強固な電源バリアを築くため、災害と“競争”する！

電気技師が地上数百メートル上の電線に吊り下げられながら通電作業を行っているこの写真を見たことがある人は多いでしょう。これが起こるたびに、カササギの群れが空中を飛んでいきました。下から見ると、低空飛行するカササギの方が高いところで活動する人々よりも大きく見えました。わが国で電力消費量の多い江蘇省では、こうした光景はさらによく見られる。国内の超高圧送電線である±800kV江蘇線は、我が国の「西から東への送電」プロジェクトの「大動脈」です。白河潭から流れ落ちる金沙江の水は、2,080キロメートルに及ぶ超高圧江蘇電線に沿って江蘇省に流れ込み、国内の人々に安定したクリーンエネルギーの供給をもたらしている。

河海大学はここからかなり離れていますが、両大学は江蘇省に属しており、世界に貢献するという同じ責任を共有しています。彼らは共に山や川を越え、発展の道で灼熱の夏や寒い冬を経験し、平坦な道を切望しています。前者は実践し、後者は研究を行い、10億人以上の人々の電力問題を解決するという重責を担っています。

▲王崇さん（左から4人目）が研究グループの学生たちと集合写真を撮る

「電力系統にトラブルや故障が発生すると、早急に解決しなければ計り知れない経済的損失や社会的影響が生じる可能性があります。しかし、近年、異常気象の頻度は増加し続けており、それに伴う電力系統の停電も増加しており、電力系統の安全かつ安定した運用に深刻な脅威を与えています。これは電力系統にとっての『災害』であり、私たちにとっての試練です。」河海大学エネルギー・電気工学部の若き教授である王崇氏は、長年にわたり電力研究の最前線に根ざし、多くの経験と知見を蓄積してきました。電力の運用と維持管理の重責は、先人たちから成長した若い世代の学者たちの肩に引き継がれています。

「台風がもたらした研究の方向性」

あるネットユーザーが海外のフォーラムで「中国では年間を通じて24時間電力供給があるというのは本当ですか？」と質問したことがある。中国人にとっては、これは日常生活の基本的な保証となっているが、他の人々の目には、探求する価値のある問題となり、一時期、インターネット上で白熱した議論を巻き起こした。根本的な理由は、10億人以上の人々への電力供給を確保することは決して容易なことではなく、多大な努力と努力を必要とするからです。

2014年以前、米国は世界最大の電力輸出国であり、100年以上にわたってこの「王座」に君臨していた。かつて、米国は発電において大きな技術的優位性と優位性を持っており、多くの国が電力を米国に依存していました。しかし、時間の「分水嶺」を越えると、状況は変化しました。 2001 年、我が国の電力消費量は膨大でしたが、技術はまだ追いついておらず、経済は急速な発展の黄金期に入っていました。どの業界も、より大きな進歩や進歩を達成したいのであれば、十分な電力支援は欠かせません。そのため、人々の生活を守り、支えながら経済発展を支えるために、電力分野の実務家たちは困難を克服し、技術を磨き続けています。 2006年に、我が国のUHV技術は試験段階に入りました。 2014年、UHV技術は革新的な躍進を遂げ、電力分野における米国の覇権を打ち破っただけでなく、わが国の新たな国家名刺となり、その優れた性能により新たな国際標準も生み出しました。これは、エネルギーレベルでの大国間の競争状況を変えただけでなく、当時すでに博士課程に在籍していた汪充に、より強固で前向きな信念をもたらした。

王崇が大学入試を受けた当時、電力業界はまだ志願者リストで最も人気のある専攻の一つではありませんでしたが、物理学への愛と、目に見えないけれども強力な物質である「電気」に対する好奇心から、彼は河海大学で電気工学を専攻することを決意しました。この不変の情熱が彼を河海大学での学部と大学院の7年間の勉強に励ませ、熱心な勉強と実践に励ませたのです。その間、彼は「私のキャリア目標は、すべてのユーザーの家庭に安全かつ経済的に電気が届けられるようにすることです」という初心を忘れませんでした。

そのため、王崇さんは香港大学で学ぶ機会をとても大切にしていましたが、研究の方向性を選ぶことの難しさもあって、しばらく頭を悩ませていました。 「電力には多くの分野があり、研究テーマも多岐にわたります。入学した​​ばかりの頃は、自分の理想を実現するためにどのような道を歩めばいいのか、全くわかりませんでした。」そのため、当時の彼の趣味は論文を読んだりレポートを聞いたりすることになり、本の海に自分の進路を早く定着させたいと熱望していました。しかし予想外に、「先の見通しは立たず、台風が先に来ている」。香港は中国の南東海岸に位置しているため、ほぼ毎年夏にいくつかの激しい台風に見舞われます。これは地元住民の移動に困難をもたらすだけでなく、家庭の電力使用にも大きな支障をきたします。学術グループの会合で、王崇の博士課程の指導教官である侯雲和教授は、霧の中を歩いていた若者に一言、「台風などの異常気象による電力システムへの影響を研究に含めることはできますか？」と啓蒙した。霧が晴れた後の突然の悟りの感覚がしばらくの間、王充を包み込み、彼の心の奥底にある興味を喚起しました。 「私が学んだことを活用して、周りの人々が人生で実際に抱えている問題を解決するのを手助けできたら素晴らしいと思います。」突然、彼は科学研究の本当の意味に触れたような気がした。

