從一而終科研路 一腔熱血化碧濤
——記國防科技大學教授張濤

□ 楊 嬌

張濤在辦公室

能源互聯網是什么？百度詞條中是這樣解釋的：“能源互聯網可理解為綜合運用先進的電力電子技術、信息技術和智能管理技術，將大量由分布式能量采集裝置、分布式能量儲存裝置和各種類型負載構成的新型電力網絡、石油網絡、天然氣網絡等能源節點互聯起來，以實現能量雙向流動的能量對等交換與共享網絡。”這是國防科技大學教授張濤在2015年率先創建，至今已經經過了十幾次修訂，普遍被大眾認可的有關能源互聯網的定義。作為國內率先對能源互聯網進行研究的科研者，張濤自2011年接觸能源互聯網以來，一直專注于能源互聯網及其軍事應用問題研究，并帶領團隊在該領域取得了豐碩的科研成果，為國家和軍隊的能源互聯網系統建設、微電網優化設計、能源智慧管控平臺等方面做出了重要的貢獻。

寄志能源互聯網

2003年8月14日，北美發生歷史上最嚴重的停電事故，停電時長達30個小時，波及美國東部8個州和加拿大部分地區，受停電影響的人數約5千萬，每天直接損失約300億美元。這次嚴重的停電事故使電力系統可靠性問題引起全球關注。2004年，《經濟學人》雜志發表了一篇文章Building the energy internet（建設能源互聯網），提出能不能借鑒信息互聯網自愈和即插即用的特點，將傳統電網轉變為智能、響應和自愈的數字網絡，建設一個能源互聯網，支持分布式發電和儲能設備的接入，減少大停電及其影響。這是能源互聯網的萌芽，但是由于當時分布式發電、電池儲能、電力電子技術還不夠成熟，成本也比較高，這一觀點并沒有得到太多關注。

隨著分布式可再生能源、分布式儲能以及新型電力電子等技術的發展，2008年，美國國家科學基金會資助成立了一個未來可再生能源傳輸和管理系統（FREEDM）中心，FREEDM中心定義未來可再生能源傳輸和管理系統就是能源互聯網（energy internet），同時提出了能源路由器（energy router）等概念，并從2010年開始陸續發表了闡述能源互聯網的論文。當時，中國還沒有多少人能說清楚能源互聯網到底是什么，甚至很多人對此一點概念也沒有。張濤雖然對能源互聯網也處于懵懵懂懂的狀態，但他對此已經產生了極大的興趣。

2011年，FREEDM中心主任Alex Q.Huang教授發表在IEEE會議集上的論文The Future Renewable Electric Energy Delivery and Management (FREEDM)System: The Energy Internet（未來可再生能源傳輸和管理系統：能源互聯網）使張濤第一次系統地了解了能源互聯網。同年，當代著名的思想家和經濟趨勢預測學家杰米里·里夫金出版了The third industrial revolution（《第三次工業革命》）一書，這本專著濃墨重彩地闡述了互聯網和能源融合的問題，并首次指出能源互聯網是第三次工業革命的重要支柱。“其實，能源互聯網在中國被廣泛關注并得以全面發展得益于這本專著。2012年年初，時任國防科技大學校長楊學軍院士就推薦大家閱讀這本專著，并在學校組織力量開始研究能源互聯網。當時任信息系統與管理學院（現已更名為系統工程學院）院長的查亞兵教授就引薦我牽頭開展了這個新方向的研究。后來，楊學軍院士還親自發起，并聯合中國科學院學部咨詢評議委員會、國家自然科學基金委信息科學部、中國電力科學研究院和湖南省科技廳主辦了首屆中國能源互聯網發展戰略論壇。這是在中國召開的首個以能源互聯網為主題的會議，對于推動能源互聯網在中國各界的發展具有很重要的作用。”張濤說。

