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1月8日，2018年度国家科学技术奖励大会在人民大会堂举行。清华大学共有24项优秀科技成果获得2018年度国家科学技术奖励，其中，国家自然科学奖5项，国家技术发明奖3项，国家科学技术进步奖16项。清华大学作为第一单位或第一完成人所在单位获国家科学技术奖15项，获奖数量居全国高校首位，其中一等奖4项，包括国家自然科学奖一等奖1项，国家科学技术进步奖一等奖3项（含创新团队1项）。获奖总数和一等奖获奖数均创历史新高。

部分团队成员在奖励大会上合影

国家科学技术进步奖一等奖

孙宏斌教授

在此次奖励大会上，清华大学电机工程与应用电子技术系教授、清华大学产业创新与金融研究院学术委员会委员孙宏斌及其自动电压控制团队，构建了“自律协同”的复杂电网AVC技术体系，研制出世界上首套复杂电网AVC系统，实现了现代电网电压控制“从人工到自动的跨越”，有力保障了我国电网安全和经济运行，并实现了对美国的首例输出。而这项“复杂电网自律-协同自动电压控制关键技术、系统研制与工程应用”项目荣获国家科学技术进步奖一等奖！

让电网控制系统走出实验室

在20世纪80年代，法国在世界上首先投入了自动电压控制系统，然而该技术却无法直接在国内使用。其中最关键的就是中国电网的发展非常迅猛，进入新世纪来，有10年的时间里每年中国电网新增的装机容量大约相当于一个英国。而法国的自动电压控制技术是一种固化的控制系统，无法适应中国电网的这种快速变化。

1995年，还是博士研究生的孙宏斌在导师相年德教授与张伯明教授的指导下，开始涉足这一研究领域，参与了国家85科技攻关项目“电力系统全局准稳态电压优化闭环控制研究及示范工程”的研究，开始了20年来在这一领域里孜孜不倦的求索。针对法国的自动电压控制系统难以解决的问题，孙宏斌的团队致力于让控制系统具有一定的自适应的特性，使系统的控制模式和方法能够跟随电网的变化而发生变化，成为灵活的、具有自动应变的控制模式的系统，同时还考虑了电网潜在的故障，使系统的控制策略能够自动应对。

孙宏斌巧妙地利用物理学知识，提出了主从分裂理论。“根据大规模电网的主从式物理特性，先把主从系统撕裂开分别进行自律，然后通过相互通讯把它协同起来。而协同的好不好，即最优性取决于系统相互作用的物理机理。”

孙宏斌在办公

2002年，对自动电压控制系统需求迫切的江苏电网与孙宏斌开展合作，在客服了重重困难后，孙宏斌带领团队结合不同电网的特点和需求，发明了一系列控制技术，授权专项108项，成功让电网控制系统走出实验室。

在江苏电网的成功运行，给了孙宏斌的团队莫大的激励。他们没有停歇，马不停蹄地开始根据实际工程应用中积累的经验和发现的问题，对系统不断进行改进和升级。越来越多的各级电网开始应用他们研发的系统。通过与多个合作伙伴的产学研联合，截止目前，他们的系统已经全部覆盖我国7大区域电网，大规模应用于我国40个省级电网和306个地区电网，闭环控制了全国81%的水/火电、88%的220kV以上变电站和55%的集中并网风机/光伏。

让电网控制系统走向世界

如果说在国内的成功应用是孙宏斌一直以来的目标，那把该系统成功输出到美国，则有些出乎他的预料。这一切都始于北美最大的区域电网PJM发给孙宏斌的一封寻求合作的电子邮件。

PJM是当时全球最大的区域电网公司，负责美国首都华盛顿特区和东部13个州的电网安全运行和电力市场服务，总用电占全美的1/6。引入自动电压控制系统是PJM实施智能电网的关键项目，他们为此与美国教授开展了研究合作，但效果并不理想。在此背景下，他们将目光瞄向了清华大学。

幸运的是，面对这个巨大的数学优化问题，大家最终想到了用博弈的方法，把电网的安全和经济看成是博弈的双方，再利用安全扫描的方法，达到新的平衡点。实现这一想法，需要有强大的优化计算和安全评估的计算能力，而这两点正是孙宏斌团队的优势，长期以来他们都在从事这两个领域的研究工作。因此，当这个全新的思路确立之后，团队很快就将之实现了，并在此后申请了一系列美国和中国的专利，成功地解决了这一难题。

这一系列的坚持和努力使孙宏斌团队研发的系统成为美国电网第一个自动电压控制系统，美国能源部顾问、电网运行和控制权威、美国工程院院士博斯表示，该成果“使得中国在电压控制领域遥遥领先于世界”。

电网中的新挑战就是新使命

回顾该成果研究历程，20年的深耕不辍为电网运行换来了巨大的经济和社会效益，显著地降低电网输送过程中的损耗。据统计，该系统在江苏电网投运后，一年的时间里可节约近1亿度电的损耗，相当于年节省开支约5000万人民币。“中国电网目前每年的损耗大约是3600亿度电，相当于每人每天浪费了1度电，相当于多消耗了1.5亿吨煤。”孙宏斌说，“而通过我们的自动电压控制系统，不需要增加任何设备投入，仅通过控制的手段，就能显著降低损耗，起到四两拨千斤的效果。”

“如果没有这么多年的基础研究积累，我们不可能实现今天的成果；如果只是理论研究，没有中国这么复杂的电力系统作为舞台让我们去进行工程实践，我们同样不可能实现今天的成果。”孙宏斌说，“作为工程学科，面向国民经济主战场，顶天立地做科研，这是我的导师张伯明教授当年经常教导我的，我现在也时刻提醒团队中的年轻人，我希望这能作为我们整个团队的一种精神，一种价值观，一代代接力下去。”

部分文字源于清华大学新闻网