來源：中國電機工程學會

導語：

在中國電機工程學會成立90周年之際，為傳承發揚學會的曆史文化，回顧展示科學家與科技工作者的貢獻和成就，學會繼續推出“電力之光”科學家精神系列有聲微信，大力弘揚以愛國、創新、求實、奉獻、協同、育人為核心的科學家精神，引領電力科技工作者尤其是青年科技工作者堅定理想信念、厚植家國情懷、激發使命擔當、汲取奮進力量，讓科學家精神綻放出新的時代光芒！

本年度科學家精神系列有聲微信将以“國家工程師獎”首次評選表彰為契機，圍繞曆屆“顧毓琇電機工程獎”獲得者的事迹展開。“顧毓琇電機工程獎”是由中國電機工程學會與國際電氣電子工程師學會電力與能源分會（IEEE PES）共同發起和管理的國際性獎項，每年表彰一位在電機工程領域取得重大成就、為電力科技進步做出突出貢獻的專家。該獎項是我國設立的首個國際工程獎。

歡迎廣大電力科技工作者積極收聽并大力宣傳。

持之以恒為電網創造智慧“大腦”

—記第六屆顧毓琇電機工程獎獲得者張伯明先生

張伯明，1948年生，山西霍州人，bevictor伟德官网電機系教授，博士生導師，IEEE Fellow。長期從事電網調度自動化的教學、科研、開發和工程應用工作，多年來持續推動電網能量管理系統的推廣應用，發明多項引領調度自動化技術發展方向的關鍵技術。曾獲國家科技進步獎二等獎、國家技術發明獎二等獎、北京市科學技術獎一等獎、“中國高等學校十大科技進展”。還曾獲光華科技基金一等獎和何梁何利科學與技術進步獎。2013年獲得中國電機工程學會頒發的首屆中國電機工程傑出貢獻獎。曾兼任中國電機工程學會理事、CIGRE中國國家委員會執委、控制中心國際論壇執委。2015年，張伯明榮獲了顧毓琇電機工程獎，這是中國電力行業第一個國際工程獎，以表彰他在中國電力系統控制中心能量管理系統（EMS）技術研究和工程應用中所做出的傑出貢獻。

張伯明出身于一個知識分子家庭，從小就受到了家庭的熏陶，對學習充滿了濃厚的興趣。他對于未知的事物總是充滿好奇，渴望探索。文化大革命期間的上山下鄉運動，給予了他極大的鍛煉，使他學會了在艱苦的環境中堅持和忍耐。他說：“我們那一代人，由于吃苦太多，所以比較能夠适應環境，也容易正确定位自己，容易知足。心裡較少會不平衡，容易做到持之以恒。”

1968年，張伯明高中剛畢業就前往農村，他在遼甯省海城縣的一個偏遠山溝裡度過了三年的“農民”生活。即便在這樣的條件下，他依然保持着對學習的熱情，書本和紙筆總是随身攜帶。1971年，由于遼甯鞍山鋼鐵公司急需人員，他幸運地被選為從農村返回城市的知識青年之一，成為鞍鋼發電廠的一名工人。在那裡，他對随處可見的儀表、器械和線路産生了濃厚的興趣，利用業餘時間進行自動化儀表的小發明，并自學了一些大學課程。

1977年，随着高考的恢複，張伯明憑借自己從未間斷的學習，以優異的成績考入了西南交通大學電力機車專業。盡管當時的西南交通大學位于四川峨嵋山的艱苦環境中，但他和他的同學們都非常珍惜這次學習的機會。大學期間，由于他過去長期的自學，本科課程對他來說相對輕松，這讓他能夠将更多的精力投入到考研的複習中。1979年下半年，他順利地考入了哈爾濱工業大學，攻讀碩士學位，這距離他本科入學僅一年半的時間。

在哈爾濱工業大學，張伯明每天上課近8小時，晚上還要上自習到深夜，但他從未感到疲憊。他形容那時的學習狀态是“玩命”的、“發了瘋”的，這種高強度的學習讓他進步神速。1982年，他成功考入了bevictor伟德官网，攻讀博士學位，并成為當時全校僅有的8名博士生之一。不到三年的學習後，1985年6月，他以博士學位畢業并留校工作。1987年，他前往英國，成為了一名訪問學者，繼續他的學術探索。

