四川大学望江校区作为最早的川大所在地,历经百年风雨,校园内不仅历史文化底蕴厚重,同时也是四川大学电气信息学院的所在地,这里正是肖先勇教授如今工作和教学的地方。多年来,肖教授不仅投身科研工作,更在教学岗位上培育出一大批走在电能质量领域前沿的优秀人才。在科研中遵循规律,勇于创新;在教学中关爱学生,辛勤奉献,肖教授为我国电能质量行业的发展与进步做出了巨大贡献。
结识恩师 认清方向
1990年,肖先勇本科毕业,因之前一直在学生会担任主席,学校急需补充辅导员,所以他选择了留在四川大学。随后,肖先勇从事了八年辅导员、共青团等行政工作。1995年9月~1998年1月,肖先勇攻读在职硕士,追随导师李兴源教授从事AC/DC系统交流侧电压稳定性研究,并在系办公室负责学科建设和科研管理,以及博士点、硕士点申请的文案工作。在此期间,肖先勇不仅对全系的学科发展历史、现状有了较为全面的了解,更与电能质量初次结缘。
对于初次与电能质量结缘,肖先勇仍记忆犹新。“我最早接触电能质量是在1994年,当时我在系办公室工作,系里有位在调度自动化领域声望很高的教授,他在做一个县级电网调度自动化系统试运行时,被开关误动所困扰。有一天,这位教授和同系的张一中教授向我提及此事,张一中教授建议关注谐波,果然问题就解决了,从此让我对谐波有了第一次认识。”肖先勇回忆到。
此后的两个月,《电力高等教育》对1994年昆明谐波会议进行了报道,提及了张一中教授提出的电磁环境工程学概念,给肖先勇留下了深刻印象。
对于为何对谐波方向产生兴趣,肖先勇说道:“初次对谐波有了认识后,我了解到张一中教授从20世纪70年代起就从事谐波研究,承担了浙江、四川等补偿电容器谐波放大和谐振等课题,与当时在英国的宋永华教授合作出版了《电力谐波》一书;与此同时,张一中和宁元中教授还从事畸变功率研究。那时我对谐波、畸变功率等并不理解,系里做谐波研究的老师也比较少,或许是我天生不爱凑热闹,所以对不占优势的谐波方向产生了兴趣。”
1998年底,肖先勇所在系终于获得了博士点授予权,他在系办公室的使命就此完成。出于对学科和科研的考虑,肖先勇决定转入教学科研岗。对此他回忆道:“说实话,当年放弃办公室工作有点冲动,因为自己的专业知识一片空白,一切都要重来。但申请博士点时,我强烈感受到学科发展、科学研究和高层次人才培养对大学的重要性,这使我对科学产生了敬畏,坚定了我的决心,所以我决定放弃办公室主任岗位,转入科研教学。”
在坚定决心后,肖先勇结识了恩师,从此明确了进行电能质量领域研究的方向。对此他回忆道:“1998年,学校与与某县进行‘校-县合作’,我被选派参加。经过现场调研发现,该县水电丰富,容量8万左右,其中80%负荷为硅厂或铁合金厂,电网几乎每月崩溃,投运不久的断路器发生过爆炸、变压器声音异常、过热等问题。我当时对电能质量完全不懂,但知道张一中教授从事谐波研究,回到学校后我就此问题请教了张教授。张教授认为很可能与谐波谐振有关,他推荐我找到了刚从比利时回国的杨洪耕老师,就这样,我追随杨洪耕教授至今,成为了他第一位博士生。从此恩师将我带入了电能质量领域进行指导,不断带领我发展。”
2010年,作为杨洪耕教授的第一位博士生毕业,肖先勇被学校聘为教授、博士生导师。
严谨钻研 勇于创新
2006~2014年,肖先勇独立从事了电压暂降、设备敏感度的研究,初步形成了以公理化不确定性理论、测度论和不确定性测度论为数学工具的研究思想,形成了优质电力与优质供电的初步理论和研究体系。2014年起,肖先勇的研究扩展到智能电网、风电与电网的适应性、穿越能力;优质电力与优质供电;电能质量大数据分析、知识发现和主动应用;超导电力及其应用等领域,并对科学研究和高层次人才培养有了新的认识和理解。“这段时间,我在肖湘宁、林海雪、李令冬、肖遥、李澍森等业内诸多前辈和同行的影响下,在Wilsun Xu和Math Bollen教授的帮助下,对电能质量的发展充满了信心。”
