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陈皓勇：国之所需 素履以往
原文地址：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/5/500829.shtm
题记：
能源是人类文明进步的基础和动力，攸关国计民生和国家安全。十八大以来，党中央、国务院高度重视能源工作，为我国能源高质量发展指明了方向。“十四五”伊始，在能源转型与绿色低碳的大背景下，电力系统同样也面临前所未有的变革升级压力。清洁能源作为电力行业低碳转型的生力军，将在实现我国“双碳”目标的过程中发挥出举足轻重的作用。
回顾我国电力行业发展历程，从曾经的落后追赶，到如今清洁电力能源建设领跑全球，突飞猛进的发展背后倾注了无数科技工作者面向国家需求的呕心沥血，华南理工大学电力学院教授陈皓勇就是其中的一位。
作为我国电力行业高速发展的见证者和复杂电力（能源）系统研究的开拓者，陈皓勇始终关注学术前沿，围绕复杂（大规模、随机性、混杂性、分布式、网络化）电力（能源）系统建模、分析、优化与控制的核心学术领域，深耕新能源发电与智能电网技术、电力经济与电力市场以及综合能源系统与能源物联网的基础前沿研究和教学工作。20多年来，他带领团队，以原始创新为立足点，始终将国家需求放在首位，在电力（能源）系统的多学科交叉研究（涉及电力系统、电力电子、热能动力、优化与控制、信息与通信、经济管理、人工智能等学科）方面开展了卓有成效的工作，并且将其与工程应用紧密结合，在国内外学术界和电力工业界产生了广泛和持久的影响力。
舞象之年，初入电力科学之门
1990年，年仅15岁的他考入了西安交通大学少年班，成为全国范围内选拔的29名优秀学生之一。这段他人眼中视为“神奇”的经历，在陈皓勇口中却显得云淡风轻。彼时的他，求知若渴，在知识的海洋里尽情遨游。“少年班的学习努力而充实，”陈皓勇说，“班上的同学大多好胜心强，学习上你追我赶，形成的良好学习氛围，为日后的科研工作打下了扎实的基础。”1992年，他以优异的成绩进入本校电力系统及自动化专业学习，从此与电力科学结缘，也找到了开启人生理想的钥匙。也是从那时起，他就确立了自己的人生目标，要投身于我国电力教育科研事业。
两年后，陈皓勇通过班主任介绍结识了我国著名电力系统学者王锡凡院士。在短暂的交流后，“我便被王老师严谨治学、低调为人的精神深深感染，从此跟随他学习、工作长达12年时间。”如今回望来路，陈皓勇说，王锡凡院士就是他的学术和人生引路人，带领他真正跨入了电力科学的大门，并明确了自己的人生方向。
1995年，陈皓勇被保送为本校研究生，硕博连读，正式投到王锡凡院士门下。刚及弱冠之年的他便提出了电力系统无功优化的退火选择遗传算法（遗传算法和模拟退火算法相结合的一种新型进化算法），展现出了与众不同的天赋与才华。“王老师强调创造性的培养，对研究方向的把握更重于具体指导，对学生科研工作的启发更重于直接参与，让学生的创新精神和独立科研能力得到了真正的锻炼。”陈皓勇回忆说，“老师这一辈子，一直在坚持不懈地做学术，没有任何动摇。他在学问上很严谨，对学生也很严格。无论是做科研还是写文章，他的严格要求都让我得到了很好的锻炼。而承继他深厚的学术底子，也为我后来的科研生涯打下比较好的基础。”
