王成山,男,天津市人,1962年生,长江学者特聘教授,国家杰出青年基金获得者,国家重点基础研究项目(973计划项目)首席科学家,首批“国家特支计划”百千万工程领军人才,何梁何利基金科学与技术进步奖获得者,中国电力科学技术杰出贡献奖获得者,教育部创新团队负责人,科技部首批重点领域创新团队负责人。 现任天津大学电气与自动化工程学院教授、院长,智能电网教育部重点实验室主任。
教育及工作经历:
1979.09~1983.07 天津大学工业电气自动化专业读书,获学士学位;
1983.09~1985.12 天津大学电机与电器专业读书,获硕士学位;
1987.09~1991.03 ,天津大学电力系统及其自动化专业读书,获博士学位;
1985.12-1987.06,天津大学电力及自动化系助教;
1987.07-1992.06,天津大学电力及自动化系讲师;
1992.06-1996.11,天津大学电力及自动化系副教授;
1996.11-1997.12,天津大学电力及自动化系教授;
1994.09-1996.09 美国康奈尔大学高级访问学者;
2001.09-2002.02,美国卡耐基梅隆大学访问教授;
1997.06-2002.03,天津大学电气自动化与能源工程学院副院长;
2004.01-至今 ,“智能电网”教育部重点实验室主任;
2002.04-2010.03,天津大学电气与自动化工程学院院长;
2014.05-至今,天津大学电气与自动化工程学院院长;
2021.11-至今 ,中国工程院院士。
学术兼职:
(1) 2004.05-现在:中国电机工程学会理事会常务理事。
(2) 2006.01-现在:教育部电气工程及其自动化专业教学指导委员会委员。
(3) 2013.05-现在:IEEE Transaction on Sustainable Energy,Editor。
(4) 2013.01-现在:Journal of Modern Power Systems and Clean Energy,Editorial Board Member。
(5) 2015.01-现在:Applied Energy,Editorial Board Member。
(6) 2015.03-现在:CSEE Journal of Power and Energy Systems,Editorial Board Member。
(7) 2016.07-现在:Protection and Control of Modern Power Systems,Deputy Editor-In-Chief。
(8) 2003.10-现在:《电力系统及其自动化学报》编辑委员会主任委员。
(9) 2016.05-现在:第七届教育部科技委能源与交通学部学部委员。
(10) 2016.06-现在:中国能源研究会电能技术专业委员会主任委员。
(11) 天津市自动化学会副理事长。
(12) "十一五"国家863计划“MW级并网光伏电站系统”重点项目总体专家组成员。
(13) “十二五”科技部智能电网重点专项专家组专家。
主要讲授课程:
配电系统自动化(本科生)
培养研究生情况:
培养研究生几十名。
研究方向:
主要从事分布式能源与微电网,配电网分析与规划,电力系统安全性分析等领域的研究工作。
(1) 配电系统规划与运行
(2) 分布式能源与微电网
(3) 电网安全性与稳定性
承担科研项目情况:
作为项目主要负责人完成的部分科研项目:
1、国家重大基础研究计划(973)项目:“分布式发电供能系统相关基础研究”,编号:2009CB219700),2009-2013,项目首席科学家。
2、国家自然科学基金项目:基于结构保留模型的电力系统鲁棒稳定性分析。
3、国家自然科学基金项目:计及非线性的区域系统联络线输电能力的快速计算与分析。
4、国家自然科学基金项目:市场环境下的区域互联电力系统安全性协同分析。
5、国家自然科学基金委员会杰出青年基金项目:分布式发电系统运行仿真与优化控制。
6、国家高技术研究发展计划(863计划)项目:“兆瓦级冷热电联供分布式能源微网系统并网关键技术研究与工程示范”,编号:2007AA05Z250,2008.1-2010.12。
7、教育部重大项目:分布式发电系统分析与仿真。
8、教育部科学技术研究重大项目,“分布式能源发电系统并网运行关键技术”,编号:306004,2006.1-2008.12。
9、国家基金委重大国际合作(英国)项目:智能配电网综合运行与规划研究,编号:51261130473,2013.1-2015.12。
10、国际合作项目(美国EPRI):Development of Power System Transient Stability Region,编号:EP-P24225/C11739,2007.5-2008.5。
制定标准:
微电网能量管理系统技术规范
朱凌志; 赫卫国; 周昶; 王成山; 许晓慧; 赵波; 汪春; 苏建徽; 李强; 华光辉; 姚虹春; 梁志峰; 施涛; 邱腾飞; 刘海璇; 叶荣波; 王德顺; 李官军; 朱想
国家标准(推荐), GB/T 36274-2018, 2018-06-07.