多年来,通过不断深入地研究,肖先勇见证了我国电能质量行业的发展与蜕变,对此他给出了几条见证发展的线索。“从IEEE国际会议名称和举办时间来看,原来叫做‘谐波会议’,每四年举办一次,现在则叫做‘谐波与电能质量会议’,每两年举办一次。从方向名称来看,最初叫做‘电力谐波’,2000年称作‘电能质量’,目前,我们团队叫做‘电能质量与优质供电团队’,同样可看出行业的发展。总体上,电能质量领域已从被动走向主动,从感性走向理性,从重点关注领域内部问题向与经济、市场、金融、系统融合的方向发展。比如可再生能源,智能电网与微网,能源互联网等发展给电能质量提出了新要求,提供了新机遇;随着售电侧的开放,更促进了电能质量增值服务发展。”
“尊重科学,遵循规律,勇于创新”,这是肖先勇始终奉行的科研态度。对此他解释道:“过去普遍认为电能质量是小的方向,事实也是如此,但勿以善小而不为。电能质量方向虽小,但价值和意义巨大,蕴含的科学问题、科学方法和发展空间也很大。过去,电能质量研究,主要集中于已发生或已记录现象或事件的检测、分析、评估、治理,电能质量行业主要从事监测、治理,这一阶段可称作被动电能质量阶段。如今,电能质量正从被动走向主动。比如我们团队开展的电缆早期故障检测与诊断就是电能质量的主动应用。团队内Wilsun Xu教授提出了power quality data analytics;我们则提出了优质电力价值理论,电压暂降风险保险、共同保险与再保险规避机制,电能质量公理化不确定性评估方法和不确定性评估测度,提升DFIG低电压穿越能力的超导技术等,这些都是遵循科学规律,不断创新的结果。因此,尊重科学,遵循规律,不断创新,是科学研究应有的态度。”肖先勇经常告诉自己的学生,科学只有起点,没有终点,需孜孜而求索;他希望自己的团队在科研上保持“召之即来,来之能战,战之能胜”的精神。
深入行业 解决难题
在进入电能质量领域的二十年时间里,肖先勇通过实地考察和专业知识,解决了许多电能质量问题。他发现,这些案例早期集中于谐波问题,近十年来则集中于电压暂降以及用户的投诉与不满。
2003年,肖先勇来到某地区进行讲座。在讲座中他针对地方电网高耗能用户多的情况做出预言,认为该地区可能出现补偿电容器无法投入甚至爆炸的情况,可是在座技术人员并不以为然。2005年,一个县电力公司总经理花费一年时间联系到了肖先勇,因为他们新建的110kV变电站果然出现了讲座中预言的情况。
2005年,某飞机制造厂数控机床车间每年发生8~10次产品报废,每次损失80万美元。制造厂认为是工人操作失误造成,并扣了他们的奖金。得知此事后,肖先勇团队初步断定这与电压暂降和短时中断有关,对该车间进行了半年监测。结果证明了判断的正确,找到了真正原因。
2006年,某地区一台35kV变压器声音异常,技术人员打电话请求肖先勇帮助。肖先勇请他把安装在变电站的电能质量监测装置的电流钳换到该出线,几天后在实验室调用并分析监测数据,结论是很可能接入了中频炉,但是生产技术部和营销部否认此事。肖先勇来到现场后通过走访沿线用户,发现的确有一个钢厂试车,私自并入电网。
2008年,某地区一条10kV线路末端接入的丝绸厂,每天九点左右丝绸缠绕,损失比停电还大。供电局找到肖先勇请求查找原因。进行现场勘查、监测和仿真分析发现,在发生损失事件时,变电站内的过流保护发出信号,但未动作,末端用户受到影响,距离变电站较近的用户则无影响。肖先勇综合判定该线路中段之后有弧光短路或其他原因,造成中后段电压暂降和短时中断,持续时间短。之后的实际线路排查证明了判断的正确。
