擁抱我們需要的未來
麻省理工學院斯隆教授孫安迪致力於改善電網，使其能夠更好地利用可再生能源
來源:MIT NEWS
當你想像麻省理工學院的博士生一起學習小型博士課程時，你可能不會想像他們去課堂實地考察。但有時它確實會發生，其中一次旅行改變了孫安迪的職業生涯。
如今，Sun是麻省理工學院斯隆管理學院的教師，也是將可再生能源整合到電網中的全球領先專家。早在2007年，Sun還是一名具有多元化學術背景的運籌學博士候選人：他學習過電氣工程，量子計算和模擬計算，但仍在尋找涉及能源的博士研究課題。
有一天，作為客座教授伊格納西奧·J·佩雷斯·阿里亞加（Ignacio J. Pérez Arriaga）教授的研究生能源課程的一部分，學生們參觀了ISO-New England的總部，該組織負責運營新英格蘭的整個電網和批發電力市場。突然，它擊中了太陽。他對工程的理解，用於設計和優化計算系統，可以應用於整個電網，包括其所有連接，電路和效率需求。
“美國大陸的電網由兩個主要的互連組成，西部互連，東部互連，以及一個小型互連，德克薩斯電網，”孫 說。“在每個互連中，電網本質上都是一台大機器。它由數萬英里的輸電線路、數千台發電機和消費者連接，如果有任何不同步，系統可能會崩潰。這是最複雜的工程系統之一。
就這樣，孫安迪有了他想要追求的課題。“這就是我進入這個領域的方式，”他說。“實地考察一下。”
孫安迪幾乎沒有回頭。他發表了數十篇關於優化間歇性可再生能源通過電網的流動的論文，這是電網運營商的一個主要實際問題，同時也廣泛思考了電網的未來形式以及使幾乎所有能源都可再生的過程。孫安迪於2022年重新加入麻省理工學院，擔任Iberdrola-Avangrid電力系統副教授，同時也是運籌學副教授，他強調了快速轉向可再生能源的緊迫性。
“我們能源系統的脫碳是根本，”孫說。“它會改變很多事情，因為它必須改變。我們沒有太多時間到達那裡。二十年，三十年是我們必須完成很多事情的視窗。如果你考慮需要投資多少錢，實際上並沒有那麼多。我們應該擁抱我們必須走向的未來。
成功的運營
出乎意料的是，孫安迪成為電網專家的旅程受到他高等教育各個階段的影響。孫安迪在中國長大，2003年獲得北京清華大學電子工程學士學位。然後他搬到麻省理工學院，以研究生的身份加入媒體實驗室。孫安迪打算研究量子計算，但開始為Neil Gershenfeld教授研究模擬計算機電路設計，Neil Gershenfeld教授的世界觀影響了孫安迪。
“他對優化在事物中非常重要有遠見，”孫說。“我以前從未聽說過優化。”
為了瞭解更多，孫安迪開始參加麻省理工學院的運籌學課程。“我真的很喜歡它，尤其是運籌研究中心的Robert Freund教授的非線性優化課程，”他回憶道。
孫安迪非常喜歡它，一段時間後，由於弗洛因德的指導，他加入了麻省理工學院的運籌學博士課程。後來，他開始與麻省理工學院斯隆教授迪米特裡·伯西馬斯（Dimitri Bertsimas）合作，他是該領域的領軍人物。儘管如此，孫先生還沒有完全確定他想在運籌學中關注什麼。考慮到孫的工程技能，Bertsimas建議孫安迪尋找與能源相關的研究課題。
“當時他不是能源專家，但他知道那裡存在重要問題，並鼓勵我繼續學習，”孫安迪說。
就這樣，2007年的一天，孫安迪來到了ISO-新英格蘭總部，終於知道自己想學什麼，並迅速找到機會開始向該組織的電力市場專家學習。到2011年，孫安迪已經完成了麻省理工學院的博士論文。部分基於ISO-新英格蘭數據，該論文提出了新的模型，以更有效地將可再生能源整合到電網中;構建了一些網格運營商可以使用的新建模工具;並開發了一種將公平的短期能源拍賣添加到高效電網系統中的方法。
孫安迪處理的核心問題是，與其他一些電力來源不同，可再生能源往往是間歇性的，隨著時間的推移以不均勻的模式發電。對於電網運營商來說，這不是一個不可克服的問題，但它確實需要一些新的方法。孫安迪撰寫的許多論文都集中在如何越來越多地利用間歇性能源，同時確保電網當前的功能水準保持不變。這也是他 2021 年與安東尼奧·J·康尼霍合著的《電能系統中的穩健優化》一書的重點。
“我研究的一個主要主題是如何實現可再生能源的整合，並仍然可靠地運行系統，”孫說。“你必須保持供需平衡。這需要許多操作的時間尺度，從數十年的計劃到月度或年度維護，再到日常操作，再到每一秒。我在所有這些時間尺度上研究問題。
“我坐在電力工程和運籌學之間的介面上，”孫說。“我不是電力工程師，但我坐在這個邊界上，我將優化中的問題作為我的動力。
文化轉變
孫安迪出現在麻省理工學院校園代表了某種意義上的回歸。在麻省理工學院獲得博士學位後，孫安迪在IBM的Thomas J. Watson研究中心做了一年的博士後，然後加入了喬治亞理工學院的教職員工，在那裡他待了十年。他於2022年1月返回研究所。
“我對回到麻省理工學院的機會感到非常興奮，”孫說。“麻省理工學院能源計劃是一個充滿活力的地方，許多人聚集在一起研究能源。我坐在斯隆，但麻省理工學院的一個非常強項是，在制度上沒有太多障礙。我非常期待與來自工程、斯龍以及世界各地的同事一起工作，向前邁進。我們正朝著正確的方向前進，很多人齊心協力打破傳統的學術界限。
不過，孫安迪警告說，有些人可能低估了未來挑戰的嚴重性以及現在實施變革的必要性。電網中的資產使用壽命長，持續數十年。這意味著現在做出的投資決策可能會影響一代人使用多少清潔能源。
“我們談論的是一個短時間線，改變一些像社會如何從根本上用能源為自己供電這樣巨大的事情，”孫說。其中很多必須來自我們今天擁有的技術。可再生能源正變得越來越好，越來越便宜，因此它們的使用必須增加。
這意味著更多的人需要致力於如何將可再生能源部署和整合到日常生活中，包括電網、交通等。孫安迪希望人們能夠越來越認識到能源是研究和應用工作的巨大增長領域。例如，當麻省理工學院校長莎莉·科恩布魯斯（Sally Kornbluth）在今年5月1日發表就職演說時，她強調應對氣候危機是她的首要任務，孫安迪注意到了這一點並表示讚賞。
“我認為最重要的是文化，”孫說。“把氣候問題帶到前台，創造一個平臺，鼓勵人們走到一起，在這個問題上努力。
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