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  当前位置:德周刊20200703期 >> 第02版:人物
恒心作桨遨游科研之海
——记山东大学电气工程学院常务副院长张恒旭
作者:说。


张恒旭(左一)在奇瑞新能源汽车齐河生产基地调研


  □本报记者张晓航本报通讯员邓美平
个人简介
  张恒旭,1975年生,夏津人。现任山东大学电气工程学院常务副院长、全球能源互联网战略技术研究院院长、电网智能化调度与控制教育部重点实验室主任、电动汽车电网接入技术国家地方联合工程实验室主任。
  作为负责人承担了国家重点研发计划、国家自然基金以及企业课题30余项,研发了全国首套轻型广域测量系统。获国家科技进步一等奖1项、山东省科技进步二等奖2项、中国电工技术学会科学技术一等奖1项、国家及国际发明专利21项。
  现代人已经很难接受没有电的生活,生产更是如此。一股股电流从发电厂输出,为千家万户带去光明和便利,也为座座工厂提供源源不断的动力。
  连接发电厂与用户的是大电网,被称为国民经济发展的“大动脉”,如何保障其通畅是一门非常深奥的学问,用专业术语叫“大电网安全运行与控制技术”。在这个领域,德州老乡、山东大学电气工程学院常务副院长张恒旭是佼佼者。
  从迈进大学校门那天起,从农村走出的张恒旭带着将时光献给科研与教学的梦想,心怀热爱、不惧挑战,一颗恒心、踏实肯干,如今已经成长为备受尊敬的科研人、教育人。
“热爱是最强大的动力”
  时间拨回到20年前,张恒旭在山东工业大学(后并入山东大学)硕士毕业时,IT行业蓬勃发展,华为、东方电子等企业来学校招聘,无论什么专业的硕士,都能拿到15万元以上的年薪。周围很多同学都心动了,他却选择了师从山东大学杰出校友薛禹胜院士继续读博。
  读博期间,张恒旭是课题组中每天到实验室最早的。当时他主要研究“非线性系统的暂态行为仿真和分析”,这行看起来晦涩难懂的文字,在他眼中“极其有意思,一想到就兴奋得睡不着”。对学术的深深热爱一直延续到现在,他说:“读书和思考问题是我人生最大的乐趣和享受。 ”
  2003年年底,张恒旭博士毕业时,薛禹胜院士曾极力挽留他在国网电力科学研究院工作,但他谢绝了导师的盛情挽留,回到母校山东大学做一名普通教师。在当时,后者的年收入不足前者的三分之一。
  面对如此大的收入差距,张恒旭的坚决有热爱作支撑。“热爱是最强大的动力。教育是百年大计,能看到自己的付出在许多年之后依然对社会有贡献;在高校,能真正做一些对国家和社会有用,自己又感兴趣的科研探索。 ”记者面前的他,眼神中散发着光芒,“后来的经历也证明,科研和教学能给我带来无穷的幸福感和成就感。 ”
“越是有挑战性越兴奋”
  2005年,张恒旭在美国弗吉尼亚理工大学进行博士后合作研究时,收获了一个绰号——Superman(超人)。超人的特质,体现在迎难而上的斗志、累不跨的身体、强大的解决问题能力,甚至可以变不可能为可能。
  这期间,张恒旭所在项目组承接了一项美国自然科学基金和田纳西州电管局联合支持的电网监测项目,根据合同要求,要实现离线数据处理和分析功能。离线分析,通俗讲就是将监测数据下载下来,通过人工的方式进行处理。张恒旭认为,这一过程存在滞后性,不能对电网事件进行实时分析并报警,在线分析技术才能突破这一难题。
  一个字不同的背后,是技术的鸿沟,两项技术的难度根本不在一个级别。所以,包括导师在内的项目组同事都直言“不可能”,况且合同也仅要求做离线分析,没必要自己制造困难。
  张恒旭不信这个邪,昼夜泡在实验室和机房,用了一个月时间,硬生生地设计出了一套电网扰动在线分析系统。经过反复测试,这套系统完全可行,再优化一些细节即可宣告完工。