科研成果:
获国家技术发明二等奖1项、国家科技进步二等奖2项,省部级奖励一等奖6项、二等奖5项,出版专著4部,发表论文300余篇,他引8900余次,论文两年度获评中国百篇最具影响力国内论文,授权发明专利23项,获美国专利2项。
1 配电系统智能软开关关键技术、核心装备及工程应用 李鹏;赵亮;庄剑;于建成;王楠;王浩鸣;张鑫;路菲;郭铁军;张军;郗晓光;徐晶;李娟;杨赫;张章;张梁;迟福建;刘英英;陈涛;尚学军;徐科;马世乾;崇志强;霍现旭;王天昊;吴磊;李振斌;赵长伟;赵风松;杨得博;李健新;郝春晓;李海龙;王成山;冀浩然;于浩;宋关羽;赵金利;谢晔源;段军;等 国网天津市电力公司 2022
2 城市综合能源规划及实时能效管理系统 王成山;申刚;李小宇;尚德华;严俊;田艳华;魏炜;郭力;王芳;鲍攀;杨明;郝晓倩;马丽华;邢学胜;曲金海;刘晓庆;王猛;陈亮;魏翠;张艳来;李敬;田卫平;何艳杰;尤婷婷;樊昊飞;张杨;李昱;王海亮;王执中;曹丽丽;郭威;徐兴辉;姜景泉;李登武;张群华;刘海;陈光;王勇翔;宋春晖;石连生;等 天津天大求实电力新技术股份有限公司 2017
3 大电网安全域综合计算分析技术及其工程应用 王成山,贾宏杰,余贻鑫,房大中,曾沅,魏炜 天津大学 2016
4 微电网定制化能源供应关键技术及工程应用 王成山;王旭东;刘海涛;李国栋;于建成;庄剑;项添春;郭力;吴鸣;承文新;陈俊;李哲;申刚;马世乾;丁一;徐科;李雪;王浩鸣;刘力卿;王坤;陈培育;刘云;杨宇全;李鹏;富晓鹏;宋关羽;季宇;于辉;吕志鹏;熊雄;刘云;吴家宏;徐光福;刘澄;杨文;尚德华;严峻;李思维;刘晓丹;朱皓斌 国网天津市电力公司电力科学研究院 2016
5 含多种分布式电源的海岛微电网关键技术与工程应用 杨勇;赵波;王成山;丁明;张雪松;顾伟;苏剑;朱承治;乐全明;张涛;李瑞生;陈荣柱;周丹;李鹏;赵深;吴在军;郭力;刘海涛;吴红斌;周逢权;汪科;周金辉;葛晓慧;徐琛;王子凌 国网浙江省电力公司 2015
6 含多种分布式电源的海岛微电网关键技术与工程应用 杨勇;赵波;王成山;丁明;张雪松;苏剑;朱承治;乐全明;张涛;李瑞生;陈荣柱;周丹;李鹏;赵深;刘海涛 国网浙江省电力公司电力科学研究院 2015
7 局域能源互联网关键技术及应用 李树泉;王成山;吴新玲;林弘宇;王伟;吴文炤;寇建涛;赵鲲鹏;汪静;吴鸣;于龙;袁建凡;马崇;赵伟;闫爱梅 北京国电通网络技术有限公司 2015
8 局域能源互联网关键技术及应用 李树泉;王成山;吴新玲;林弘宇;王伟;吴文炤;寇建涛;赵鲲鹏;贾少堃;吴鸣;魏建丰;丁强;卢欣;于国君;闫爱梅 国家电网有限公司客户服务中心 2015
9 超低能耗绿色建筑技术集成研究 刘军;刘祖玲;张津奕;屠雪临;伍小亭;刘建华;王东林;芦岩;宋晨;李旭东;董维华;邢金城;凌继红;王成山;尹宝泉;刘小芳;王砚;马旭升;李宝鑫;董璐璐;吴闻婧;王卉;刘慧;王敬怡;秦小娜 天津市建筑设计院 2013
10 高可靠性城市电网规划系统开发及应用 王成山;赵洪磊;魏炜;庄剑;刘洪;王旭东;肖峻;蒋菱;罗凤章;张军;李国栋;申刚;王赛 国网天津市电力公司 2013
11 Decentralized sliding mode load frequency control for multi-area power systems 米阳;符杨;王成山;王鹏 上海电力学院 2012
12 中新天津生态城智能电网技术研究及示范应用 张宁;屠强;闫卫国;王成山;杨华;王迎秋;刘明志;林昌年;季侃;王继业;杨磊;徐剑;梁宝全;王剑峰;郜士其;于建成;冯涛;邹新梧;张军;祝艳芳;李芳;王瑞红;吴俊峰;韩强;肖建光;蒲天骄;邹文;鲁士宏;陈立东;杨滨;张建海;梁晓虎;葛荣刚;蒋立宏;方琼;尹喜阳;迟福建;徐科;李盛伟;杨宇全等 天津市电力公司 2011
