讲述 | 电力仿真系统第一人的故事！-凯发官网首页

他从纸笔算起，为电网安全稳定运行提供了重要技术支撑！穿越历史长河，或许你能看到，他一直在挑战不可能！

周孝信，中国科学院院士、电力系统专家。这几个字虽然可以概况周院士的辉煌经历，但无法细化他曾经跨越多的困难和取得的成就对我国电力发展有怎样的影响。国际能源网从各类资料中收集那些时代的痕迹，来探寻周院士跨越过的那些电力科研的困难究竟有怎样的意义。

电网仿真“第一人”

周孝信长期从事的研究方向是“电力系统分析数学模型和方法研究”，这个专业术语看起来深奥，但是如果从仿真二字入手，就好理解了。

仿真学是用项目模型将特定在某一具体层次的不确定性转化为它们对目标的影响。这一学术方向显然在电网系统中尤其急缺。电网追求的是稳定与安全，只有稳定和安全的电网才能平稳输出，不至于出现大规模停电，不会因为电压猛然增高而破坏用电器。但是电网却天生具有不稳定因素，如何将这些有可能出现的不稳定因素进行一项项有针对性的克服，如何防止电力系统“理还乱”，这就用到了仿真，这也是周孝信多年来的研究方向。

周孝信出席活动

周孝信的科研之路开始于1970年代。1965年周孝信从清华大学电机系毕业，时年25岁，在他33岁的时候接到了一个艰巨任务：为刘天关输电线路解决低频振荡问题。

全国第一条超高压330千伏刘天关输电线路  国网陕西省电力公司供图

刘天关输电线路是我国自行设计、施工、建造的第一条330千伏超高压输电工程，线路起自刘家峡水电站升压开关站，经天水到达关中平原，全长533千米，设计输送容量42万千瓦。该工程也是我国当时输电距离最长、电压等级最高、输电量最大的输变电工程，在我国电力发展史上具有里程碑意义。1972年6月这条输电线路正式运行，但是出现了低频振荡问题。

周孝信要解决这个电力系统的问题，需要搭建精细化仿真模型，并通过大量计算，为分析解决低频振荡难题提供可靠的技术方案。

周孝信（右四）指导科研人员开发仿真软件

但在当时，计算机发展处于初期阶段，当然更没有为电力系统专供的软件。我们现在用计算机已经非常普遍，难以想象当时的艰难程度，但是用一个案例可以知道当时的计算机发展水平提供了怎样的困境。我们是在1964年将第一颗原子弹爆炸成功，电子计算机是核计划的关键工具，但当时我国科学家当时普遍使用的还是计算尺、手摇计算机，只有非常复杂计算才能用到昂贵的电子计算机。

自20世纪50年代之后，全世界计算机水平都处于起步阶段，我国在60年代的电子管、晶体管计算机技术取得了一定进步，但在集成电路大发展的70年代，我国因为当时特定的历史原因，造成了核心技术的大大落后。电力系统仿真分析没有完善的理论体系，没有相关的开发经验，没有研究团队，连有效支撑的研发设备都没有。一切，都要自主研发，亲力亲为。

从用纸笔到一台内存仅为1kb的电子管计算机，再到内存4kb的计算机，周孝信克服了所有的困难，他不仅完成了任务，还在国内外首次提出了可计算任意复故障的数学模型，突破了原有计算机对故障类型和同时故障总数的限制，提出并形成了完善的电力系统稳/暂态模型。

在刘天关超高压输电线路解决难关的基础之上，周孝信总结出新的仿真计算分析模型、计算方法和关键技术。他主持开发的中国电力领域第一套“电力系统分析综合程序”在全国各地的电力系统中广泛应用。1985年该成果获得国家科技进步一等奖。

另一个战场

1979年7月，周孝信去加拿大魁北克水电局研究所（ireq）进修。次年后回国，此后在国网电力科学研究院系统研究所长期工作，为解决电网问题提出一个个方案，研制一个个新系统。

