今日启明星 ︱ 智能电网能像智能手机一样方便吗？——访上海市电力公司电力科学研究院高级工程师方陈

方陈

选择方陈作为本期启明星专栏受访者也与前不久召开的那次2018年入选启明星颁证交流会有关，他的言语一如他的外表敦厚实在：我希望通过智能电网的建设，能够让清洁能源像我们的智能手机一样使用方便。进一步了解到他是研究如何使各类清洁能源友好接入电网，并保障其高效消纳和利用的。在目前我国加速向可持续发展转型、大力发展清洁能源的背景下，这是一个重要的技术领域。为了听听方陈的工作和他的成长故事，于是有了这次访问。 

良好习惯成就“高考状元”

方陈的工作单位是位于邯郸路的国家电网有限公司上海市电力公司电力科学研究院（以下简称“国网上海电科院”）。一开聊，我们习惯用普通话开始交流，但小方不经意间露出上海话，一问方知他是土生土长的上海崇明人。在我们访问过的启明星中，上海人的比例并不高，上海人又是崇明人的更为稀罕，所以这一下子吊起了我们的兴趣，事实上随着访谈的深入，崇明这个话题和因素可以说成了这次访谈的核心点。如同20世纪80年代出生的绝大多数孩子一样，方陈也是家中独子，在本地务农的父母是明事理的家长，对孩子的教育很重视，并提供和谐宽松的家庭氛围，不给孩子额外的压力。方陈读书也很争气，从小就是令人羡慕的“别人家的孩子”：他从小学到中学学习成绩一直名列前茅，是学校保送的“尖子生”，也一直是班长，2002年高考时，更是以崇明县高考状元的身份考入清华大学。有机会逮到一个高考状元，我们当然很希望从他这里了解一些学习经验和方法。他说这得益于学校良好的学习环境、父母宽松的培养模式以及良好的学习习惯。方陈在初中上了两年半以后就确定保送到崇明中学（市重点），并提前入读高中。在提前入读的半年时间里，学校并没有给这些保送生安排正规课程，而是提供一个类似于大学的宽松、自由的学习氛围，如提供大量丰富的学习资料，让学生们自主学习、交流和研讨，充分调动学生自身的积极性。方陈说正是得益于这样的机会和学习环境，让他能够自主选择，也有更多的时间思考自己想要什么，制定更适合自己的目标，他也因此养成了独立思考和自学的习惯，这对于三年的高中学习乃至日后的大学、研究生阶段的学习，甚至工作都有很深的影响。后来这个保送班的学生被分散安排到年级中的不同班级，成为每个班的“星星之火”，带动了每个班级的学习氛围。为了鼓励学生的求知欲望，学校在高二暑假举办了夏令营，带他们到全国知名高校（如清华、北大、复旦、交大等）去参观学习，感受大学校园的氛围。由于高中时物理学得比较好，方陈在填报志愿时选择了跟物理相关的电气工程专业，最终被清华大学电机工程与应用电子技术系录取。

九年清华，学习做人做事

2002年，方陈开启了他在清华大学本硕博连读的9年求学生涯。清华大学对于人的培养，不止是专业上的高要求，如学习、研究能力的提升，还包括道德品行上的引导，鼓励学生多参加社会活动和实践，鼓励他们走出象牙塔去了解另外一个世界。方陈在本科阶段就参加了多次暑期社会实践活动，他曾到相对贫困的江西赣州支教，到陕西的企业和政府部门调研，到电力相关部门实习等，了解电力行业的发展需求。方陈说：“这些实践活动对学生有很大的帮助，可以让学生把理论知识和社会实践更好地结合起来，加深对课堂学习的专业内容的理解，也锻炼了实践能力；更重要的是，社会实践加深了学生对社会的了解，培养了社会责任感，一个人不应该只追求个人利益的最大化，更需要服务国家和社会的发展，做一个对社会有价值的人。”除了这些社会实践活动，方陈也是学生会和学生社团活动中的活跃者，先后担任过班长、系团委副书记、学校辅导员等，参与学生管理工作，包括2008年奥运会志愿者的组织管理等。毕业时的方陈既是清华大学的优秀毕业生，也被评为清华大学优秀辅导员。