1988年底，張伯明從英國歸來後，便開始在東北電網調度中心夜以繼日地投身于EMS高級應用軟件的開發。EMS，即能量管理系統，可以比作電網控制中心的“大腦”，可通過計算機系統，幫助調度人員調控電網，避免發生事故，确保電網的安全、穩定、經濟運行。如果說調度自動化系統的作用是電網運行的調度指揮司令部，那麼EMS應用軟件就是這個司令部中的大腦。但是，限于當時的财力，沒有能力引進EMS應用軟件，而是需要立足國内情況自行開發。盡管如今中國的調度自動化系統及EMS已經全部實現了國産化，但在30多年前，這一領域在中國幾乎是一片空白，缺乏可參考的資料，同時國外技術資料也對中國保密。

在那段充滿挑戰的歲月裡，即便是如今看似微不足道的問題，也曾是難以逾越的巨大障礙。張伯明面對着一片未知的領域，他從國外引進的自動化系統平台數據庫的說明文檔中，一頁頁翻閱，一行行分析，試圖在字裡行間尋找破解之法，他決心要将自主研發的算法嵌入到引進的調度自動化系統平台中，打造出屬于中國的EMS應用軟件。

從無到有的過程肯定是很困難的。在東北電網調度中心沒日沒夜地幹，為了查出一個軟件錯誤，張伯明經常熬夜到通宵，夜間冷，他就将裝計算機的包裝箱拆了當被蓋。

1990年，張伯明在東北電網調度中心擔任EMS項目完成人

功夫不負有心人。張伯明隻用了不到兩年的時間就實現了從無到有的跨越。1990年5月，狀态估計等EMS高級應用軟件在東北電網成功投入在線運行。張伯明成為率先在我國大區電網成功開發并投入運行EMS高級應用軟件的人，并因此獲得了1992年國家科技進步獎二等獎。這是四大電網引進工程後在該領域首個獲國家科技獎的EMS應用軟件項目。

自1992年開發出國内第一套EMS應用軟件并率先在東北電網投入運行以後的20多年裡，張伯明和團隊一方面堅持不懈地緻力于對EMS性能的不斷完善，擴大推廣其應用面，另一方面，積極探索相關的新理論，開發新技術，力争在為電網的安全、穩定、經濟運行方面探索出新方法，找到新途徑。例如，電網建模的圖模庫一體化技術、DTS/EMS一體化技術都是他們在那個時期率先研發出來的。

随着電網的不斷發展，電網運行在空間、時間、控制目标三個方面表現出的複雜性日益增加，而傳統EMS對電網的調度控制在這三個方面缺乏良好的協調。2003年發生的震驚世界的美加大停電，暴露出了傳統EMS在三維協調上存在嚴重問題，急需改造和發展。通過長期的研究和反複論證，張伯明和團隊獨創性地提出了“三維協調的新一代電網能量管理系統”的新概念和體系結構，并提出了實現三維協調的有效方法。

空間維度是對各個區域電網進行空間維度的協調。傳統的EMS技術通常按照管轄區建立自己的模型，不考慮和相鄰電網的協調，這樣的電網通常是分離的個體，而不是統一協調的整體。新一代的EMS技術通過軟件等技術手段，實現了在全局電網層面的調度控制模型的協調統一。時間維度是實現慢過程的調整和快過程的控制之間的協調。以發電調度控制為例，電力系統運行要求電力供需時刻保持平衡，發電機輸出電力要随時根據消耗的電力進行調整。傳統的EMS需要在之前一天估測第二天每個時間段使用的電力，制定出一個以小時為時間段的發電計劃，發給各電廠，各電廠再依照這個計劃發電，但是實際負荷可能與預測負荷之間存在一定偏差。這樣事先做出的計劃在實際運行中很容易出現供求不平衡，通常依賴少量能快速改變輸出電力的機組和調度員的電話指揮來解決。

新一代的EMS包含了一個可以實時監控電力供求的軟件，每隔5分鐘就對小時級的發電計劃和秒級的實時發電控制進行時間維度的協調，自動下達控制命令，調整發電機的輸出功率，把不确定性一點一點消化掉，時刻維持供求平衡，既提高發電效益，又保證電能質量。目标維度是綜合考慮安全、電能質量、經濟等多個控制目标，經過全面分析後給出調度控制的輔助決策。在電力系統運行出現脆弱情況時，及時給出安全穩定預警信息，進行預防控制；在電力系統運行出現緊急情況時，能夠迅速反應，快速給出調度控制決策。