2012年,某机场航班起降异常,很多航班延迟或取消,原因是供电异常。机场找肖先勇团队咨询备用电源和UPS优化配置,肖先勇提出了基于免疫时间的UPS优化配置方案,被机场所采纳。2013年,某核动力研究院动力部面对下属10个研究所对供电质量的不满,找到肖先勇进行咨询,肖先勇到该院给做了一天半的科普讲座和现场答疑,并在该院发起了用电设备分级供电计划,执行情况很好。
2014年,某高新区5家高技术企业进行投诉,要求赔偿损失。受政府和供电部门邀请,肖先勇团队对该园区十年电能质量扰动和损失进行了调查、统计和分析,并根据公用电网、园区内部电网和用户生产过程、敏感设备等实际,提出了应对措施和解决方案,向政府、供电部门和用户分别提出了建议。如今,肖先勇团队提出的政府主导,用户和电力部门协同参与的解决方案已被采纳,提出的分级治理方案和基于过程免疫时间的评估方法已经得到应用。
2015年,某石化厂频频冒出黑烟,引起了社会极大关注。当天下午供电部门向肖先勇打电话,咨询何种情况下会发生短时扰动,扰动的影响和危害的程度。肖先勇在电话中回答:“突然产生并短时间后消失的大电流是主要原因,这会引起敏感设备不正常,对于高技术、化工等使用了敏感设备的企业均可能造成影响,发生生产中断、产品报废、爆炸等情况。”第二天早上,肖先勇通过媒体才知道了黑烟事件。几天后,他被邀请到该厂帮助进行事故分析。经过实地考察,初步判定原因是短路故障引起电压暂降,废气处理装置的ACC动作和处理系统自我保护向空中排放了黑烟,肖先勇就此提出了建议,调查结果证明了分析结论的正确。
通过多年来对电能质量的治理,肖先勇有着深刻地总结和感悟。“目前,电能质量的重点转移到了电压暂降与优质供电,使之让用户和社会满意。同时,可再生能源、电动汽车接入也存在电能质量问题。为此,需要加快对电能质量信息及其利用、电能质量知识发现等研究,构筑电能质量风险规避和市场化机制,形成多方协同、合作的新局面。”
目前肖先勇承担的DFIG受相位跳变、波形点的影响和低电压穿越能力的研究课题和可再生能源与电网的适应性研究课题,能够促进电网与电源的协同。同时,他承担的敏感设备和过程对电压暂降的响应特性课题、影响机制课题和应对策略课题,可促进电网与用户的协同;电能质量经济损失研究课题,促进了电能市场化和电能质量增值服务发展;对电压暂降保险方案研究的课题,促进了电能质量风险规避机制的形成;研究的基于超导磁储能和混合储能的电能质量补偿装置,能够促进超导电力及其应用的发展。
“值得说明的是,在研究电压暂降及其影响的过程中,我们提出的公理化不确定性分析方法和基于测度论、不确定性测度论的评估方法,把公理化不确定性理论、测度论和不确定性测度论引入到电气工程领域,乃至整个工科领域,并在电网连锁故障风险评估等领域得到了应用。这些方法,对于促进电力学科发展,尤其是可再生能源利用、电动汽车、智能电网发展,有深远影响。”肖先勇补充到。
肖先勇认为如今应重点关注电能质量大数据分析和主动应用,在未来要把电能质量当作科学研究、人才培养的抓手和切入点,当作整个电力和能量系统通向科学世界的窗口和桥梁。以电能质量为载体和起点,推进电力科学发展,促进电力与经济、社会、环境的协同发展,“我希望通过对电能量转换与传输机理、效率的基本物理机理的研究,在物理学本质上能取得一些突破,并在系统认识和理解电力系统不确定性上取得突破。在未来的十年内,能够带动超导电力及其应用的发展。”
投身教学 桃李满园
“我爱教学和科研,更爱自己的学生。”这简短的一句话涵盖了肖先勇对科研和教学的全部感情。目前他为本科生开设了《电能质量及其控制技术》,为研究生开设了《电压暂降与短时中断》、《电力系统不确定性理论与测度》等课程,深受同学的欢迎。