2008年，智能电网在我国刚刚热起来，很多人认为这是未来一个重要的发展方向，但是对于智能电网的定义、发展路径以及突破口等，当时国内外业界还没有形成共识。为此，国家能源局委托方陈所在的清华大学电机系为我国未来智能电网的发展提供一份整体建设方案。这个研究相当于是我国智能电网发展的一个早期探索，对未来我国智能电网的健康发展有重要的借鉴意义。因此，系里对此十分重视，举全系之力支持课题的研究。智能电网较传统电网的优越之一在于其运行过程中，能更友好支撑大规模清洁能源接入电网。

关心电力供应的读者都会有所耳闻，有关各种随机清洁能源能否接入电网并稳定运行一直是一个问题。现在专家就在旁边，我们赶紧询之。方陈介绍说，风、光等清洁能源不可控，属于随机能源，当风力大或光照强时产生的能源较多，一下子涌入电力系统可能会造成系统崩溃，影响用户的电力供应。为了更好消纳清洁能源，一方面，电力部门会将可调可控的火电（传统能源）与清洁能源发的电捆绑，行话也叫“风火打捆”，以解决随机能源的不确定性问题。另一方面，大量的清洁能源如果当地用户消化不了，这就涉及电力调度运行控制技术或储存技术。除了技术可行外，还要辅之以完善的电力市场交易机制，以更灵活地适应市场需求。而以上说到的适应随机能源与传统能源兼容的电力匹配技术框架（包括调度、储存，电力市场交易机制等）的建立涉及一系列研究，这些研究就是当年清华大学电机系开展的工作，作为当时系里博士研究生的方陈参与了整个过程，这个过程也是他的博士论文“智能电网环境下电力系统的检修优化运行”酝酿成熟的过程。方陈说自己十分幸运能参与到这么大的研究项目中，接触到的都是政府、央企等合作方，也让他更了解国家的发展形势与需求，为今后的职业生涯打下了扎实的基础。

崇明东滩监控室

十年一剑，家国两全

择业时，由于研究生期间的项目与华东电网有过合作，专业比较对口，加之自己是上海人，因此方陈选择国网上海电科院作为首选。一个在清华攻读九年，从本科到博士毕业的高才生应该是有很多选择机会的，何以就冲着电力企业而去？聊起当年的选择，方陈坦言，在清华受到的教育让他较早地就确定了要以国家需求为自己的择业导向。清华大学引导学生的就业理念是到国家和社会亟需的专业岗位上去。上海电科院隶属于国家电网公司，是电力系统的基层单位，为国家电网上海市电力公司提供技术支撑，以服务和保障上海的能源供应。身处这一行业多年，方陈深知目前我国的电力能源正处于发展上升期，基层单位对专业人才有很大需求。

崇明智能电网示范工程：风电场储能示范

2011年9月，方陈入职国网上海电科院，并加入电网技术中心智能电网研究室，这与方陈之前的研究方向非常契合。入职后不久，单位在申报一个国家级大项目——国家科技支撑计划“以大规模可再生能源利用为特征的智能电网综合示范工程”（以下简称“示范工程项目”），示范的地点就定在崇明岛。这个项目科研资金投入近8000万，包括10余个子项目，涉及近20家合作单位，组织和管理难度大，对技术研发、示范应用、平台建设等方面要求也都非常高。也许正是因为他在智能电网相关项目上有一定的积累和经验，又是崇明岛本地人，因此单位大胆起用新人，对他而言既是锻炼也是考验。2012年，方陈参与组织了示范工程项目的申报工作：通过组织团队、分工协作、引入外部专家、多层次反馈修正，最终该项目在国家科技部组织的申报评审中获得了同类技术分最高、经费预算核减最少的优异申报成绩。