在能源互聯網的研究上國內外不同科研團隊與企業往往會從自己熟悉的專業領域進入能源互聯網，張濤團隊也是如此。近些年，張濤帶領團隊將復雜系統建模、人工智能、多目標優化和大數據處理分析等理論方法融入到能源系統行為預測、混合能源系統優化設計、能源互聯網智慧能源管理、綠色計算中心任務調度和航天器/飛行器能源管控問題中，并研制配套的軟硬件產品與系統。2012年年底，在山西省呂梁市軍民融合協同創新項目和高性能計算國家重點實驗室的支持下，張濤帶領團隊開始建設能源互聯網系統實驗室，并開始研究能源互聯網中的智能能量管理與能量路由器問題。2013年，張濤團隊將能源互聯網中的綠色、分布、互聯等理念引入到超算中心供電系統建設中，圍繞綠色能源接入的超算中心資源配置與任務調度問題開展研究，并開展了能源互聯網示范系統建設。2014年，張濤團隊聯合企業成功研制了國內首套400V直流能量路由器，并在能源互聯網示范系統中得到應用，應用示范項目后續建設內容入選了2017年國家首批能源互聯網示范項目。

帶領團隊部分師生參加第二屆IEEE能源互聯網與能源系統集成會議

截至目前，張濤已經主持了國家自然科學基金管理科學學部首個能源互聯網項目“基于預測的能源互聯網系統能量管理建模與優化技術”、國家首批能源互聯網示范項目“綠色計算中心智慧能源示范”等多項國家項目，發表學術論文100多篇，SCI檢索30多篇，授權國家發明專利9項。2014年發表的論文《能源互聯網關鍵技術分析》被《中國科學》評為2016年度熱點優秀論文和2017年度F5000高影響論文。

助力軍事能源保障

2011年6月，美國國防部發布了首個關于作戰能源建設的文件《作戰能源戰略》，首次提出“能源就是戰斗力”，要把軍事能源安全問題作為優先考慮事項納入戰略規劃、法規政策、作戰和保障方案之中，積極運用先進理念和科技手段，深化推進能源保障模式變革。

隨著信息化戰爭作戰規模和激烈程度的增大，多種新型作戰樣式不斷催生，能源需求急劇增長，傳統主要依賴化石燃料的軍事能源保障模式將面臨重大挑戰。軍隊目前還延續著傳統的能源保障模式，能源使用效率較低，能源供應樣式單一，野戰條件下能源自給能力差，難以滿足新型作戰樣式對能源保障的新要求。因此，如何適應新軍事變革，加速推進軍事能源向多樣化、集約化、電動化、分布化和互聯化等方向轉型是擺在軍隊建設面前的一個重大挑戰。

能源互聯網是開源創造和分布架構等互聯網創新技術和思想與能源深度融合而涌現出的解決能源問題的新思路、新方法和新手段。能源互聯網的本質是通過新能源技術與信息技術的深度融合，實現各種可再生能源的“就地收集、就地存儲、就地使用、互聯共享”，有效解決可再生能源存在的地理分散，生產的不連續性、隨機性和波動性等特點所帶來的難以有效利用的問題，有效解決分布式可再生能源與傳統能源共存共用、協同互補的問題，提高能源的綜合利用效益。能源互聯網的技術與理念很大程度上契合了軍事能源轉型的要求和特征。有關具體應用方向，張濤舉例說：“一是將新能源運用問題充分納入到新型武器裝備體系發展與建設中，重點發展能耗低、能源自保障能力強、支持各類新型燃料、能量熱輻射低、平臺電氣化等的新型武器裝備；二是重點針對海島、邊防哨所、無人值守站以及所在地可再生能源資源豐富的營區等，開展‘綠色戰備’‘綠色軍營’等軍事設施‘綠色化’‘微網化’改造，推動我軍戰備建設能源保障供應多樣化、生態化；三是研發各類可以就地收集、就地存儲各種能源并實現互聯的軍事移動微電網裝置，增強作戰部隊野戰能源自保障能力；四是充分利用人工智能、大數據、云計算等新一代信息技術和信息通信平臺，通過不斷的技術創新和制度變革，使能源在軍事領域內開發利用的全過程和各環節與信息高度融合，全面提升軍事能源保障的精確化、科學化、智能化和敏捷化水平。”