  所有同事都惊讶不已,一位韩国籍同事说:“即使做离线分析系统,预计也得需要1年,张恒旭仅用一个月时间做出一套在线分析系统,不愧是Superman! ”
  张恒旭说,他最喜欢有挑战性的工作,难度越高就越兴奋,就能调动起大脑的每一个细胞,全情投入攻克难关。
  喜欢挑战的禀赋,在他中学阶段初见端倪。初一下学期末,班里开表彰会,成绩好的同学上台领奖,张恒旭却在台下偷看武侠小说。班主任吕老师走过来,用教鞭敲他的头,说:“有本事你也上台领个奖。 ”
  年少时,张恒旭并不是“别人家孩子”,他机灵但贪玩,做功课不用心,“闲书”却看了不少,爬树掏鸟、下水摸鱼这些事也是常干。
  那杆教鞭仿佛具有魔力,一下将少年点醒。表彰会后的暑假,张恒旭提前将初二上学期的课本预习了一遍,将不明白的地方记在本上,开学后带着问题学习,将所有知识点学懂弄通并串成一张网,成绩很快有了起色。一学期结束,他居然冲到全班前几名,这样的进步带来满满的成就感,鼓舞着他再接再厉。初三时,他的成绩已经在夏津县田庄乡独占鳌头,到了夏津一中读高中时,成绩在大部分时间里列全县前三名。
“方向对了便不怕路远”
  高考时,张恒旭却遭遇了“滑铁卢”。“当时成绩好,心气儿也高,一心报考清华大学,但最终被第三志愿的山东工程学院,也就是后来的山东理工大学录取。但比我成绩低二三十分的同班同学,有的去了山东大学,有的去了浙江大学。 ”他回忆道。
  这个打击一度让张恒旭无法接受,以至于收到录取通知书后的几天,出现了低烧、头晕的症状。不过,一周之后,他振作了起来,告诉自己“没人能阻碍你学习与成长,外部环境只提供平台,能不能出彩要靠自己”,下定决心在大学里拼一把,争取深造的机会。本科阶段,他的成绩一直保持在全专业第一,后来如愿读研、读博。
  多年之后,张恒旭将这段经历总结为一句话——只要方向对了就不怕路远。这句话,也是他科研过程中的遵循。
  2014年9月,我国陆续出台了鼓励电动汽车发展的系列政策。张恒旭敏锐地察觉到:这对电气工程学院的发展是个重要机遇。不过,这一想法在最初并未得到广泛支持。不少同事觉得,对比长期研究的大电网,电动汽车有些“缺乏技术含量”。但他坚持认为,这一领域值得投入更多精力。
  张恒旭的坚持绝非一时冲动,而是科学研判的结果。“首先,学院的5个二级学科,正好贯穿了电动汽车产业链中的关键环节,因此我们研究电动汽车有底气、有优势;其次,电动汽车代表着更为清洁的未来,这些年电池生产成本在不断下降,会直接引起车价持续下降,大规模普及只是时间问题,这是发展大势所趋;同时,大规模电动汽车接入电网,将对电网的运行形态产生革命性影响,必须提前布局,为行业发展贡献山大力量。 ”他对记者说。
  在张恒旭的推动下,以山大电气工程学院为依托,2014年山东省电动汽车工程实验室成立。 2016年,国家发改委批复的电动汽车电网接入技术国家地方联合工程实验室(山东)成立,这是山大首个国家地方联合工程实验室,同时也是山大电气工程学院首个国家级科研平台。
  在省发改委和学校领导下,张恒旭组织学院骨干研发力量,跨学科开展电动汽车关键技术相关研究,到今天取得了超出预期的硕果。去年底,电动汽车无线充电技术成果以370万元的价格转让;今年5月,V2G充电桩和电动车集成技术以1000万元转让。
  更让张恒旭欣喜的是,通过组织学院优势研发力量与德州企业凯旺新能源汽车科技有限公司、烟台奥特姆新能源汽车制造有限公司以及东风汽车的技术合作,一批城市快递车、环卫车等特种新能源车辆研发成功,市场反响强烈。在2019年全国两会期间被多家媒体报道后,有不少车企和投资机构向山大电气工程学院抛来橄榄枝。
