黄永章：技术创新和人才培养双轮驱动

来源：《国家电网》杂志 时间：2021-07-12 11:23

技术创新和人才培养双轮驱动

——访国家特聘专家、华北电力大学教授黄永章

石小飞

　　黄永章教授在电力系统、半导体装备、高能物理加速器等不同学科领域有丰富的工作经历，目前是华北电力大学电气与电子工程学院博士生导师、新能源电力系统国家重点实验室副主任。近日，本刊记者就构建新型电力系统的相关技术及人才培养等问题采访了他。

　　《国家电网》：对于新型电力系统的构建，您是怎样理解的？

　　黄永章：现在有了碳达峰、碳中和的目标和时间表，按照这个目标，相关部门和电力企业也进行过估算，结果就是新能源发电的占比将大幅提升，也就是行业人士所说的超高占比新能源电网将成为现实。这也是华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室所专注的工作。

　　构建是个动词，是指创新的实践行动。但是，目标是要通过艰苦的努力才有可能实现的。新型电力系统的构建过程，需要全行业一起努力，加大创新力度，通力合作，方能实现。

　　《国家电网》：构建新型电力系统，您认为最大的挑战是什么？

　　黄永章：新能源发电并入电网和传输到用户，会逐步引发一个又一个问题。前些年，我们遇到的是弃风弃光的问题。经过新能源发电企业和电网企业的共同努力，弃风弃光的问题得到很大改善。新能源发电的占比不断提高，又带来了新问题。例如，新能源电网的惯量减少问题、宽频振荡问题、新能源场站的高低压穿越问题、故障使新能源场站脱网造成的频率问题等。上述问题可以统称为超高占比新能源电网的运行稳定性问题。这个问题会随着新能源占比的提高而变得越来越严重。如果没有切实可行的解决方案，就会导致新能源的占比只能被限制在一个低比例，也许是40%左右。这个低比例是达不到“双碳”目标的要求的。

　　可以肯定，新型电力系统和现有的电力系统是有很大不同的，很多目前采用的技术都要进行革新。未来一定需要新技术才能使超高占比新能源电网稳定运行。所以，唯有大规模创新，不断解决遇到的问题，才能成功构建新型电力系统，进而实现“双碳”目标。

　　《国家电网》：您目前的研究方向与新型电力系统有哪些联系？

　　黄永章：一谈到新能源，所有人想到的就是新能源的波动性和间歇性。这个问题是全世界都遇到的问题，需要各界共同来应对。但我更关心的是超高占比新能源电网的运行稳定性问题。我认为这个问题更加基本，可以用反证法证明：传统发电不存在波动性和间歇性，但是电网的运行稳定性是电网最基本的问题。所以，超高占比新能源电网的稳定性问题也必然是独立于波动性的一个最基本的问题，需要认真研究。

　　从原理上说，目前大多数的新能源电力电子并网技术依赖于电网自身的稳定性，而电网自身的稳定性又与新能源的占比成反比，因而新能源占比的不断提高最终会造成大多数电力电子并网技术的失效。

　　因此，我们提出了部分新能源发电通过同步电机对并网的新技术以提高电网的稳定性，称之为新能源同步机（MGP）。这是我们为解决问题提出的假说。我们为这个假说已经付出了5年的时间。我们发表了很多研究文章，同时也研究了超高占比新能源电网的很多基本的概念和问题。MGP已经成为我们这个研究小组的代名词，MGP也得到了电网企业一定程度的关注。

　　我的另一个研究方向是大功率半导体器件的失效分析和功率循环测试装备。IGBT（绝缘栅双极型晶体管）芯片广泛用于高铁、电动汽车、柔性直流输电等领域。随着新型电力系统的构建，压接型IGBT（绝缘栅双极型晶体管）器件一定会有助于促成我国在功率半导体技术上的超越。我们团队在压接型器件上的测试技术已经得到德国英飞凌科技公司的关注。目前，我们的失效分析水平已经进入世界一流行列。

　　我们在校内建立了大功率半导体器件可靠性研究实验室，并成功服务于行业。同时，我们和山东烟台地方政府合作，在烟台开发区成立了华电（烟台）功率半导体技术研究院。这是一个集学科发展、技术创新、成果转化、人才培育、企业孵化于一体的新型创新研究机构，目前运营良好。依托校内外资源，我们加快产学研用一体化深度融合，目标是协助我国功率半导体技术和产业达到世界先进水平。

　　《国家电网》：作为电力高校的学者，您认为高校如何为新型电力系统的构建作出贡献？

　　黄永章：众所周知，国家急需基础研究型人才，但亦步亦趋是很难培养出基础研究型人才的。我认为高校的第一要务是为国家培养一流人才，而一流人才的培养是通过带领学生用科学的方法做前人没有做过的工作来完成的。

　　我们研究的MGP技术在世界上是独树一帜的。我们不敢说这个技术一定会取得商业成功，但给电网企业提供了一个可选技术。我们在培养理解电力系统、电机、电力电子、新能源发电等技术的综合型人才方面做了很多努力。这些学生进入各个电力企业工作后，有望成长为构建新型电力系统的主力军。

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