立足這些問題，張濤在國內創新性地提出了“軍事能源互聯網”的概念，并在“XX能源互聯網系統規劃論證”“XX能源互聯網關鍵技術需求分析”等軍隊項目的支持下，正在圍繞軍事能源互聯網和軍用微電網中的規劃設計、運行控制和健康管理等問題開展深入的探索研究。目前，張濤團隊的在研項目正在順利推進中，他表示，未來他希望帶領團隊，繼續發揮本學科領域優勢和軍事領域優勢，鉆研復雜系統規劃設計與運行控制問題，力爭在國家和軍隊的能源保障方面做出更多貢獻，取得更多高水平科研成果，培養更多優秀的畢業生。

群策群力謀發展

能源互聯網是一個社會—信息—物理深度耦合的復雜系統，它不是一個單點技術就能夠解決的，涉及材料、半導體、電力電子、控制、計算機、人工智能和管理等多個學科，其中科學的管理、智能的管理是系統高效運行的倍增器。每個專業都重要，不同學科的人思考的問題、重點和方式也不盡相同，但只有相互融合、相互促進，才能夠成為促進這種復雜系統發展的最佳動力。

張濤帶領的能源互聯網及其軍事應用創新團隊成立之初，成員大多來自控制科學與工程、管理科學與工程和計算機等學科領域方向，與能源互聯網所涉及的電氣工程、電力電子以及新能源領域的學科要求有較大差距。饒是如此，張濤依舊帶領團隊投入到緊張的研究工作中去。“我們學院的管理科學與工程學科就是從系統工程專業發展而來的，我們搞系統工程研究的人最喜歡去研究新事物，因為成熟的系統已經形成了規范的規則，研究的價值自然也不大了。錢學森指出，‘系統工程就是組織管理系統的規劃、研究、設計、制造、試驗和使用的科學方法’。我目前所在的系統工程學院正是錢學森同志提議并親自參與創建的原國防科技大學系統工程與數學系（1979年成立）。這也許正是2012年楊學軍院士讓我們學院牽頭能源互聯網研究的原因。但搞系統工程研究的人不能高高在上，還需要沉得下去，需要落到一個具體的復雜系統上去。”張濤說。

在張濤的帶領下，經過多年發展，團隊現有全職教授3名，兼職教授1名，副教授/副研究員3名，講師1名，工程師5名，在讀博士/碩士研究生20多名，其中軍委科技委領域專家委員2名，全軍優秀教師1名，軍隊育才獎金/銀獎各1名，吳文俊人工智能優秀青年獎1名，入選中國科協青年人才托舉工程1名，英國運籌學會優秀博士論文獲得者1名。團隊目前是中國能源互聯網聯盟副理事長單位、中國電機工程學會能源互聯網專委會第一屆委員單位、中國自動化學會能源互聯網專委會常務理事單位、新型軍事能源領域規劃主要技術依托單位。自2012年以來，團隊牽頭完成的科研成果獲國家吳文俊人工智能自然科學獎二等獎1項，軍隊/省部級科技進步獎二等獎2項，團隊參與完成的研究成果獲湖南省自然科學獎二等獎1項。

在給研究生講解能量路由器工作原理

張濤跟記者透露道，團隊中的老師大多和他是師兄弟關系，包括劉亞杰教授、雷洪濤副教授、王銳副研究員、黃生俊講師等在內的老師們都是從團隊成立之初同張濤一路相互扶持走過來的戰友，他們和張濤一起參與、見證了這個團隊的成長。團隊的成立與成長并非一帆風順，但是他們卻一直支持著張濤走到現在，所以在張濤的心里他們是戰友更是“家人”。

