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武汉科技报:荆楚科技工作者风采 | 李超顺:数字赋能让水电站运行“更安全”
2025-01-17 08:56|文章来源:湖北省科协调宣部 武汉科技报

编者按:在荆楚大地科技战线,有这样一群人:他们或响应和践行新时代的召唤,在前沿领域和基础研究上作出引领性贡献;或埋头攻克关键核心技术,破除经济社会发展瓶颈制约;或与疾病较量,护佑人民群众生命健康;或把科学讲成故事,提升公众科学素质······他们兢兢业业,成为我们这个时代值得“追”的科学之星。

为进一步宣传好科学家精神,讲好湖北科技工作者的鲜活故事,引领全省广大科技工作者奋进新征程、建功新时代,湖北省科协开展“荆楚科技工作者风采”系列展示活动,委托武汉科技报深入采访报道各地各行各业湖北优秀科技工作者代表的动人故事。

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荆楚科技工作者风采 | 李超顺:数字赋能让水电站运行“更安全”

41岁的华中科技大学教授李超顺,与大型水电机组打交道23年,见证了我国水电事业从“跟跑”、“并跑”到“领跑”的跨越式发展,他主要从事水电能源系统安全稳定运行方面的研究,发展了水电机组非线性动力学理论与方法,创新了水电机组智能控制与智能维护技术,为水电机组控制设备与运维系统的智能化转型提供了有力支撑。2024年,他荣获第十八届中国青年科技奖。

一项毕业设计 结缘水电“智慧”

在浙江仙居电站,中控室显示屏上实时显示着机组的相关情况,丝毫“风吹草动”都能实时展现。这便是李超顺教授带队研发的机组智能运维技术体系及装备的厉害之处,该系统能对机组进行健康评估和诊断。目前,由李超顺团队提供技术支撑的水电机组状态监测、评估与诊断系统产品已广泛应用于我国大中型水电站,相关装备和技术还出口到多个国家和地区。

李超顺与水电生产智能化“结缘”,始于2004年9月。2001年他本科就读于武汉大学热能与动力工程专业(水动方向),2004年9月,决定保研到华中科技大学继续深造的他,参与一项题目为《水轮机调速器仿真测试仪》毕业设计,主要负责水轮机调速系统的数字建模和仿真工作。

大型水电机组在投产前、检修后,都需要做具体测试,看调速器能否正常工作。“为了在调速器出厂前能对其进行测试,我就要把水电机组模型化、数字化,要组建一个装置来模拟‘水电机组’。”李超顺解释,此装置不光是在微处理器中数字模拟机组,还要有与调速器的物理交互,这种交互是通过信号、电量来产生的,“仿真测试的核心就是把水电机组相关系统数字化、模型化。”

2010年博士毕业后,李超顺留校任教。水轮机调速器仿真测试仪只是一个便携式设备,如何对大型水电机组运行状态进行实时监测和健康评估呢?这成为了他想要攻克的第二个难题。

实时监测大型水电机组的“健康”

水电在保障能源供应、优化能源结构、实现电力可持续发展,尤其在应对“双碳”目标等多方面发挥着不可替代的重要作用。大型水电机组作为核心水电能源准备,其安全稳定运行事关能源安全、枢纽安全与电网安全。同时,大型水电机组面临失稳机理描述难、多工况适应控制难、性能劣化规律刻画难等关键科学问题。

2014年,在江西洪屏抽水蓄能电站,李超顺教授开展了江西洪屏抽水蓄能电站调速系统仿真及性能测试与诊断关键技术研究,这是他的第一次尝试。“此研究是实时监测整个水电生产过程中需要测试的信号,并实时分析整体运行指标。”他回忆,核心是通过在线运行的数据去对建立的数字模型进行辨识和校验,“把状态监测与系统辨识结合、得到系统的高精度模型,再以此为基础做控制系统优化,在优化的过程中运用了很多智能化的算法,再利用这些优化的算法,我们去动态、实时地去优化整个机组的控制参数。”

数百次前往水电站现场调研,水电机组海量数据分析处理,计算机技术进行在线仿真······日复一日、年复一年,李超顺带领团队到湖南电科院开展水轮机组调节系统预测控制模型及优化控制策略研究,到华东勘测设计研究院开展抽水蓄能电站设备运行趋势分析、健康评价与故障诊断模型研究与系统研发,到中国长江电力股份有限公司开展白鹤滩电站调速器状态在线监测及故障诊断系统研发······2016年,李超顺破格晋升为教授,2019年入选国家高层次青年人才计划。

给年轻人“压重担”

单丝不成线,独木难成林。“良好的传承是科研事业取得大成的重要条件,所以做好教学工作与科研本身一样重要。”在李超顺看来,面对水电技术安全稳定运行的科技难题,一方面要大胆放手,给年轻人“压担子”,召集大家合力攻关;另一方面要帮助年轻人开阔国际视野,帮助他们把关技术方案。在这样的环境下,年轻人才会很快成长起来。

在李超顺指导下,2020级直博在校研究生陆雪顶在研究生期间,以第一作者或唯一通讯作者身份发表高水平论文7篇,其中中科院SCI一区TOP论文4篇,累计发表SCI/EI论文16篇,获得国际发明专利1项,国内发明专利3项,软著1项,参编教材1部,获2024年博士国家奖学金。

二十多年来,李超顺一直聚焦水电机组安全稳定运行技术展开科研,重点关注水电机组控制和水电机组状态监测及健康管理,取得了诸多成绩,其以第一作者或通讯作者身份发表SCI期刊论文100余篇,获授权发明专利60余项,获首届湖北省青年科技创新奖,牵头的成果获湖北省科技进步一等奖和长江科学技术奖一等奖。

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