それ以来、王崇は電力システムの回復力/復元力に関する研究に専念してきました。 「常に心配している」という危機感と責任感を持って、多重の対策を講じ、台風に強いさまざまな電源技術の開発に万全の準備を整えてきた。博士課程修了後から米国アイオワ州立大学でのポスドク研究に至るまで、香港ファンディングカウンシルプロジェクト、米国電力研究所プロジェクト、米国エネルギー省プロジェクト、米国国立科学財団プロジェクトなどの研究プロジェクトに参加し、豊富な実践経験を積んできました。

しかし、王崇氏は、こうした定量化可能な成果に加え、科学研究には「能動的な発見が得意であること」と「能動的な思考が得意であること」が必要だと認識したことが、自身の学術的キャリアにおいて最も有益な収穫だったと語った。 「現実の世界では、多くの問題は現象を超えて、積極的に問題を発見し、考えることによってのみ解決できます。」師匠が考えることに長けていたように、その言葉が科学研究の進むべき道を指し示してくれたことは、今でも師匠の心に残っています。 「今日、私はなぜ最初にこれらの真実に気づかなかったのかをよく考えます。これはまた、研究者にとってこれら2つの能力の重要性を間接的に反映しています。」距離はまだ遠く、道のりはまだ長い。常に「能動的発見に長けている」「能動的思考に長けている」という心を持つことは、今もなお王充が自分自身に課している厳しい要求であり、将来の技術革新に対する彼の切実な期待でもある。

「走りながら業界の課題を考える」

科学研究の他に、王崇さんはランニングが大好きです。他人の目には、耳元で風が吹くだけの動的な過程にしか見えないが、滴り落ちる汗は彼に努力の価値を感じさせ、また彼の精神が落ち着き、彼の考えが再び穏やかになるまで、仕事のプレッシャーを和らげることもできる。 2018年、彼は母校に戻り、新たな姿と高い志を持ってキャリアの新たな章を開く準備を整えました。この頃、災害との「戦い」の状況はますます切迫したものとなっていた。 2005年、台風「ダービー」が中国海南省の電力網の電力設備に深刻な被害をもたらし、まれに見る大規模な停電が発生しました。 2014年、台風「かもめ」により我が国南部の一部の電力網が破壊され、400万人以上の利用者に影響が出ました。近年、極度災害の発生頻度は徐々に増加しています。多くの国や国際機関が重要な年次報告書や白書を発行し、極度災害に対処するにはエネルギーシステムが十分な柔軟性/回復力を持つ必要があることを明らかにしています。こうしたことが業界にいた王崇氏に不安を与え、また肩にかかる責任が重くなったと感じた。

そのため、2015年に国家発展改革委員会が「エネルギーの相互接続を強化し、複数のエネルギー源の最適化と補完を促進する」という提案と、翌年に相互接続されたエネルギー供給システムに関する指導意見がさらに提案されたという「追い風」を活用しました。王充氏は、新しい電力システムの重要な特徴は包括的なエネルギー補完性であることを認識した。その結果、彼はチームを率いて、国立自然科学財団の青少年プロジェクト「異常気象下における電力・天然ガス統合エネルギーシステムの回復力戦略に関する研究」を積極的に企画し、立ち上げました。このプロジェクトでは、パラメータ駆動ではない弾性進化モデルシステムとランダム状態駆動の全プロセス弾性最適化スケジューリング戦略を革新的に構築し、進化のランダム性とモデルの普遍性との調整という困難な問題、および意思決定の複雑さと戦略の効率性との調整の難しさという問題を解決しました。

システムの弾性スケジューリング戦略を構築する際、Wang Chong 氏は、システムの状態を取得することが弾性戦略を構築するための重要な前提条件であることを認識しました。極度の災害事象は大規模な情報ネットワーク障害を引き起こす可能性があり、情報ネットワーク障害は従来の「狭い範囲、単一の点」から「広い範囲、複数の点および面」に変化します。一部の領域の情報が観測できない場合、従来の状態認識方法を直接使用することができず、システム全体の動作状態を直接取​​得できなくなります。システムの運用状況は、システム回復力戦略を構築するための基礎となります。そのため、極度の災害によって「一部の地域で観測できない情報」が発生することは、システムレジリエンス戦略の構築に大きな課題をもたらします。そこで、彼は青年基金プロジェクトを基盤として、再び中国国家自然科学基金の総合プロジェクト「部分的観測不能性下における交流・直流電力・天然ガスシステムの状態主導型回復力戦略の研究」に応募し、成功した。

また、「物理システムの観点からシステムの回復力を高めるリアルタイム対策」であれ、「情報ネットワークシステムの観点からシステムの回復力を高めるリアルタイム対策」であれ、それらはすべて、災害に対する王充の「競争」と強固な電力供給障壁の構築の縮図です。彼は決して止まらなかった。今後、彼は、再生可能エネルギーの高比率、マルチエネルギーの補完的統合エネルギー、新しい電力システムの高回復力、安全性、信頼性の特性について深い研究を継続し、電力システム、統合エネルギーシステム、確率的意思決定理論、人工知能方法などの分野横断的な観​​点から、情報物理融合とパワーエレクトロニクスの高い比率の特性に基づく新しい電力システムの主要技術を解明し、よく接続された回路が暴風雨災害との戦いでタイムリーな支援を提供できるだけでなく、人々の豊かな生活に花を添えることができるようにしたいと述べた。