1989年投运的第一条±500千伏高压输电线路工程（葛洲坝至上海南桥）是他另一个“战场”，他为这条线路搭建了准确又符合实际的工程直流模型。

葛南直流输电工程作为外电入沪的重要通道，填补了我国超高压直流输电技术的空白，第一次实现了超高压、大功率、远距离输电，实现了华中、华东跨区联网，是中国超高压直流输电事业里程碑式的起点。2022年国网对该条输电线路进行了改造，今年上半年改造工作完成。30多年中这条输电线路保持稳定输出，年最大输送电量达82亿千瓦时，为上海经济腾飞提供了重要的能源保障。

除了为葛南直流工程搭建模型，他在三峡工程建造过程中还通过反复仿真动模实验得出考虑三峡电站极端故障的电网安全运行结果，为三峡工程立项大讨论提供了重要的技术支撑。

“神算子”从超高压算到特高压

可靠的电力供应必须建立在准确的系统仿真计算基础上，而且这条科研道路将是个从来没有尽头的道路，随着电压等级的不断升高、网架规模持续扩大，多种能源不断并网，新的不稳定因素也会层出不穷。但是周孝信认定了这条为电力系统“理乱”之路。

周孝信（左）指导科研人员做程序设计

20世纪90年代开始周孝信研究新型灵活交流输电系统，参加或主持中国多项大型超高压输电系统工程关键技术研究；主持超高压输电系统可控串补等重点项目，致力于研究电力电子技术和现代控制理论应用于电力系统，以适应未来电力系统发展要求。在1993年当选为中国科学院学部委员（院士）。

周孝信于20世纪90年代末负责国家重点基础研究计划（973）项目子课题“以高速pc机网络为硬件支撑的多机电力系统实时仿真系统关键技术研究”。2004-2009年作为首席科学家主持国家973计划项目“提高大型互联电网运行可靠性的基础研究”的研究工作。

他主持的“电力系统全数字实时仿真装置”项目，成功研制出世界上首套能并行处理1000台发电机、10000个节点的大型实时仿真系统，打破了国外垄断，项目成果在“十一五”期间累计节约外汇数亿元，并使我国电网故障和等值分析处于世界领先地位。

2009年后，我国电网规模不断扩大，周孝信从调度运行实际需求出发，优化升级“离线计算、在线应用”的仿真分析技术路线，构思并确立“离线计算逐步过渡到在线计算，根据当前运行方式做仿真计算，确定当前极限”的在线分析发展规划。他带领团队研制了电网在线安全分析系统，应用在20家省级以上调度运行单位，并不断完善程序和模块功能，实现对电力运行的全方面掌握。2009年，项目成果获得国家科学技术进步一等奖。

周孝信一直都在为提高电网的可靠与稳定提供“算力”，用深厚的仿真计算技术引领电网演进。

右二周孝信出席《新型电力系统与新型能源体系》发布会

9月26日，《新型电力系统与新型能源体系》一书在京首发。周孝信对这本书赞赏有加，他指出：“我国能源电力绿色低碳转型进入加速期，需要以电为中心、电力系统为平台，以清洁化、电气化、数字化、标准化为方向，在生产侧实施清洁替代，在消费侧实施电能替代，使供需两端协同发力，推进能源低碳转型。作为实现“双碳”目标的枢纽平台，新型电力系统源、网、荷侧形态特征将发生显著改变。本书深入浅出、层层递进，从多角度诠释了要依靠科技创新、不断探索，在理论体系、技术体系、产业体系和体制机制等方面实现创新突破，以提升国家能源安全保障能力。内容既有深度，也有广度，值得相关行业人士研读讨论。”

周孝信已经是耄耋之年的老人，他依旧在推进我国构建新型电力系统的过程提供指引，有这样的电力行业的专家学者，是我国能源低碳转型的幸事，也希望周老爷子身体康健。