13 微电网优化规划与运行控制关键技术及其应用 王成山;李鹏;高菲;黄碧斌;王丹;彭克;丁承第;于浩 天津大学 2011
14 含多种分布式电源的灵活微网系统研究与实施 李海翔;王成山;陈其森;朱松林;赵波;张雪松;胡文堂;童杭伟;郭力;葛晓慧;李强;刘志超;徐玮韡;刘云;李鹏 浙江省电力试验研究院 2010
15 电网智能调度综合安全分析与可视化系统 郭凌旭;王强;王成山;张志刚;王剑锋;余晓丹;魏炜;范广民;曹旌;赵金利;宋维斌;翟晓磊;曾沅;黄志刚;王刚;王伟臣;邓斌;徐元孚;王莹;李振斌;李丛林;韩文茂;徐晟;李华;谷月雁 天津市电力公司 2010
16 零能耗太阳能技术关键技术创新集成 高辉;王成山;王一平;陈志华;吴爱国;杨向群;张晟;杨占刚;尹宝泉;闫翔宇;孙昊天;房涛;郭娟利;武震;赵华;翟文鹏 天津大学 2010
17 配电系统综合技术评价理论及其工程应用 王成山;肖峻;路志英;刘洪;罗凤章;葛少云;贾宏杰;申刚;刘中胜;李小宇 天津大学 2009
18 跨区电网动态稳定监测预警系统研究与实施 辛耀中;周孝信;薛禹胜;张智刚;严剑峰;陶洪铸;余贻鑫;严亚勤;吴京涛;徐泰山;侯俊贤;王成山;石俊杰;孙宏斌;陈勇 国家电力调度通信中心 2007
19 电力系统输电能力分析与决策的研究与应用 李国庆;王成山;贾伟;余贻鑫;贾利平 东北电力大学 2006
20 配电电容器三相分相优化投切 王守相;王成山;王剑 天津大学 2005
21 基于区间算法的配电网三相潮流计算及算例分析 王成山;王守相 天津大学 2005
22 配电网运行与改造决策支持系统 余贻鑫;葛少云;肖峻;贾宏杰;王成山;严雪飞;吴建中;黄纯华 天津大学电气与自动化工程学院 2005
23 电力大系统安全性与稳定性的理论与方法 余贻鑫;王成山;贾宏杰 天津大学 2005
24 电力网网损计算与管理分析系统 林勇;江姝;王成山;刘姝 吉林省电力有限公司 2004
25 电力大系统安全性和稳定性的理论与方法 余贻鑫;王成山;贾宏杰 天津大学 2002
26 “电力网网损理论计算系统”和“电网线损管理与分析系统” 林勇;江姝;马晓平;李凤和;刘姝;王成山 吉林省电力有限公司 2001
27 配电网络重构的优化可信度度量的区间方法 王守相;王成山 天津大学 2001
28 电力系统输电能力研究中PV曲线的求取 江伟;王成山 天津大学 2000
29 电力系统混沌现象及相关研究 贾宏杰;余贻鑫;王成山 天津大学 2000
30 电力系统中的混沌现象与小扰动稳定域 余贻鑫;王成山;贾宏杰 天津大学 2000
发明授权:
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发表英文会议论文:
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[3]Ji, Haoran; Yu, Hao*; Song, Guanyu; Li, Peng; Wang, Chengshan; Wu, Jianzhong.A Decentralized Voltage Control Strategy of Soft Open Points in Active Distribution Networks.Applied Energy Symposium and Summit - Renewable Energy Integration with Mini/Microgrid (REM), 2018-09-28 To 2018-09-30.
