
2009年1月,张伯明(右二)和团队成员在国家科技奖励大会上
●记者 陈卓琬
张伯明 1948年生于重庆。现任我校电机工程与应用电子技术系教授、博士生导师,IEEE会士,CSEE高级会员。1985年在清华获博士学位后留校任教,一直从事电力系统分析和电网调度自动化的教学和科研工作。曾获国家科技进步二等奖1次,国家技术发明二等奖1次,省部级科技进步一等奖2次,光华科技基金一等奖1次,曾被评为在工作中作出突出贡献的中国博士学位获得者。 今年10月20日,张伯明荣获“何梁何利科学与技术进步奖”。
“1966年,我的一切与现在息息相关的经历都从那时开始……”面对眼前的成绩和荣誉,张伯明从未忘记成长道路上弥足珍贵的人和事。
从“老三届”到青年学者
1966年,18岁的张伯明还是一名高中二年级的学生。他们那代人被称作“老三届”,而张伯明总是笑称自己是年纪稍微大一点的 “老三届”。1968年,刚刚完成高中学业的张伯明下放到农村,在辽宁鞍山的一个县里参加农业生产。做了3年“农民”的张伯明依然保持着浓厚的学习兴趣,书本笔纸很少离身。
1971年,辽宁鞍山钢铁公司人员紧缺,遂打算从农村抽调部分知识青年回城参加工业生产,张伯明成为其中一员,被调入鞍钢发电厂做工人。
进入鞍钢的张伯明欣喜地发现那里 “别有洞天”———随处可见的仪表、器械、线路都是他的“心头好”。于是,在鞍钢发电厂期间,张伯明利用工作之余做起了自动化仪表方面的小发明,原本只是“喜欢研究技术,喜欢学习”,却没想到因此得到了工厂的重视。
两年间,张伯明坚持利用空余时间自学大学课程。1973年,我国部分高校开始招收工农兵学员,蓄势已久的张伯明立刻报了名。高中毕业后从未间断过学习的他不出意料地取得了优异的成绩,却因种种原因未被录取。直至1977年全国恢复高考,张伯明才再度获得了公平竞争的机会,考入西南交通大学。
当时的西南交通大学位于偏远的四川峨嵋山区,条件虽然艰苦,却为张伯明提供了一个潜心学习的清净空间。得益于常年刻苦自学打下的坚实基础,张伯明仅用了一年半时间就顺利完成了本科课程的学习,并于1979年下半年考取哈尔滨工业大学的硕士研究生。
入读哈工大后,张伯明“玩儿命”地学习,为的就是把过去10多年 “浪费”的时间补回来———他每天选课近8小时,无论听课还是自学都会 “熬”到很晚,早睡则是很“奢侈”的事情。1982年,张伯明如愿考入清华大学攻读博士学位,成为当时全校招收的8名博士生之一。经过不到3年的学习,他于1985年6月取得博士学位并留校任教,次年赴英国做访问学者。
合上时代的节拍
从高中到博士毕业,18年的历练使张伯明逐渐成长为一名初露头角的青年学者。他一边从事着自己钟爱的科学研究,一边关注并积极参与中国电力自动化事业的发展。
1986年,我国从美国引进了4个调度自动化系统,分别用于华北、华东、东北和华中4个大区的电网。这次引进对我国电网调度自动化的发展具有里程碑式的意义,但限于当时国家的经济能力,我国未能引进能量管理系统(EMS)应用软件,尚需立足国情自行加以开发。
当时正在英国访学的张伯明应用在校所学的电网分析理论,深入研习了对电力系统调度自动化实施网络分析的高级应用软件研究方法,推导出了一系列可供实际运用的运算公式,并提出了一种不良数据的估计辨识法。后来的事实证明,这种方法在国际上取得了很好的反响,在20多年的工业应用中一直保持着良好的性能,至今仍没有更好的方法可以取代。
1988年末,刚从英国学成归来的张伯明在老师的推荐下一头扎入东北电网调度中心,日以继夜地开发起EMS高级应用软件。这一领域在当时的中国仍属空白,没有任何资料可供参考,国外技术资料也对中国保密,张伯明便着手从国外引进的自动化系统平台数据库的说明文档中发掘可供参考的内容,分析并借鉴国外的EMS技术。虽然一步一个坎儿,但张伯明从未动摇过将自己的算法嵌入到引进的调度自动化系统平台中、开发出中国EMS应用软件的信念———在东北电网调度中心,他不分昼夜地干,常常为了排查一个软件错误彻夜工作,夜里冷,就索性将计算机的包装箱拆了当被子盖。
1990年5月,张伯明开发的状态估计等EMS高级应用软件在东北电网成功投入在线运行。他成为率先在我国大区电网成功开发并投入运行EMS高级应用软件的人,也因此成为我国调度自动化领域的开拓人之一。他所开发的项目获得了1992年国家科技进步二等奖,这是调度自动化系统引进后在该领域首个获得国家级奖励的软件项目。
回想起那段苦乐交织的日子,张伯明深感自己是一个幸运的人———“调度自动化系统的引进为我提供了一次千载难逢的施展才能的机会”。
让中国技术走出国门