  张恒旭的“野心”不止于此。他认为,新能源汽车的大规模推广,不仅能改变出行面貌、改善生态环境,还会对电网运行产生革命性影响。“到未来,会有上亿辆电动汽车通过充电桩与电网连接,如果我们做好车网互动,将实现削峰填谷、紧急功率支援、提升电网安全稳定性等很多功能。”他解释道,“我们已经研发出了具有实时监测和‘反向充电’等功能的智能充电桩和云控平台,利用充电桩,能实时精准了解某个区域电网运行中的问题,以便及时解决;如果某天某个区域用电超负荷,就可以在线协调分散在电网的大规模电动汽车,实现供需平衡,避免因停电造成的损失;此外,利用峰谷电价的不同,车辆完全可以在电价低时充电,电价高时‘卖电’,这不仅是为车主省钱,对整个电力行业的减少浪费、提升效率都大有裨益。 ”目前,相关的实验正在进行中。
“科研要服务国家和社会”
“工程学科科研要对国家和社会有用。 ”这是张恒旭当年留在高校的一大动力,更是他多年坚守的信念,也和山大电气工程学院“坚持面向学术前沿、面向国家重大需求、面向国民经济主战场”的使命完美契合。长期以来,他和团队为保障国家电网安全稳定运行贡献着力量。“我们可以把电网想象成一张很大的钢丝网,发电端好比是吊在网上面的一个个气球,负荷端则是吊在网下面的一个个铁球。理想状态是,气球上升的力量和铁球下坠的力量一直保持平衡,这张钢丝网就能平稳运行;不过,实际情况非常非常复杂,发电厂分布不均、规模不同,不同地区的用电负荷更是千差万别,且时刻处在变化中。 ”张恒旭用形象的比喻向记者解释电网运行中的门道,“我们要做的,就是通过技术手段,时刻监测整个系统的运行状态,并针对性地调整气球的大小,即发电机的输出功率,让气球、铁球、钢丝网在持续变动的状态下保持安全稳定运行,同时尽最大可能提高效率。 ”
  2014年,张恒旭研发出全国首套轻型广域测量系统(WAMS Light),目前仍是全国高校中唯一可采集六大区域电网实测数据的系统。 2016年,他的团队和中国电力科学研究院、国家电网合作,研发的互联电网动态过程安全防御关键技术及应用项目荣获国家科学技术进步一等奖。多年来,张恒旭作为负责人承担了国家重点研发计划、国家自然基金、国家电网重点专项等科研项目30余项;曾获国家科技进步一等奖1项、山东省科技进步二等奖2项、中国电工技术学会科学技术一等奖1项、国家及国际发明专利21项;作为第一作者或通讯作者发表SCI及EI科技论文110余篇、教研论文9篇,编写教改专著1部、教材1部、学术专著1部。在西电东送、特高压输电等许多国家重大战略工程项目中,都能看到他的贡献。
“家乡是沉甸甸的存在”
  张恒旭说,他是个有故土情结的人。在美国做博士后阶段的研究时,身边不少中国留学生选择留在美国,但他毅然回国,“坦白说,当时那里的科研及生活条件都比国内优渥,待遇也比国内高很多,但我觉得只有为祖国工作才有归属感。 ”
  这种故土情结也体现在对老家德州的感情上。
  张恒旭推动德州企业凯旺公司和山大电气工程学院达成了合作。不仅如此,这些年,他积极在家乡政府和山大之间奔走,不遗余力地牵线搭桥。
  2017年,齐河县与山东大学达成合作协议,共建电动汽车技术创新中心,根据规划,将充分发挥山东大学、国网山东省电力公司、齐河县政府以及电动汽车企业的“产-学-研-政”组合优势,建设电动汽车关键装备质量检测中心,构建产学研一体的电动汽车产业联盟,服务山东省新能源汽车千亿级产业链,助力全省新旧动能转换。另外,张恒旭团队的智能配电网监测终端、电力机器人成果转化和生产等项目正在和家乡积极对接沟通。“德州有发展新能源汽车的基础,齐河则有建设‘中国新能源汽车城’的愿景,也有良好的区位优势,我会尽我所能为家乡发展贡献力量。 ”张恒旭对记者说。
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