事实上，这种甘为人梯、奖掖后学的育人精神也在陈皓勇的身上得到了完美的传承，此后近20多年的教育科研生涯中，作为一名科研工作者，他严谨、上进、心怀理想，总是对自己的研究精益求精；作为一名教师，他注重更好地教育学生、培养人才，担负培养专业领域接班人的重任。他始终以老师为人生榜样，也要求自己的学生们要心怀对科学的好奇心与脚踏实地的科研精神，并面向国家重大战略需求，在能源电力领域的重大应用研究中抽象出理论问题，培养学生们的科学家精神，特别是创造性思辨的能力、严格求证的方法。他深刻认识到高校在基础研究中的优势和重要职责，“当前我国面临的很多‘卡脖子’技术问题，根子是基础理论研究跟不上，需要科技工作者们，特别是年轻一代持续努力。”
2000年6月，陈皓勇顺利获得西安交通大学的工学博士学位，开启了自己在电力科技领域的探索之路。在西安交通大学任教期间，他作为主要研究人员参加了王锡凡院士所主持的国家自然科学基金重点项目“我国电力市场的电价理论、交易机制及其模拟研究”和国家重点基础研究发展计划（973计划）“电力市场对电力系统运行可靠性的影响”等一系列国家重点项目，并先后主持了国家自然科学基金青年基金项目和国家社会科学基金青年基金项目，参编《电力市场基础》新教材，取得了丰硕的研究成果，也为日后科研打下了坚实基础。
原始创新，化解国际经典难题
1978年9月27日，交通大学杰出校友钱学森学长亲自撰写的《组织管理的技术——系统工程》一文在《文汇报》上发表，这篇重要文章被认为开创了系统工程的中国学派。响应钱学森学长的学术倡议，西安交通大学系统工程研究所成为教育部批准的国内最早开展系统工程研究的科研单位。陈皓勇在西安交通大学学习和工作期间，就与本校系统科学与工程领域的著名专家教授密切合作，探索大系统随机与离散优化理论在电力系统规划、运行中的应用问题。
他基于拉格朗日松弛法建立了电能短期与长期成本分析的统一框架，并在国内率先提出短期时序电价（即现货价格）和长期时序电价的计算模型和方法。针对机组组合问题这一电力系统运行优化中的经典难题，陈皓勇首次独立地提出电力系统优化的协同进化算法，借鉴自然界中的协同进化机制，引入生态系统的概念，并将电力系统类比于自然界中的生态系统，将其中的优化问题的求解映射为生态系统的进化，最终达到问题求解的目的。他将该类算法推广于电力系统规划、运行和电力市场决策等多个领域，不但为电力系统优化提供了新途径，也为解决一般复杂工程系统优化问题提供了新思路。他在国际权威期刊上发表了一系列论文，被国内外多个权威学者和研究团队广泛引用和跟进研究。
21世纪伊始，可再生能源开发浪潮席卷全球。2006年调动到华南理工大学后，作为“新能源电力系统”研究方向的领头人，陈皓勇又带领团队不断拓宽研究领域，投入到风电、光伏发电等新能源并网调度控制技术的研究之中，以期解决新能源大规模并网条件下的电网安全经济运行问题。他在国内率先研究了多风电场并网条件下的电力系统安全约束机组组合，奠定了新型鲁棒调度的基础。为考虑存在新能源等不确定性因素条件下的电力系统无功优化和电压不越限问题，陈皓勇又率先提出了基于区间数学理论的无功电压优化控制理论和方法。
穷理以致其知，反躬以践其实。科学研究既要追求知识和真理，也要服务于实际应用和经济社会发展。多年来，陈皓勇不仅坚持“从0到1”的原始创新，更是积极推进科研成果在具体工程中的实际应用。陈皓勇在前期理论研究的基础上，在海南电网建立了第一个含多类型新能源的电力系统多时间尺度鲁棒调度系统。持续的研究和开发工作不仅支撑了中国（海南）自由贸易试验区及中国特色自由贸易港的绿色电力保障，也为我国间歇性能源并网难题的解决提供了重要技术手段。2019年8月，中央电视台科教频道（CCTV10）《走近科学》栏目以“电力新能源”为节目名专题报道了他的科研成果。