经过张伯明等一批“探路者”的大胆探索和近20年的持续发展,目前中国的调度自动化系统已全部实现国产化,但张伯明还有着另一个心愿:“什么时候外国能用我们的技术就好了。”为此,他近年来一直致力于全局电网自动电压控制(AVC)的研究和开发。
全局电网AVC对降低网损、改善电压质量、提高电网安全运行水平至关重要,一直以来都是电力调度部门努力追求的目标。然而,它的实施需要在空间、时间、控制目标等方面进行全面协调,难度极大,目前除法国电力等少数欧洲国家的电网,世界上其他国家和地区的电网在这方面基本属于空白。
为了开发全局协调AVC,张伯明从1995年开始主持“八五”攻关项目,领导科研团队展开了相关研究。虽然当时的应用条件落后,业内对AVC也缺乏了解,但张伯明从未言弃。经过15年的不懈努力,他带领团队先后攻克了软分区、时空协调、目标协调等多个技术难关,先后获中国发明专利 4项,最终成功开发出高性能的全局电网AVC系统。张伯明自豪地称自己团队创造的AVC系统为“清华AVC”系统。该系统由于充分兼顾了多目标时空协调,技术先进、运行可靠,目前已在国内16个省级以上电网应用。其中的三维协调关键技术获得了 2008年国家技术发明二等奖。张伯明也因多年来在电网控制中心能量管理系统算法发展中作出的贡献,于 2010年当选为美国电气与电子工程师学会(IEEE)会士。
“清华AVC”研制成功的消息很快传到国外。2008年,覆盖区域涉及美国东部13个州和华盛顿特区的国际上最大的区域电网———美国PJM电网与清华大学签订合同,引入“清华AVC”系统。张伯明终于实现了“清华AVC”专利技术走出国门的梦想。目前,“清华AVC”系统已在美国PJM电网投入在线运行,美国加州电力调度中心和太平洋煤气电力调度中心也相继启动了与我校的AVC合作程序。
传道授业 引人前行
“我是一名清华大学的教师,在理论和技术上研究和创新是我义不容辞的责任。”张伯明坦言。但中国的调度自动化系统开发是一个大事业,一己之力远不够强大,亦不足以持久。对此,张伯明心里十分清楚。
为此,从上世纪80年代开始,张伯明带领团队,与电力应用部门和国内 EMS厂家建立起良好的合作,向他们传授最新技术。“我虽然不能亲手制造每一个产品,但希望通过知识的传授,促进他们的发展,推动该领域的技术进步和国产化进程。”
1996年,张伯明撰写出版了《高等电力网络分析》一书,系统总结了他的理论研究成果和体会。这本书目前已成为电力系统专业出国攻读学位研究生的必备参考书之一,被中国留学生亲切地称为“蓝宝书”。
如今,张伯明的理论研究成果在业内得到了认可和传播,电力调度自动化技术也在国内得到了广泛应用,他心里却还有 着 一 个 未 了 的 牵挂———为事业的可持续发展培养后继之才。
张伯明团队的骨干孙宏斌于1987年进入清华读本科,第二年就被张伯明转为因材施教生加以专门培养,由于学术能力突出,于1992年转为直博生。孙宏斌本科毕业就发表了自动电压控制国际会议论文,而博士论文的研究课题正是张伯明主持的国家 “八五”攻关项目“电力系统全局准稳态无功优化闭环控制”和关于AVC的国家自然科学基金项目。2003年,在与江苏电网合作的自动电压控制(AVC)项目中,张伯明特意放手让孙宏斌主持。通过负责该项目,孙宏斌的积极性和创造性得到了极大的发挥,快速成长为一名出类拔萃的年轻教师———国家级教学名师、国家教学成果一等奖、杰青基金、茅以升奖、国家发明二等奖获得者……同属张伯明团队的吴文传在作博士研究期间延续了张伯明的博士课题,完成了回路分析法在配电系统自动化方面的应用,现已从一名研究生成长为副教授、博导。张伯明团队的另一成员郭庆来在博士期间完成了 AVC的理论提升工作,并对应用中的技术问题作了深入研究,也已于去年被提升为副教授。
看着学生们从需要老师的指导,到慢慢成长、独立起来,张伯明打心眼儿里高兴。而被张伯明视为子女的学生们则这样形容自己的老师:“张老师就是一本书,这本书里写满了深奥的EMS理论,但这本书却很好读,因为书里面有张老师的谆谆教导和耐心解答。有时候自己觉得累,不想读书,但是看到张老师60多岁了,仍在孜孜不倦地前行,自己就不觉地又捧起了这本书。”
张伯明正是这样孜孜不倦地为我国电网调度自动化领域开荒拓土,为我国的电网调度自动化研究培养后继之才。多年来,他从事电力系统分析和调度自动化相关领域的研究工作,系统发展了电网实时网络分析理论,创造了多不良数据估计辨识的RMEEI法,开发并在东北电网调度中心投运了我国第一套大区电网EMS应用软件,成为国内该领域的主要开拓人之一。今年10月20日,在北京钓鱼台国宾馆举行的何梁何利基金2010年度颁奖大会上,张伯明荣获 “何梁何利科学与技术进步奖”。面对成绩和荣誉,张伯明很平静,他对学生们说:“获奖并不是目的,我们的技术被社会采纳,得到社会的认可,为社会创造价值,这才是最值得高兴的事情。”