崇明具有丰富的风能、太阳能、生物质能、潮汐能、地热能等多种清洁能源，种类多、比例高，是建立清洁能源发电的理想场所。这个项目的设立是为了解决电网对高比例随机能源接入的适应性、安全稳定的可控性、消纳利用的经济性等难题，同时提高清洁能源的综合利用效率，促进能源结构的清洁化发展。在项目的实施过程中，作为项目执行经理，方陈通过搭建组织架构、明确责任分工、定期评估考核、组织专项会议等推动项目有序开展。在2014年的中期汇报会上，由方陈牵头组织并编写的汇报材料被专家称为典范。2017年3月，示范项目顺利通过了结项评审，其创新成果得到了专家的一致好评：在关键技术、关键设备、支撑体系和综合示范4个方面实现了多项技术创新，提供了大型海岛清洁能源建设的实践案例，解决了海岛大规模清洁能源的平稳外送问题，对我国其他地区的清洁能源接入工程有重要参考价值。了解到这里，我们获得更多的是项目的执行情况，但其应用成效究竟如何？方陈给我们提供了更直观的数字：“2016年，崇明岛清洁能源上网电量占全岛供电量的比例达到了29.53%，年节约标煤21万吨，减排二氧化碳66.8万吨。”不止如此，示范项目还带来了更多的衍生价值：支撑崇明岛入选联合国绿色发展典型案例，示范工程入选国家电网公司社会责任白皮书；也成了热门的科普基地，是国内外电力同行、大中小学生参观、民众采风摄影的胜地；同时建立了分布式电源并网的CNAS认证实验检测能力，积累了储能经验，为2018年方陈代表单位参与制定国际电工委员会（IEC）储能领域标准奠定坚实基础。

国网上海电科院园区微网示范：屋顶光伏

对方陈而言，这项他一入职就全程参与并发挥了积极作用的项目也让他有机会回报家乡，这是令他最快慰的，所谓家国两全。从最开始接触智能电网，到入职后项目的申报、执行，再到评审、结题已经有十年时间，他投入了大量的时间和精力。目前，到了申报奖项的节点，期待这个造福百姓、并具有开创意义的示范项目能获得应有的认可。当然，方陈也很清楚，崇明岛的清洁能源智能电网示范工程要在全国推广，还有很长的路要走。虽然技术是通用的，但是各地区的能源结构、电力需求、消纳能力等都不同，需要政府、企业、社会等各方的努力才能得到进一步的推广。

绘制智能电网新蓝图

方陈在清洁能源方面的创新工作得到了市政府的认可，获得了2015年度“上海市青少年科技创新市长奖”（上海市青少年科技创新最高荣誉），2016年度首届“上海青年英才科创奖”，并入选2018年上海市“青年科技启明星计划”。方陈的启明星计划——电池储能电站即插即用技术研究与示范——跟崇明示范项目是一脉相承的。为了应对可再生能源的大规模接入，电池储能技术将会得到大规模的应用，但储能并网对电网运行管理带来的挑战依旧。此次的启明星项目，方陈希望通过统一的标准化集成设计，使储能并网实现即插即用（就如同“傻瓜式”相机一样，一键即拍），提升储能系统并网的有效性和便捷性，从而增加能源系统的柔性和灵活性。

方陈将自己对智能电网的理解总结为几个转变：一是能源系统的供应方式发生了革命性的转变，由高碳、污染逐步向低碳、清洁转变；二是能源流向从单向到多向转变，以前是发电厂直接到用户，现在是拥有分布式光伏等设备的个人、家庭、单位均可以发电；三是能源特性由确定性向随机性转变，以前的常规能源整体出力可调可控，现在风电、光伏等清洁能源具有更强的随机不确定性。

也因此，未来大规模随机清洁能源、微电网、电动汽车接入电网等会对能源安全、可靠供应带来各种不可预知的挑战，像方陈一样的工程师们正通过对适应未来能源发展趋势的相关技术的探索，将人工智能、大数据等前沿技术与电力能源相融合，构建能源互联网，为我们的经济发展和社会民生提供强力支撑和优质服务。这样一场用电方式的伟大变革势必会深刻影响我们的生活、生产方式，在这场变革中，方陈正逢其时。我们期待方陈们的研究能让清洁能源的使用早日实现“像智能手机一样方便”。

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