点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:【锚定2035·院士谈科学报国】勇攀高峰,用系统工程解决能源重大挑战
首页> 光明科普> 图文 > 正文

【锚定2035·院士谈科学报国】勇攀高峰,用系统工程解决能源重大挑战

来源:光明网-科普中国2025-01-23 16:07

  编者按:习近平总书记指出,“科学普及是实现创新发展的重要基础性工作。”为助力高水平科技自立自强,中国科协科普部联合光明网推出“院士高端科普”栏目,邀请各领域院士就我国当下热点科技问题给予权威解答,服务引导更多科技工作者提升科研科普能力,促进全民科学素质提升,为科技强国建设贡献科普力量。#千万IP创科普

  如何在满足电力需求的同时,最大限度地提高能源利用效率,降低成本,并确保系统的稳定性和可靠性?如何克服可再生能源的间歇性和不确定性,实现与传统能源的高效协同?如何保护关键基础设施不受网络攻击的影响,维护国家安全和社会稳定?

  这些问题都是我国能源领域面临的重大挑战,也是我长期以来以系统工程的视角高度关注和深入研究的科学问题。

  从能源电力系统优化到网络安全,我力争面向世界科学前沿和国家重大需求,勇攀科学高峰。

  正如交响乐团中指挥的作用不可或缺,我们数学模型与优化算法这根“指挥棒”,精准调控着复杂系统的每一个“音符”,让看似杂乱无章的数据在算法的引导下演绎出和谐美妙的旋律。

【锚定2035·院士谈科学报国】勇攀高峰,用系统工程解决能源重大挑战

  20世纪90年代,我在美国康涅狄格大学读博期间,在与美国东北电力公司的合作项目中,提出并实现了创新的电力调度决策优化方法,置换了软件的关键部分。投入这项工作中时,我发现企业原有的方法和软件功能基于经验,没有系统优化的功能。通过建立先进的数学模型,提出先进的优化方法,在考虑复杂外部因素的同时,实现了对电力系统资源的优化调度。最终,这一创新方案将原本耗时一周的人工加计算机辅助决策周期缩短至一分钟内,显著降低了系统运行成本并极大提高了效率。

  很荣幸,这项工作受到了合作企业的高度评价,他们称赞为“置换原有程序的心脏”。

  回国之后,我延续这一创新工作,继续在电力系统优化方面开展深入研究。

  我把视野聚焦于中国,特别是西北地区复杂多样的电力网络。西北电网涵盖水电、火电等多种电源类型以及各类负载,其规模之大、结构之复杂在当时全球范围内位居前列。

  当时尽管风电和光伏发电尚未形成规模,但西北地区电力系统的协调优化面临严峻挑战,尤其是黄河流域的水火电协调优化调度,复杂度远超美国同类系统。解决这个问题是国家重大需求,对我国国民经济发展有着重大意义。

  我在国家杰出青年科学基金项目资助下开展工作。我和科研团队的同事们综合考虑各种电源特性和负载需求,力求在保障稳定供电的同时,实现电力系统资源的高效利用和成本的有效控制。通过不懈努力,我们团队提出了新的电力系统优化调度理论和方法,在创新性方面达到了世界一流水平。

  令人感到欣慰的是,这项成果不仅解决了我国西北电网优化调度面临的难题,也为我国能源行业的可持续发展开辟了新路径。

  实际上,这项研究非常契合当前发展绿色生产力的理念,应用这项成果能够为实现“双碳”目标,做出重大贡献。

  完成杰青项目之后,我把重点转向如何有效利用高度不确定的可再生新能源,如何突破经济高效的储能技术。

  基于这样的目标,我们提出了“氢赋能零碳智慧能源系统”。2022年7月,我们在陕西榆林建成世界领先的氢赋能零碳智慧能源站,并投入使用,实现了零碳和经济性的双示范。

  少年时代,我只上过4年小学和1年半小学附设的初中班,没有进过中学。我不满15岁时,有幸被工厂招进乐队担任di笛手,从民工转成了正式职工,后来当了木工、钳工、车工。在工厂的近8年时间里,我自学了初中和高中的全部数理化课程,参加了1977年恢复的高考,被清华大学录取,在自动化系本科和研究生毕业。

  正是因为这些经历,我习惯于“反向思考”,这一思维方式不仅助力我解决科学研究中的困难与挑战,也为探寻艺术与科学的交叉结合提供了新机遇。即使我已经以理工科教学科研为职业,依然坚持以艺术启迪科学。

  我和科研团队发现,音乐旋律的统计特性与自然界现象和工程系统呈现相同的“幂律分布”。于是,我们深入探讨音乐旋律的数学本质以及作曲家在创作时无意识追求的目标。在总结出音乐作曲理论中的3个数学特征后,构建了音乐旋律的数学模型,推导出音乐旋律的幂律。我们正在与音乐家和脑科学家合作,承担基金委交叉学部的重大专项项目,深入研究音乐计算智能,建立音乐智能与脑认知的量化关联关系。

  近年来,我致力于拔尖创新人才培养,教育学生在科学探索中融入艺术思维,培养学生的科学想象力和“0到1”的科技创新思维。

  (作者:管晓宏,系中国科学院院士、西安交通大学电子与信息学部主任,甘晓采访整理)

【锚定2035·院士谈科学报国】勇攀高峰,用系统工程解决能源重大挑战

【锚定2035·院士谈科学报国】勇攀高峰,用系统工程解决能源重大挑战

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文()

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 广西龙胜:龙脊梯田金秋美

  • 中国治沙人殷玉珍入选粮农组织“百位巾帼英雄”