[4]Fu, Xiaopeng*; Li, Peng; Wang, Chengshan; Mahseredjian, Jean.Extended MANA Formulation for Time-domain Simulations of Combined Power and Gas Networks.10th International Conference on Applied Energy (ICAE), 2018-08-22 To 2018-08-25.
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出版专著:
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(2)、王守相,王成山,《现代配电系统分析》,高等教育出版社,2007.10。
(3)、王成山,罗凤章,《配电系统综合评价理论与方法》,科学出版社,2012年。
(4)、王成山,《微电网分析与仿真理论》,科学出版社,2013年。
(5)《中国智能电网的技术与发展》,北京:科学出版社,2013。
(6)《微电网技术及应用》,北京:科学出版社,2016.3。
(7)《中国电力百科全书》电力系统卷(第三版),北京:中国电力出版社,2014.6。
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[448]吉崇庆, 李仁发, 王成山. 异步测速发电机中转子漏抗对输出特性的影响[J]. 微电机, 1985, (03): 24-26+4.
发表会议论文:
[1]于波, 王成山, 肖峻 & 郭力. (2011). 平滑可再生能源发电系统输出波动的储能系统容量优化方法. (eds.) 第十三届中国科协年会第15分会场-大规模储能技术的发展与应用研讨会论文集 (pp.38-43).
[2]刘艳莉 & 王成山. (2008). 改革创新、强化特色、推进专业建设. (eds.) 第五届全国高校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集(2) (pp.128-131).
[3]肖峻, 王成山 & 张少杰. (2004). 多层分区空间负荷预测模型与结果综合调整的区间方法. (eds.) 科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集 (pp.511-512).
所获荣誉:
(1)2021年 全国五一劳动奖章。
(2)2001年 高等学校青年教师奖。
(3)1994年 天津市青年科技奖。
所获奖励:
(1)王成山,“配电网高可靠性供电关键技术及应用”,国家科技进步二等奖,2016。
(2)王成山,贾宏杰等,“大电网安全域综合计算分析技术及其工程应用”,国家技术发明二等奖,2012.12 (编号:2012-F-308-2-09-R01)。
(3)王成山,肖峻等,“复杂配电系统综合技术评价方法研究、系统开发和工程应用”,国家科技进步二等奖,2010.12 (编号:2010-J-217-2-03-R01)。
(4)余贻鑫,王成山等,“城市电网规划理论、模型、方法的研究与工程应用”,国家科技进步二等奖,2004.12。
(5)2022年,高等教育(本科)国家级教学成果奖 二等奖
(6)2015年,王成山,“高可靠性城市电网规划系统研究开发与工程应用”天津市科技进步一等奖。
(7)2013年,王成山,郭力,李鹏等,“微电网优化规划与运行控制关键技术及其应用”,天津市科技进步一等奖。
(8)2010年,王成山,肖峻等,“配电系统综合技术评价理论及其工程应用”,天津市科学技术进步奖一等奖。
(9)2010年,王成山,贾宏杰等“基于安全域理论的电力系统安全性综合监控与预警技术”,教育部技术发明奖一等奖。
(10)2009年,王成山,贾宏杰等,“电力大系统安全域预警监控理论及其工程应用”,中国高等学校十大科技进展。
(11)2004年,余贻鑫,王成山等,“城市电网规划理论、模型、方法的研究与工程应用”,教育部科技进步一等奖。
(12)2004年,吉林省科学技术进步奖 二等奖。
(13)2003年,余贻鑫,王成山等,“电力大系统安全性与稳定性的理论与方法”,天津市自然科学一等奖。
(14)1999年,天津市科学技术进步奖 二等奖。
(15)1998年,辽宁省科学技术进步奖 三等奖。
(16)1995年,国家教委科学技术进步奖 二等奖。
(17)1995年,天津市科学技术进步奖 二等奖。
(18)2018年,中国电力科学技术进步奖 一等奖。
(19)2017年,全国创新争先奖状。
促进供需互动,推动配电网高质量发——访中国工程院院士、天津大学教授王成山
2024-04-11 国家电网报
随着分布式电源与新型负荷的快速发展,配电网逐步向源网荷储融合互动、与上级电网灵活耦合的电力网络演进。日前,《关于新形势下配电网高质量发展的指导意见》(以下简称《指导意见》)、《配电网安全风险管控重点行动工作方案》接连发布。近日,记者就配电网高质量发展采访了中国工程院院士、天津大学教授王成山。
“双碳”背景下的配电网发展趋势
记者:在您看来,新型电力系统已经成为“双碳”目标能否实现的关键性因素,正处于技术爆发的阶段。在技术发展的同时,电力行业还将出现哪些新趋势、新业态?
