电气工程系教授、电力系统研究所所长、国家杰出青年科学基金获得者吴文川。他谦虚地这样解释自己的工作:“科学研究本身就是一个非常艰难的过程，类似于农民种地，也是播种、培育、收获。"

郭庆来，清华大学电气工程系副教授，教育部“青年长江学者”，国家杰出青年科学基金获得者。江苏电网只有一个项目，他在机房待了近三年，“几乎没人说话”。但是他很满意，因为他已经获得了第一手的现场数据，而其他人还在使用模拟数据。

清华大学电气工程系高级工程师王斌是团队中的“绝望的三郎太”。他一年旅行超过320天。只提前一天结婚，婚礼后回外地。现已深度参与国内20多家省级公司自动电压控制系统的研发和项目实施，足迹遍布国内六大区域电网。

葛，清华大学电机工程系博士后。“90后”记住了孙的劝诫，“博士生是否合格，要看他能否在细分领域走在世界前列”，决心把团队精神传承下去。

骄傲，顶天立地搞科研

但凭借先进的技术，31岁的孙宏斌被拒之门外。当时国内条件不具备，即使上门宣传被“卖了”，也有电网公司“看不懂”的，也有“用不上”的。一句话:“没兴趣”。

迷路了？孙宏斌严肃地告诉记者:“我觉得很正常，几乎所有的新技术都要耐得住寂寞。”他想了想，强调:“这是国家发展的需要。有些人必须坐在‘冷板凳’上，有些人必须做现在似乎还没有用到的前瞻性研究。”

除了专业书籍，孙宏斌从小最喜欢看的就是金庸的小说，这些小说“反复重温，喜出望外”。在读郭靖的《大侠为国为民》时，这个在浙江台州长大的男孩如痴如醉，激动不已，无忧无虑，着迷不已，更有一种海内外情怀。

“作为一门工程学科，就是要瞄准国民经济主战场，以不屈不挠的精神做科学研究。天天琢磨你的论文在哪里发表，那不行！”这是我的导师张伯明教授的教学。现在，孙宏斌谆谆嘱咐每一位弟子。

“搁置”了两年，机会终于来了！2002年，江苏电网急需自动电压控制系统，他们找了其他研究机构，但没有人“破榜”，孙宏斌接下了挑战。

那一刻，孙宏斌想被吓死:在江苏电网调度控制中心的机房里，孙宏斌和他的队员们紧张极了。毕竟理论和实践是有差距的。控制中心测量的电压和实际电压之间存在误差。如果贸然调整电压，会因为电压超出合理范围而引发事故。“电的速度很快，没有出错的余地。全球闭环控制的后果是什么？有没有什么意外的安全隐患？”孙宏斌和队员们几天几夜不敢睡觉，轮班盯着屏幕。

当控制命令输入电网系统，设备达到预期的理想效果时，整个机房沸腾了！“那一刻的成就感，这辈子都忘不了。”郭庆来的心情依然不好。

随着大规模风电的发展，需求变得越来越迫切。“孙老师，你赶紧过来！我们这里闹大了，电压像鞭子一样跳舞，风扇像萝卜头一样一个个离开电网。”2011年的一个晚上，孙宏斌接电话的时候，传来了某电网公司调度主任焦急的声音。就在两年前，主任坚信他的电网是“铁板一块，连接那个风电就可以了”。

这几年，孙宏斌几乎没有周末和节假日。如果心脏有问题，我只会在元旦29号申请住院，只是因为不耽误工作。当时他在控制系统现场再也没有回来，女友差点以为他失踪了；现在他平均每天工作十二三个小时，他的手机半年记录了1447个工作任务。同事和学生经常在半夜一两点收到他的微信和邮件。

如今，孙宏斌的自动电压控制系统控制了全国81%的常规水火电机组和55%的风光发电机组，承担了已投运的全部17条交流/DC UHV线路的电压控制，在我国电网安全运行、节能减排、大规模可再生能源验收等方面取得了巨大的经济效益和社会效益。

“中国电网每年损失约4000亿千瓦时的电量，相当于损失了三峡四座电厂的年发电量。”孙宏斌介绍，通过自动电压控制系统，可以在不增加任何设备投资的情况下，大幅降低损耗，仅江苏一地每年就可以节约近1亿kWh的电量。

育人为本，“教字为先”

1月8日，他在人民大会堂领取了“国家科技进步奖一等奖”的重磅证书。孙宏斌的好消息首先是从小到大发给老师的。

从小在教师之家长大的孙宏斌，觉得当老师、当好老师是自己毕生的价值追求。“你不能光靠一个人。只有几代人成长起来，中华民族伟大复兴的中国梦才能实现。”

28岁时，学校急需额外的教师。他毅然放弃出国出海，留了下来。他第一次站在讲台上，就怕耽误孩子们。困难不是没有，科研任务重，教学才刚刚开始。我们应该照顾哪一个？“张伯明教授给我发了四个字——‘教字为头’！”孙宏斌下定决心，把教书育人作为自己的第一学术责任。

“我喜欢讲课，走上讲台就很兴奋。”孙宏斌说。在容纳120人的阶梯教室里，孙先生总是喜欢沿着台阶向学生们走去，一节课能走20多次。“虽然出汗，但效果还是挺好的！”他自豪地笑了。

孩子不知道这个班孙老师教了22年，每2个小时要备课6个小时。“只有肚子里的东西远比说的多，讲座才能生动！”孙宏斌坚信，激励孩子比什么都重要。经过大刀阔斧的改革，《电力系统分析》获得了全国教学成果一等奖，被评为“全国精品课”，孙宏斌也被评为“全国名师”。

这几年，孙宏斌经常做两个梦:学生时代经常梦见上课铃响，试卷没做完；当老师的时候，经常梦到自行车链条掉了，上课迟到。“我骨子里是教书育人的。上课是‘田字一号任务’，我的灵魂在做梦！”他是这样解释的。

为了给“田字一号任务”讲课，不管孙宏斌出差在哪里，只要第二天有课，他就想尽办法赶回去，不知道他半夜和凌晨跑了多少趟。2003年，妈妈快死的时候，打电话给他，得知儿子有课。相反，这位当了一辈子老师的老母亲安慰他先好好讲课。当孙宏斌下课匆匆赶回老家时，母亲泪流满面，说不出话来...

即使是百年本科生班，孙宏斌也会抽出时间在宿舍里聊上十几年。“在我眼里，即使是最后一名的学生也同样优秀。”他笑着讲了一个博士生的故事。他沉迷于网络。他是怎么“拉”回来的？孙宏斌决定给他一个非常重要的科研项目，挑战他。结果项目出了问题！“你失败一次没关系，但我希望你不要因为同样的原因再次失败。”孙宏斌耐心地引导着。这一次，学生听了，顺利毕业，下班后获得了“突出贡献奖”和“先进工作者”的称号。值得吗？很多人觉得自己太投入了。孙宏斌问:“是项目重要，还是人重要？允许年轻人失败，他的岁月还很长。”

如今，在孙宏斌的带领下，一批批学生也成为了教授、副教授，有的获得了国家技术发明奖，有的获得了国家杰出青年科学基金，有的被教育部评为“青年长江学者”，也站在了教书育人的平台上。“这是传承乐队、我们团队的传统。”孙宏斌看上去既高兴又自豪。

张硕