“一滴水只有放進大海里才永遠不會干涸，一個人只有當他把自己和集體事業融合在一起的時候才能最有力量。”作為團隊領頭人的張濤深深明白這個道理，所以他對團隊的每一個成員都充滿感激之情，正是大家的共同努力、不懈堅持才促使團隊不斷成長、不斷強大。他盼望著未來團隊能夠實現國家級獎勵、國家杰出青年/優秀青年科學基金獲得者、長江學者等高層次人才的突破，成為能源互聯網及其軍事應用領域最具影響力的科研團隊。

于教于家靜默如初

從1994年至今，張濤已經在國防科技大學待了快25年了。說起他與國防科技大學的結緣頗有一些“命中注定”的味道。高考結束后，張濤最開始填報志愿時并沒有考慮要上軍校，那時他屬意的大學是離家比較近的東南大學，然而因為家里經濟條件的限制，他的父母希望他讀軍校節省費用。年少的張濤就想：要報就報最好的軍校，于是在提前錄取志愿中他臨時加了“國防科技大學”，沒想到就這樣與國防科技大學深深結緣。

跟查亞兵教授在一起

張濤于1998年、2001年和2004年獲得國防科技大學檢測技術與儀器儀表專業工學學士、機械制造及其自動化專業工學碩士和管理科學與工程專業工學博士學位，之后順其自然留校，一直在國防科技大學進行科研教學工作。2007年12月，張濤晉升副教授，2013年12月，晉升教授。談到教書育人，張濤稱他十分感謝他碩士期間的導師楊昂岳教授，博士期間的導師譚躍進教授、郭波教授和武小悅教授，以及引他進入能源互聯網領域的查亞兵教授，正是在他們的指導和幫助下，他才一點點成長為一名教書育人的教授學者。正如他們一樣，張濤比較注重為人師表以身作則，注重學生團隊意識的培養，注重發揮研究生之間的“傳幫帶”作用。他很關心學生的個人發展，善于調動團隊每個人的積極性，積極鼓勵研究生參加各類創新競賽，參加高水平國際學術會議，發表高水平原創性學術論文。

僅2018年，在張濤指導的研究生當中，在讀博士生明夢君撰寫的2篇學術論文分別被國內一級期刊《中國電機工程學報》和國際智能計算頂級會議CEC2019會議錄用；李凱文（三年級碩士生，已經保送攻讀博士）、李國政（三年級碩士生）等獲得全國高校互聯網應用創新大賽一等獎；曹孟達（二年級碩士生）獲全國“三遙”年會優秀論文一等獎；李文樺（一年級碩士生）受邀擔任IEEE EI能源互聯網國際學術會議Session Chair（分會場主席）。而張濤本人于2012年曾獲得軍隊育才獎銀獎。

當一個“好老師”的同時，張濤也致力于當一個“好兒子”“好丈夫”“好爸爸”，工作再忙他都會盡量抽出時間陪伴家人。談到家人，張濤的臉上會不由自主地浮現笑容，那是身處幸福家庭才會有的笑容。張濤的父母和他住在一起，他的愛人原來在深圳工作，為了照顧家庭、支持他的工作，于2008年調回長沙。對于這一點，張濤對妻子充滿感激之情。盡管張濤從事的是嚴肅的科研事業，但他的骨子里卻也有著屬于中國人的“傳統”。他有一雙可愛的兒女，對于中國傳統文化中“兒女雙全”的好寓意，他心里自然也懷有三分喜樂。

除了教學科研，工作之余，張濤最大的興趣就是背上照相機拍攝自然風光，這一興趣的培養與他的家鄉安徽黃山脫不開關系，生長于“人間仙境”的張濤對自然之美始終持有一份敬畏和迷戀。如今，新能源迎來春天，環境保護越來越被重視，能源互聯網也正從“概念”走向“落地”。在張濤看來，中國正處于“此處恰是好風光”的發展態勢中，他與他的團隊將在這“好風光”中，心懷美好，溫暖前行。