王成山:电力系统从来没有像现在这样,需要那么迫切地去交叉融合。这个趋势是双向的交叉融合,且前景广阔、需求迫切。一是电气工程学科的内部融合;二是与外部的学科融合,比如人工智能、信息工程;三是能源业态融合,比如综合能源服务、氢电耦合等。
记者:“双碳”目标对基于新型电力系统的配电网有何新的要求?
王成山:配电网在保障电力供应、支撑经济社会发展、服务改善民生等方面作用重大,特别是在“双碳”背景下,配电网的支撑作用更加凸显。它是分布式电源、充电桩的接入载体,是实现各种分布式能源综合高效利用、电力用户节能减排的关键支撑。近年来,台风、雨雪冰冻等极端天气造成配电网故障的情况时有发生。同时,分布式新能源快速发展,新能源汽车及充电桩规模日益增大,电力市场建设不断推进。这对配电网的软硬件系统、市场机制建设都提出了更高要求。
配电网建设面临诸多挑战
记者:对于配电网承载能力,《指导意见》提出,到2025年,具备5亿千瓦左右分布式新能源、1200万台左右充电桩接入能力。您认为,配电网发展将面临哪些挑战?
王成山:从装备到结构、从规划到运行、从运营到市场,配电网面临着诸多挑战。
一是保供基础还需进一步夯实。通过近20年的不断投资和建设改造,我国配电网的供电能力和供电可靠性都有了很大提高,特别是在一些较发达的城市或地区,配电网运行水平已进入国际先进行列。但在一些城镇,特别是老旧小区和农村地区,配电网的结构还比较薄弱,潜在的运行风险大,抗灾能力不足,智能化水平亟待提高。
二是对新能源和新兴业态的承载力不足。伴随着分布式光伏、新能源汽车的发展,配电系统中储能的容量正在快速增加,但如何发挥好储能的作用,真正利用储能解决问题,还需要不断实践探索。同时,微电网、交直流混合配电网、分布式智能电网广泛应用,配电网的业态也将发生重大变革,需要提升配电网的承载能力,支撑我国能源转型发展。
三是需要加强配电网发展各环节的统筹衔接,进一步强化全过程管理。在规划工作中,既要做好配电网与新能源电源、充电桩、储能等的协同规划,又要加强与城乡总体规划和国土空间规划的衔接,同时还要做好与其他基础设施的统一规划;在项目投资管理中,既要加大电网企业的投资力度,又要鼓励多元主体投资,创新投资方式;在工程建设中,需要多部门协调,各种市政建设工程协同;在调度运行机制上,要充分利用用户侧资源消纳可再生能源电力,利用微电网、虚拟电厂等实现电力供需互动、源荷储联动,充分利用好市场机制。
记者:配电网的结构形态转型是一个长期的过程,您认为应当如何推动配电网高质量发展?