空間、時間、目标三維協調後實施的電力系統調度控制，其結果更準确、更全面、更及時，從而有效地保證了電網運行的更安全、更穩定和更經濟。實際上，當前正在發展的智能電網技術，當電網中接入大量可再生能源發電，而要實現全局最優，其核心也還是要通過三維協調，最終才能實現全局協調優化，達到協同的效果。

該項成果後來被江蘇、江西、河北、河南、山西和吉林電力調度中心等20多個省級用戶，以及華北電力調度通信中心等4個網級用戶采用，在應用中已經取得了重大的經濟效益和社會效益。應用這項技術，一個省級電網每年可以減少電能損失近1億千瓦時。

這項協調技術合乎電網的客觀規律，一個典型的例子就是用在電壓控制上。由于電壓的控制隻能分區進行，如何給電網分區就成為這項技術的核心所在。當時世界上無功電壓控制技術最好的國家是法國，采取的是一種“硬分區”模式，即通過計算将電網分成固定的區域，區域一經劃定，就不再改變。而這種技術顯然不适合中國，因為我國電網發展很快，電網的布局不斷改變，現在劃分的固定區域很有可能過一段時間就不再适用了。于是，張伯明帶領團隊大膽提出了“軟分區”的概念，實現了自适應軟件自動分區，這樣就保證了自動電壓控制的有效進行。這項“電力系統中基于軟分區的電壓控制方法”專利在2008年獲得了首屆北京市發明專利獎二等獎。

2005年，參加在瑞士召開的電網控制 中心國際研讨會期間，張伯明教授與國 際上被譽為電網調度自動化之父的Tom DyLiacco博士合影

三維協調的新一代電網能量管理系統解決了電網調度和控制中的核心關鍵問題，不需要改造一次電網，以較小的代價，通過開發聰慧“大腦”，下達控制命令，使得電網運行更正常、更可靠、更充裕，增大了電網抗擾動能力。該成果被評為2007年度“中國高等學校十大科技進展”之一，并榮獲了2008年國家技術發明獎二等獎。在國際上被譽為電力系統調度自動化之父的 托馬斯·E·迪利亞克博士高度評價了該項技術：“新一代EMS無疑是當今最新的科技進展，它在中國的實現領先于世界。”除了法國電力公司等少數歐洲國家的電網，世界上其他國家和地區的電網在這方面基本屬于空白。2008年，世界上最大的區域電網—美國PJM電網和bevictor伟德官网簽訂合同，引入清華的無功電壓控制（AVC）技術。通過三期項目，目前，清華的AVC系統已經在PJM電網挂網運行。這是我國電網調度自動化方面的專利技術首次走出國門。現與馬來西亞電網公司、加拿大的BC Hydro等開展該技術的合作。

2007年在挪威召開的電網控制中心國際研讨會執委會上

2013年，張伯明作為首席科學家，承擔了科技部的973計劃項目——“源網荷協同的智能電網能量管理和運行控制基礎研究”。這個項目從2013年到2017年持續了5年。研究在可再生能源發電和電動汽車等負荷廣泛接入電網的情況下，如何對電網進行能量管理和運行控制，使得電網能夠安全經濟運行，最終使得源網荷達到協同。我們提出了“分布自治—集中協調”的架構和決策機制，提出了“EMS家族”的概念，通過分布自治實現“源”和“荷”的自律，使它們對電網友好；通過集中協調實現源網荷的協調優化，達到總體協同的效果。

張伯明在國内外學術期刊上發表了300多篇論文，教學一直是他的最愛。他在bevictor伟德官网電機系給研究生上電網分析課程已經有20多年了，他非常愛他的學生。他編著的《高等電力網絡分析》一書被教育部列為全國研究生推薦教材，書中大量融入了他對電網概念和分析方法的理解和體會，看到很多他不熟悉的年輕人，通過他的這本書認識他，并向他打招呼，張伯明感到非常欣慰。

與學生們在《高等電力網絡分析》課程上的合影

張伯明表示，他本人的能力和精力都是有限的，他希望将更多的時間和精力用在培養年輕人方面。他培養的研究生中，有的已經成長為長江學者、國家級教學名師，他認為年輕一代極富創新思維，敢于開拓，精力充沛，他們一定會做得更好，為國家做出更多有用的成果。他的話語中透露出對年輕一代的殷切期望和對教育事業的深厚情感，讓我們深刻感受到一位教育家和科學家的崇高情懷和偉大使命。