近期，他正在参与南方电网水风光综合基地的多级协调智能调度系统建设，努力推动云南成为南方区域灵活性资源中心，实现跨国跨区跨流域水风光等可再生能源的多能互补利用，支撑云南建设“内联外通、融合互补”的枢纽型新型电力系统示范省。同时，他还正在参与广州全域虚拟电厂的建设。
多年来扎实的基础研究和高质量的科研成果，让他在多个领域取得了傲人的成绩。他相继荣获了2008年度教育部高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖一等奖、2017年度海南省科技进步奖一等奖等多个奖项。
多元交叉，力挺岭南科技学派
从古至今，科学技术与文化之间紧密相连，交互推进。纵观海内外，作为借助近代科学革命和技术革命崛起的第一个国家，英国在17到18世纪成为科学研究的中心，并逐渐扩展到法国、德国等其他国家。科学家们聚集在这些中心周围，逐渐形成了各自的科学学派。与之同时，在我国岭南地区学术之风大盛，形成了清代经学史上占重要地位的“岭南学派”，诞生了务实、进取、创新、开放、敢闯、包容、平和、重商、诚信、敏行、敬业的岭南文化。在当今科学家精神盛行的新时代，岭南地区的院校、学者们从“得风气之先”，到“开风气之先”，直至“敢为天下先”，推动了岭南科技的革新与进步，也成为我国当代科学文化与精神气质的有益补充。在陈皓勇看来，岭南文化务实、创新、开放、包容的精神正好与他博采众长、多元交叉的科研思维相得益彰。
陈皓勇在深入研究电力工程科学的同时，也广泛涉猎其他学科领域，并特别重视多学科交叉研究。他系统地研究了博弈论方法在电力市场和电力系统中的应用问题。电力系统是一个复杂的“工程—经济”耦合系统。从经济角度，陈皓勇在基于博弈理论的电力市场建模、分析与仿真方面取得一系列研究成果；从工程角度，他在国际上首次将微分博弈理论应用于电力系统频率/电压协调控制领域，开拓了基于博弈论的电力系统协同控制新方向。在2015年3月我国新一轮电改启动后，陈皓勇提出的电力市场设计、分析和仿真的方法得到了各方面的广泛重视并在多省区得到应用。2016年，南方电网正式实现了世界首个同步电网分裂异步运行的工程方案。当云南电网异步联网试验期间发生由大规模水电机组调速系统引发罕见的超低频振荡时，陈皓勇的研究为最终问题的解决提供了理论支撑。随着新能源大规模接入，电力系统频率稳定控制的结构性困境日趋明显，这些前沿研究工作对工程实践的意义就愈发重要。
以分析力学为基础，综合热力学、电网络、传热学、流体网络多学科的理论，陈皓勇又基于公理化思想的能量网络理论，提出兼顾能量和能质（?）的含多种能量形式的综合能源系统统一建模理论。他在《中国科学》等权威期刊和会议上对该理论进行了公开表述，相关论文及课题也获得国家自然科学基金重点项目的资助。他还率先将多源信息融合理论与方法引入电力（能源）系统研究，该研究可望为电力（能源）系统数字化和电力（能源）物联网提供重要理论与技术基础。同时，基于多学科交叉的研究思路，陈皓勇进一步提出了新型能源体系的“能量-信息-价值”三层网络架构和分层集群的新型电力系统运行与控制框架、理论和方法，并正在付诸工程实现。
作为岭南的科技工作者，陈皓勇告诉笔者，2021年诺贝尔物理学奖授予真锅淑郎、克劳斯·阿塞尔曼和乔治·帕里西，表彰他们“对我们理解复杂系统作出开创性贡献”，这说明复杂系统科学已经从‘边缘科学’变为‘主流科学’，“这是一个新纪元的开端。中国传统文化本来长于系统思维，应在吸收西方科学技术精华的基础上进行再创新。承续钱学森学长的学术遗志，基于多学科交叉的复杂电力（能源）系统研究大有可为，有望为新时期岭南科技学派的构建贡献一份力量。”
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