王成山:未来,配电网在系统结构、运行方式、市场机制等方面都将发生重大变革。要推动配电网高质量发展,还需要做到以下几点。
一是加强规划引领。规划是配电网发展的基础,加强规划引领可以有效提高配电网建设的投资效益,实现配电网形态转变过程中的提质增效。
二是坚持系统观念。配电网直接面向电力用户,需要坚持统筹衔接各种资源要素,在新型配电网的发展过程中更好地满足用户的需求。
三是推动创新突破。近年来,分布式新能源、新型储能、充电桩、微电网、虚拟电厂等快速发展,需要配电网在结构形态上加以改变,以便更好地利用这些主体自身的调控能力。同时,配电网运行模式也要不断创新,为大量新主体参与电网运行创造条件。
有效提升电力供需互动水平
记者:配电网发展不仅是供给侧需要考虑的问题,也涉及到需求侧。《指导意见》希望解决的主要卡点、堵点问题同样位于需求侧。您如何看待下一步电力系统供需互动的发展?
王成山:在我国灵活性电力调节资源短缺的情况下,提升电力供需互动水平成为保障系统安全和高比例新能源消纳的重要手段。先进储能技术的应用与用户侧互动资源的挖掘,对新型电力系统源荷平衡至关重要。
实际上,“源随荷动”的时代已经过去,现在我们强调源荷互动,要加强负荷侧参与电力系统调节的能力。未来,用电量会进一步增长,但配电网很难再成倍地增加容量,也就是很难“再建一个配电网”,必须采取新的措施和技术手段缩小峰谷差、降低峰荷、优化配电网结构等。电力供需互动形式既体现在单侧互动也体现在双侧互动,供需单侧互动主要包括供方发电权交易和需方用电权交易等,而供需双侧互动包括需求侧响应等。
记者:从研发角度,您认为电力供需互动技术在实现多重目标的过程中将面临何种挑战?
王成山:从技术类型来看,供需互动技术目前主要包括以下6项:考虑隐私保护的多源数据融合技术、灵活资源的精准画像与互动能力的评估技术、市场机制下基于云端的电网调控靶向决策、用户侧基于边端的供需互动自主响应决策、电力供需互动管理、电力供需互动边缘控制。技术领域目前主要面临3个挑战:规模化灵活资源动态聚合和特征提取、电力供需互动精准调控、研发多层级供需互动系统与控制终端。
电力供需互动可以实现多种功能,如移峰填谷、系统调频、局域电网源荷平衡、应急保供电等。提升电力供需互动水平,亟须建立市场环境下多时间尺度、多主体、多目标供需平衡主动响应的电价模型、激励机制。
电力供需互动依赖市场机制、技术和政策支持。需要尽快出台鼓励智能用电、引导负荷聚合商参与等一系列支持政策。在实际应用中,如何提高海量用户的互动意愿,进一步有效聚合用户资源并实现精准调控是电网供需互动技术的难点问题,需要提出行之有效的解决方案。
记者:展望未来,您认为还有哪些供需互动应用场景可以进一步探索?