对于多年的教学工作,肖先勇倾注了全部精力,始终将优秀人才培养当作自己最重要的事业。“我始终认为没有不优秀的学生,只有不够优秀的老师。也许我对学生的要求很严、很高,很多学生都很怕我。但我发自内心地爱着每位学生,这种爱,就像哥哥爱弟弟、妹妹,父亲爱儿子和女儿一般。”
在本科教学中,肖先勇坚持调动学生兴趣,启迪学生思维,激励学生形成自主学习、独立思考的能力。相对于传授知识,他更注重素质和能力培养,注重对学生思想的启迪。在研究生教学中,肖先勇更关注学生基本习惯和思维方式的建立。人生观、价值观和世界观的形成是他强调最多的,因为他相信,一个优秀的人才必须先拥有优秀的人格。
肖先勇常给同学们说,人生是一种修为,需要每天修炼。“我认为,优秀学生不是‘教出来’的,如果老师直接告诉学生做什么、怎么做,也许能看起来很‘优秀’,但这是如鸭子般‘灌’出来的,仅是一部机器而已。教学必须激发学生兴趣,释放学生内在动力,让学生自主学习、独立思考,这样的优秀才是真正的优秀。”当然,要做到这样的优秀,老师和学生都要付出很多。有时,为了使一个学生能理解清楚一个概念,肖先勇需要花一个月时间,付出了足够的爱心和耐心。对他来说,只要能够将自己的学生培养好,一切都是值得的。
肖先勇坚信,师不必强于弟子,弟子不必不如师。“我的学生既是我的老师,也是朋友,我经常被他们所感动。让我自豪的是,我的学生都比我优秀。”同时,他对自己学生有着深厚的期望。“我希望我的学生有理想和信念,有目标和追求,能将对社会和科学的贡献放在首位,为推动科学和社会的发展贡献全部力量。我还希望每位学生有良好的学习、生活和思维习惯;拥有健康的身体和愉悦的心情,不忘初衷,实现自己的价值和梦想。”
除了投身教学,肖先勇还发表了多篇极具价值的学术论文。在2010~2016年期间,肖先勇团队承担课题48项,经费2700多万;主编出版教材、译著5本;发表论文200多篇,IEEE Trans. on Power Delivery、IEEE Trans. on Superconductivity Application、IEEE Trans. on Smart Grid等SCI期刊21篇,《中国电机工程学报》、《电网技术》等EI核心期刊100篇左右。
“诚信做人,踏实做事”,这是肖先勇的人生准则,他不仅教书育人,也在其他专家身上学到了许多。“我崇拜的科学家很多,除了恩师李兴源、杨洪耕教授外,国内的林海雪老师、肖湘宁老师、李令冬老师等,国外的Wilsun Xu、Math Bollen都是我崇拜的偶像和导师。为此我们团队聘请了Wilsun Xu教授担任带头人、讲座教授、博士生导师。肖湘宁老师和Wilsun Xu老师对我影响很大,从他们身上我学到了很多。”
“在其他学科领域我对海森堡印象很深,他提出的不确定性原理对我影响很大;我们学校的刘应明院士以及他提出的模糊格理论,高洁院士以及他提出的基于超导约瑟夫效应的电压基准监测等,都对我产生了很大影响。其实,能称为我老师的人有很多,包括我的学生。”肖先勇补充到。
“平淡就好”这四个字就是肖先勇的生活态度。“我对生活几乎没有要求,只要肚子不饿,穿衣不冷就够了。因为我出生在一个贫苦家庭,小时候很苦。大学时穿的第一双皮鞋还是别人不要送给我的。现在来看,我觉得自己的生活无比幸福和美好。在家里,我有健康、快乐的儿子,这是我最大的幸福。我真心感谢国家和社会,感谢四川大学,只想在退休前敬业工作,尽可能把科研和教学做好,为社会和地方的发展服务。”
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