东南大学团队用AI构建电网“防火墙”
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2025-09-10 20:41:55
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来源:滚动播报

(来源:新华日报)

□ 本报记者 安 莹

您有没有想过,当狂风暴雨或自然灾害来袭时,家里的电为什么依然稳定?当越来越多的电动车同时充电,电网如何保持平稳运行?这背后,有一群科研工作者正在默默攻关。

近日,从国际学术界传来好消息:东南大学电气工程学院一支年轻的科研团队,连续两年荣获电力能源领域国际顶级学术奖项——IEEE PES Prize Paper Award。该奖项被誉为“电力奥林匹克”奖,每年仅从全球近三年发表的6000多篇顶尖论文中评选两篇,竞争极为激烈。他们的研究,正关系到用电安全与未来能源的清洁转型。

聚焦新型电力系统,防山火于未“燃”

国际电气与电子工程师协会电力与能源学会年度最佳论文奖自1966年设立以来,一直是全球电力能源领域的最高学术荣誉之一。东南大学电气工程学院新型电力系统研究团队在2024年和2025年连续获得这一奖项,实现了国内团队在该奖项上的重大突破。

记者了解到,团队今年获奖的年度最佳论文聚焦的是新型电力系统韧性问题,主要解决电力系统外部极端灾害和内部安全供电的问题。

近年来,全球森林山火频发,对电网安全构成严重威胁。论文第一作者黄灿研究员介绍,“我们系统研究了山火与电网之间的特殊双向影响机制。”研究发现,山火不仅由气候干旱、人为活动等因素引发,电网故障本身也可能直接引发山火,形成“山火—电网—用户”的三角闭环关系。

该研究首次系统阐述了针对山火与电网双向影响而开发的公共安全防御停电技术,从政策构建、技术实践、数据与模型开放共享等方面探讨了该技术的发展路径和研究前景。在此基础上,团队开发了数据驱动的电网山火防御平台,集成卫星观测数据、历史气候数据、山火事件记录和电网停电记录等多源信息,利用人工智能方法快速识别山火与电网双向作用的高风险区域,为电网山火主动防御提供了新思路。

据悉,电网山火主动防御近年来成为国际热点话题。各国纷纷加大相关技术研发与实践力度,例如2023年加州某次山火事件中,主动防御技术成功避免了130多套电力设备损毁和超过4500户家庭停电,显著降低了灾害损失。

相关研究指出,近年来因极端气候增多,山火造成的经济损失和环境危害呈上升趋势,团队呼吁国内电力企业借鉴国际经验,变被动救灾为主动防御,加强电网韧性建设。

将先进技术落地,给电网装上“智能减震系统”

去年的获奖论文则是由东南大学电气工程学院吴在军教授和胡秦然教授领衔,聚焦高比例新能源接入电网导致的“低惯量”问题——这是新型电力系统建设面临的核心技术挑战之一。

胡秦然介绍,随着风电、光伏等新能源的大规模开发利用,以及电动汽车的快速普及,这些通过变流器接入电网的设备缺乏传统发电机的物理惯性,容易导致电网频率波动,甚至引发大范围停电事故。2019年英国大停电事故就是低惯量问题的典型案例。

针对这一难题,团队创新性地提出了基于人工智能的协同控制算法,智能调节电动汽车、储能系统等分布式资源的变流器参数,使分布式资源集群能够模拟传统发电机的惯性响应特性。这项技术好比为电网增加了“智能减震系统”,当电网出现波动时,这些分布式资源能够协同响应,共同维持电网稳定。

这项技术不仅提升了电网安全性,还推动了“虚拟电厂”从概念走向实践。传统意义上的虚拟电厂主要参与能源交易,而通过这项技术,虚拟电厂真正具备了支撑电网稳定运行的能力,实现了从“交易实体”向“功能实体”的转变。

团队平均年龄不到40岁,致力于将科技成果转化应用

如果10万户家庭的屋顶同时装上光伏板,电网还能稳定运行吗?如何确保让老小区的充电桩平稳且安全?在东南大学电气工程学院的科研楼里,这支平均年龄不到40岁的团队,每天都在运用数据和算法不断推演这些新型电力难题。他们不仅致力于将学术成果发表在顶级学术期刊上,更是致力于将先进技术运用在老百姓的日常生活之中。

团队在吴在军、胡秦然教授的引领下,黄灿研究员专注极端环境下的电力安全,桑林卫副研究员探索人工智能赋能的电力调控,钱涛老师致力于交通与能源融合…… 他们将冰冷的模型和算法,转化成电力安全的生活点滴——一个更加清洁、智能、安全的电力系统,正在他们的努力下逐渐成型。

据悉,目前团队开发的基于人工智能的光伏潜力识别技术,已在江苏电网应用,绘制了全省光伏资源热力图,为地方政府能源规划提供了科学依据。这项技术能够准确评估不同区域的太阳能开发潜力,为江苏省光伏发电的合理布局和高效开发利用提供了技术支持。

此外,团队搭建的电力—交通—信息多网融合仿真平台,为智慧城市建设提供了能源与交通协同优化的“数字孪生”底座。该平台能够模拟城市能源流动和交通运行状态,为城市规划和能源管理提供决策支持。

目前,团队正积极推动与企业在宁共建联合研发中心,进一步深化产学研融合,助力江苏打造能源科技创新高地,为国家新型电力系统建设和“双碳”目标实现贡献智慧和力量。

“科研工作既要面向科技前沿,也要立足区域发展,”胡秦然表示,“我们希望通过原创性研究,为建设新型电力系统、推动能源绿色转型贡献智慧与力量。”

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