王成山:充分挖掘电力供需互动环节的潜力,是推动构建新型电力系统的关键环节之一。需要推广应用负荷需求侧响应与智慧用能等技术,打破相关技术在示范落地、市场推广上的瓶颈。
未来,应推动基于大数据大模型的应用落地实践,着力提升工业高载能负荷灵活性,加强居民类海量负荷供需互动、工商业建筑“光储直柔”互动,构建切实有效的车网双向互动体系,推动共享储能、虚拟电厂等技术的大范围、规模化应用。
总之,由于供需互动技术直接涉及广大电力用户,相关的市场机制、互动模式、技术架构、硬件和软件系统都需要不断创新并落地实施,虽然难度大,但市场前景广阔。(记者 王伟 王若溪 熊荣华对本文亦有贡献)
长江学者王成山:让高效环保能源惠及百姓
2009-03-28 10:55:00 来源: 北方网
国家“973计划”项目首席科学家、教育部“长江学者奖励计划”特聘教授、天津大学电气与自动化工程学院院长、国家重点学科“电力系统及其自动化”学科负责人,一系列的“头衔”,让王成山教授总是忙得不可开交。就在约定采访时间的前一天,王成山院长还和余贻鑫院士一起,到中国电机工程学会,商谈在津搭建平台研究配电系统智能化、利用新能源为用户提供可靠的供电支持等课题。当记者如约来到王院长的办公室时,他正在与助手们研究着中新天津生态城供电网络规划的课题。
“虽然每天都很忙碌,但事情还是做不完,总觉得时间不够用,毕竟是科研项目不等人啊!”王成山对科学研究的孜孜以求和他那拼命三郎的干劲在学院里是出了名的。
1983年,王成山从天津大学工业电气自动化专业本科毕业,以全系第一名成绩考取该系硕士研究生,师从德国留学归来的吉崇庆教授攻读电机硕士学位,由于他出色的工作和优异的学业,破例提前一年硕士毕业留校任教。拿到硕士学位后,王成山又师从余贻鑫教授攻读电力系统及其自动化专业博士学位。1994年,王成山前往美国康奈尔大学电气与电子工程系做博士后研究,主攻电力系统安全性与稳定性研究。在两年的学习工作期间,王成山在国际著名学术期刊发表了两篇高水平学术论文,并获得两项美国专利,受到导师的高度赞赏。在王成山即将结束博士后研究的时候,康奈尔大学的导师极力挽留他,并两次专程到天津大学协商让王成山留美工作,但都未能如愿。最终,王成山以报效祖国的赤诚之心回国工作。
回国后,王成山以忘我的精神投入到紧张的教学和科研工作之中。20世纪90年代,国内城市电网规划多是人工手绘,效率低且不科学。针对这一状况,王成山与课题组成员一起带头将计算机技术运用到城市电网规划设计之中,并研究开发出“城市电网规划计算机辅助决策系统”,被国内同行认为是中国首个全面采用计算机技术的电网规划系统。此后,王成山的课题组又在城市电网规划认知科学理论及其应用、多层分解模糊多属性空间电力负荷预测等方面取得一系列研究成果,并成功应用于国内100多个城市的600余项电网规划与评估工作中,取得重大的社会效益和经济效益。
王成山说,当今,能源问题越来越受到世界各国的高度重视,我们国家也明确了新能源在国家经济发展中所处的重要战略地位。如何让电力系统更加安全可靠,如何使电能高效利用,如何用绿色环保新能源照亮千家万户,这些都是我们课题组正在进行研究的重大科技项目。目前,我们承担了国家高新技术研究发展计划(863计划)项目课题“兆瓦级冷热电联供分布式能源微网系统并网关键技术研究与工程示范”和国家重大基础研究计划(973计划)项目课题“分布式发电供能系统相关基础研究”,并已经取得多项达到国际水平的阶段性成果。相信在不远的将来,分布式发电供能系统在国内电力行业引起巨大变革,能够有效改善目前能源短缺的状况。
未来配电网与传统配电网究竟有哪些不同?
分布式电源、储能系统、电动汽车的发展都将对配电网带来持续的改变。未来配电网系统要增加很多新的元件、新的设施、新的控制手段,将这些新的内容集成到一起并非易事。
未来配电究竟是什么架构?我们试图根据未来配电网发展模式的态势,画出未来配电网的形态,这是一个想象的架构,不见得对、也不见得全,但体现出一点想象力。
未来电网可以有高压交流配电网,这其中会有很多新的内容。中压交流配电网系统里会有很多分布式电源,会有微电网接进来,同时在馈线之间增加了SNOP(软开关)。SNOP技术改变了配电网闭环设计、开环运行方式,可以平衡馈线负载,进行电压无功控制;降低损耗,提高DG消纳能力;故障情况保障负荷不间断供电。
目前电网馈线之间是用断路器连在一起的,正常情况下是敞开的,故障情况下闭合,软开关的作用可使功率可控,使馈线和馈线之间保持功率平衡。