独家策划

推荐阅读
10月16日是第四十六个世界粮食日,所在周是全国粮食安全宣传周,主题为“创新当下,粮安未来”。从良种选育、智能农机到数字农业、精准储运,创新正成为粮食增产、节粮减损、营养提升的关键引擎。即日起,光明网联合科普中国推出系列科普视频,深入解读科技创新绘就的粮安答卷。
2026-10-16 08:46
在显示技术升级与人工智能赋能的双重驱动下,行业正跳出传统数字阅读的固有边界
2026-10-16 08:45
打造集技术研发、模型训练、系统验证及场景测试于一体的创新基地,推动人形机器人及具身智能技术从实验室研发阶段走向大规模产业应用。
2026-10-16 08:39
工业和信息化部、中央网信办、市场监管总局高度重视,在前期调查工作基础上,成立联合调查组开展核查,并依法依规处理。有关情况将及时公布。
2026-10-16 08:40
大会延续“零碳·科技”永久主题,以“智储新程 绿动全球”为年度主题
2026-10-16 08:35
“戈壁荒滩老风口,飞沙走石雁不留。托里县老风口蝶变的三部曲,为生态脆弱地区推动高质量发展、树立和践行正确政绩观,提供了深刻启示。树立和践行正确政绩观,就要算大账、算长远账、算整体账,既做显功、也做潜功,把生态优势转化为发展优势、民生福祉。
2026-10-15 09:51
常压下,水到0℃会结冰,这就是人们熟悉的相变,0℃即是相变的临界点。两篇论文的共同通讯作者、宁波东方理工大学助理教授余雪佳,把这个难题比作“在沸水中完好保存一件冰雕”。
2026-10-15 09:49
长久以来,古生物学界与教科书普遍认为琥珀皆源自种子植物(裸子或被子植物),最古老的确切记录定格在美国约3.2亿年前的石炭纪晚期。
2026-10-15 09:48
在芯片制造、航空发动机等高端硬核制造领域,技术迭代具有长周期、累积性、阶梯式特征,遵循循序渐进、层层突破的线性攻关规律。新征程上,持续深耕创新生态建设、迭代升级现代化创新体系,必能培育形成扎根中国、联通世界、内生增长、开放共生的创新新格局。
2026-10-15 09:46
受困于“小散弱”的格局,长期以来,我国科技期刊在国际学术传播体系中缺少属于自己的“拳头产品”与平台话语权——“在精品化发展方面,经过70余年积淀,我国已形成以《中国科学》《科学通报》《国家科学评论》等刊群为代表的高水平期刊方阵。
2026-10-15 09:45
AI时代,科研的“源头活水”是什么?不是算力,不是数据,而是人对未知世界的好奇与追问。
2026-10-14 11:28
截至8月末,三家基础电信企业的固定互联网宽带接入用户总数7.04亿户,比上年末净增1365万户;三家基础电信企业及中国广电的移动电话用户总数18.49亿户,其中5G移动电话用户13.11亿户。
2026-10-14 09:34
自然资源部会同国家发展改革委12日发布《矿产资源目录》。自然资源部矿产资源保护监督司负责人表示,矿产资源目录是矿产资源管理制度的重要基础,是制定矿产资源规划、实施矿业权管理、规范矿产资源勘查开采行为、征缴矿产资源税费、制定产业政策等工作的依据。
2026-10-14 09:40
与共康村相邻的巴达村,是第一批参与试种的村,也是西藏首个高海拔水稻实测亩产破千斤的村子,村民把“海拔3175米种水稻”写进村史。一粒水稻种子,不只改写了亩产数字,更改变了“西藏水稻只能在察隅、墨脱海拔1500米以下种植”的历史,为高原水稻纳入地方主粮增添可能。
2026-10-14 09:41
如今,AI正改变许多行业的底层逻辑,固守单一思维模式将面临严峻挑战,文理兼备、跨界融合才是稀缺能力——既有理科生的技术思维和逻辑能力,又有文科生的人文洞察和情感素养。未来更有竞争力的,可能不是最典型的文科生或理科生,而是既有专业深度,又能跨学科解决问题的人。
2026-10-14 09:48
不久前,在海南三亚崖州湾科技城,一场名为“青年π”的海洋主题对话临海开讲。高频下潜试出的不只有装备可靠性,也不断刷新人们对深海的认识。同一园区,由哈尔滨工程大学南海研究院孵化的海南水之声海洋科技有限公司,正给海洋装备搭水下“Wi-Fi”。
2026-10-14 09:49
目前各地正在开展流感疫苗接种。今年开始,国家对农村地区“一老一小”重点人群实施免费接种等相关支持性政策。为什么要接种流感疫苗?去年接种过,今年是否还需要接种?到哪里接种?
2026-10-13 10:03
我国城市盲道总里程以万公里计,公共场所无障碍设施持续铺开。数字世界的“盲道”畅通起来。精神文化的“视界”也在扩大。中国传媒大学师生发起的“光明影院”项目,近十年间每年制作上百部无障碍电影,把电影送到视障朋友耳边,今年还走进联合国教科文组织总部举办专场放映。
2026-10-13 10:01
记者近期从中国互联网络信息中心获悉:截至今年上半年,我国生成式人工智能用户规模超7亿人,普及率超50%。
2026-10-13 09:58
高校辅导员队伍建设要把握高校思政工作的“变”与“不变”,着眼于增强辅导员对人工智能的趋势感知力、技术理解力、实践创新力和伦理判断力,将政策理念、形势挑战、技术发展、实践案例相结合,精心设计课程,切实增强人工智能赋能质效,全时空陪伴“数字一代”。
2026-10-13 09:57
加载更多