張化光：攻堅克難科研路，桂冠繁華守初心

文/龐貝 曹麗娟

對于科研工作者來說，最高的夢想無疑是在面向國民經濟主戰場的科研難題上有所突破，切實解決民生和發展的重大問題，東北大學智能電氣科學與技術研究院院長張化光亦不例外。星光不負趕路人，能夠三次登上國家科學技術獎的領獎臺，是他沒有想到的，也是時間對于勤思奮拓者的認可和饋贈。

1992年，張化光從東南大學博士畢業來到東北大學，跟隨中國工程院院士柴天佑做博士后研究。當時恰逢柴天佑獲得清河電廠重大科研項目，張化光有幸承擔起清河電廠“1～4號機組計算機集散控制系統”項目執行負責人的工作。他帶領課題組成員攻堅克難，最終僅用一年多時間就順利完成了項目，在國內開創了采用PLC（可編程邏輯控制器）計算機集散控制發電機組的先河。1994年5月14日，清河電廠“1～4號機組計算機集散控制系統”一次并網發電成功。1995年，清河電廠項目獲得了遼寧省科技進步一等獎。可以說，清河電廠是張化光科研工作的起點，也是他科研夢開始的地方。

上世紀末，我國石油泄漏檢測技術落后，盜油現象嚴重，造成原油大面積泄漏而污染環境、破壞農田。經過行業內推薦，勝利油田找到了張化光。張化光意識到，這個項目中蘊含的重要理論和工程問題恰好可以應用自己此前的研究成果來解決，就立即帶領研究團隊投入到實際工作中。

他帶領研究團隊深入油田考察現場，收集資料，分析數據……通過對現場采集的5萬多組數據進行分析，他們發現通過混沌重構建模技術實現的泄漏檢測精度要比常規檢測方法高很多。經過半年努力，2001年底，第一臺達到預期要求的樣機問世。2002年年中，改進后的樣機首次在勝利油田河口采油廠測試，就實現了小于管線全長1%誤差的準確定位，隨后很快在“魯皖管道”近千公里管線實現泄漏定位誤差縮小到1%以內。

這套系統報警及時、定位準確，就像透視石油管線的“千里眼”，為及時偵破盜油案件、確保輸油管線安全運行提供了有力保障，有效地保護了環境安全、國家財產和人民利益。2007年，“流體輸送管網的實時數據采集分析方法和高精度泄漏檢測定位技術”獲國家技術發明二等獎。

1997年，張化光團隊攻關“馬路灣集控主站系統開發”項目。團隊攻克了以數量龐大、空間分散的電力負荷設備作為旋轉可調能量進行實時在線調控的難題，用削峰填谷方式解決了剛性供電不足和柔性電力需求過剩之間的矛盾，順利完成了馬路灣集控站開發工作。

由于運行效果良好，團隊又先后承攬了張士開發區、通遼電業局、鐵嶺電業局等眾多同類項目，取得一系列原創成果。其產品廣泛應用于全國供電企業，創造了可觀的經濟效益，促進了電網的安全穩定運行，極大提高了我國電力自動化水平和配電技術水平。“面向節能的復雜配電網監測控制與故障診斷關鍵技術”獲2010年度國家科技進步二等獎。

分布式能源互聯系統協同控制雖然被行業公認為重點研究方向，但面臨動態特性描述難、協同控制一致性設計難、實現多目標優化運行難等多個難題，被看作難以逾越的鴻溝，成為困擾能源行業的“卡脖子”問題。

本世紀初，張化光帶領團隊開始了自學習最優控制的艱苦研究歷程。此領域尚屬國內空白，國際成果也寥寥無幾。他們從自適應動態規劃的基礎理論方面入手，終于在2007年提出了存在未建模動態情況下的魯棒最優控制方法，破解了分布式動態系統的自學習優化協同控制理論與方法這項曾被國際公認為“不可能完成”的基礎科學難題。

突破了最初的難點，團隊逐步建立了自學習非零和博弈的一般框架，提出了非線性混合最優控制與博弈方法，提供了無論鞍點是否存在均能直接求得混合最優解的新思路，奠定了求解非線性二人零和與非零和微分博弈的理論基礎。此外，他們還提出了非線性分布式自學習最優協同控制策略，突破了耦合最優性能指標無法直接求解的瓶頸，實現了協同誤差的指數收斂，形成了不確定異構多智能體系統優化協同控制一體化設計方法。團隊以能源互聯系統中多能耦合設備能源體為核心，從電—氣—冷—熱—油各個介質的基礎模型構建著手，針對多質異構能源網絡中的輸入/輸出雙向傳輸特性，將傳統的4類單一能源節點拓展為9類多質能源節點，從根源上解析不同介質能源的本質變化規律。

歷時8年零7個月，通過數千次實驗室級別的測試驗證和百余個企業、示范區的數據挖掘，團隊終于構建了能源互聯系統多時間尺度多工質耦合異構模型。基于此模型，他們首次提出可以同時實現功率分配與參量一致的能源互聯系統動態模型與多智能體分布式一致算法，實現了橫向冷—熱—氣—電互補，縱向源—網—荷—儲互濟的立體協同，克服不同能源網絡參量異構對優化調控帶來的影響。最終，“分布式動態系統的自學習優化協同控制理論與方法”獲2020年度國家自然科學二等獎。

志存高遠、腳踏實地，從教30年，張化光以“創新、發展、嚴謹、求實”八字方針言傳身教，以解決問題為己任，帶領團隊在科技強國的道路上初心不改、砥礪前行。