同时可以有中压的直流配电网,在一些局部地区,如果直流负荷比较多,也不排除采用直流配电系统。
低压配电网是未来新的发展方向,过去我们很少关心低压侧,未来电网将更加重视与用户的互动,打通与用户最后一公里非常关键,这是不能忽视的。在低压侧配电网中可以包含直流微网、交直流混合电网、常规交流的配电网。
从用户层到低压配电层到中压配电层、高压配电层会形成更加复杂化的网络。
未来配电网离不开信息网络,上层肯定要增加一层信息系统,信息系统一直到末端、一直到用户,同时也和电网中的设备结合起来,实现对整个电网的全部监控管理。当然是很难的一件事情,这需要长时间的努力。
分布式电源接入带来最大的问题就是电压可能会突升突降,未来要想实现配电网与用户真正互动、精细化的运行、提升效率,肯定要做各种分析,实现一个全部能够控制的环境。
大电网的状态评估从安装到最后实用化经过了几十年的历程,未来配电网也要做好状态评估,只有测量的数据是真实的,才能做经济分析、调度优化。
配电网和用户要紧密结合在一起,可以和用户签协议,采用分时电价、实时电价、尖峰电价等方式实现错峰用电,提高系统设备的利用率,避免建设中的浪费。
新技术应用
用户与电网之间是很重要的一个交易能量平台。用户和电网之间如何进行能量交换,如何进行交易,用户和用户之间、不同社区之间、能源主体之间如何进行交易,都需要提供技术保障。
配电网不是单一的技术能解决问题的,包括规划阶段、建设阶段、运行阶段、管理阶段,很多新的技术可以应用。
大数据技术。现在比较重视大数据的应用,我们做配电网规划的时候,负荷怎么分区、分块,负荷怎么预测?
CPS技术。需要借助于物理信息系统(Cyber Physical Systems),以信息为纽带将物理网络与信息网络紧密结合成一个整体系统,并借助完善的感知、计算、控制技术实现其智能化运行。融合了高级量测技术、快速仿真与模拟技术、以及灵活控制技术的智能配电网是一个典型的物理信息系统。
物联网技术。通过信息传感设备,按照约定协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等高级应用的新型网络形式。
在分布式电源接入的情况下,用户是弹性的,负荷需求可以根据你的运行控制来调节。通过大数据技术,采集大量信息,把用户用电行为,未来各种发展阶段的负荷都进行分析,通过分析,可以了解需求响应如何同电网进行配合,最后做负荷预测,这样做电网规划会更有意义。
发展趋势:能源互联网
能源互联网以互联网理念构建的新型信息能源融合的“广域网”,它以大电网为“电力主干网”,以智能配电网,微网为“局域网”,以开放对等信息能源一体化架构,真正实现能源双向按需传输和动态平衡使用,最大限度地适应新能源接入。
大家都在讲综合能源系统、能源互联网、微电网,这里都涉及到电的问题、冷和热的问题。它们之间到底如何互相影响?
例如,常规配电网,接入光伏、风电,同时有些地方都有负荷需求侧响应,可以对负荷进行控制。同时有煤气管网、天然气管网,用户既需要冷又需要热,同时还需要电,而电又可以从电网直接获取,还可以从天然气发电,用它的余热供热,或者直接利用天然气供热。或者由三联供机组发电,用余热制冷,同时可以用电空调来制冷。实际上如果天然气管网接入了很多小的分布式电源,在用户之间耦合越紧密,就会出现相互影响。未来的综合能源系统需要考虑燃气网和电力网之间的相互影响,这也是现在大家很关注的一个课题。
未来配电网规划不是简单地只涉及到电的问题,要考虑到季节交替、昼夜更迭,要考虑到天然气、电能、太阳能、热能、风能,考虑到安全性、经济性、社会效率。规划问题与运行问题高度耦合,需在规划中考虑运行策略的影响,在运行中考虑规划方案的约束,形成交替互动的求解过程。
几点思考
智能配电系统的发展在智能电网发展过程中应该给予高度关注。由于直接面向用户,将会给用户服务方式带来革命性的变化。
智能配电系统是智能能源网的重要组成部分。构建以配电网为主干网的能源互联网,将会给未来能源供应与消费模式带来重大的变革。
智能配电系统需要依托多领域新技术的创新与集成。新能源技术、储能技术、电力电子技术、通信技术、智能传感技术、物联网技术、大数据技术等等,将构成智能配电系统发展的技术支撑与保障。
智能配电系统的发展需要相当长的过程,在技术进步的同时,更需要政策、机制、运行模式的创新。
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