在2008年度國家自然科學獎的獲獎名單中，一個來自清華工科院系的項目在34項獲獎項目中頗為引人注意：這就是由清華大學電機系盧強院士領導的科研團隊所完成的項目——《電力大系統非線性控制學》。

盧強院士發言

    該項目創立了電力大系統非線性控制學科體系，解決了電力大系統中長期存在的非線性最優控制和非線性魯棒控制的理論難題，提出了我國電氣工程若干重大技術科學問題的控制方法。基于該理論突破的、具有自主知識產權的大型發電機組非線性勵磁控制器和水輪機調速非線性控制器也隨即問世，該類設備可提高功率輸送極限15%以上，既提高了系統的安全性，也具有顯著的經濟效益。由于其成果顯著的原始創新性和開拓性，使得該項目在國家自然科學獎評審時從眾多來自數理科學的科研成果中脫穎而出，獲此殊榮。

    該項目的帶領者盧強院士在電力系統非線性控制領域的杰出工作，使他成為國際上公認的該領域的開拓者和奠基人。2003年，由于他在最優控制領域的杰出貢獻，盧強當選為IEEEFellow，這是國際電氣與電子工程界的最高榮譽之一。2006年，更由于他在“非線性控制領域的顯著貢獻和非凡的世界影響”，盧強當選瑞典皇家工程科學院外籍院士。

    長達二十余年的研究歷程、二十余名清華師生的不懈追求——來之不易的獎勵的背后，不僅是對該課題重大科學意義和杰出學術水平的肯定，更是對研究者孜孜以求的科學精神的鼓勵和褒揚。

    “頂天立地”的奮進目標

    自1831年法拉第發現電磁感應定律、次年皮克西制造出世界上第一臺發電機以來，人類試圖駕馭電力系統的努力就從來沒有停止過。隨著現代科技的進步，人類對電力系統的依賴程度也達到了驚人的程度——頻率的一個閃動會在工廠里造成廢品，一次短暫停電造成的損失甚至不亞于一場大地震。如何保障電力系統的安全運行，成為現代社會面臨的一大科技問題。

    2003年8月14日，美國、加拿大互聯電網發生大規模停電。數據顯示，“8·14”停電對美國和加拿大國內生產總值造成的損失估計在每天250億到300億美元之間。

    2004年，盧強院士在接受《科技日報》采訪時說：“決不讓美、加大停電事故在我國重演。”

    盧強認為，這次特大事故的發生固然有其調度體制上的原因，但從科技角度看，則是美、加互聯電網本身缺乏防范災難性事故的實時自動調度控制系統所致。深究其原因，則是電力大系統的控制和調度方面的一系列重大科學問題至今尚未解決——由于電力系統內部和外部環境具有的復雜性、多樣性和諸多難以預料的因素，電力大系統天然就是高維復雜的非線性系統，這使得該系統的控制問題成為世界性難題。

    另外一方面，我國電網能耗較大，降低能耗勢在必行——如能在先進的優化運行理論指導下，僅將網損降低兩個百分點，則每年可節電400億度，約相當于年節煤2000萬噸并大大降低了相應的污染。

    為此，盧強帶領的科研團隊始終將實現電力大系統的安全與經濟綜合優化運行作為科研目標，著力探究電力大系統的控制理論。

    改革開放以來，在實現電力大系統的最優控制這一主旋律下，團隊的科研重點可分為三個階段：電力系統線性最優控制、考慮諸多復雜因素的非線性最優控制以及考慮外界干擾和內部不確定性的非線性魯棒控制。這三個階段在難度和高度上呈現層層遞進的關系，標識出研究者不懈攀登的足跡。

    縱觀團隊的科研思路，呈現出典型的“頂天立地”的特征：首先深入基層，了解電力工程界存在的問題，將關鍵性的工程問題進行科學抽象，提煉出理論問題，建立起相應的數學模型，然后采用嚴格的數學方法進行分析、求解。盧強從不把所取得的理論成果看成研究的終點，而是將其視為另一個起點——理論的結果最終還要“立地”，要研制出裝備，創造出效益。

    “頂天立地”的科研目標產生的，是新的學科理論及其向現實生產力轉化的成果。盧強帶領科研團隊在《電力大系統非線性控制學》的科研攻關中，出版專著3部（含1部英文專著），發表的SCI收錄論文他引200余次，其中不乏該領域內的開創性代表作；中文核心期刊他引2500余次。傳統工程學科領域的科研能夠取得如此突出的學術成就的，并不多見。

    同時，該項目的成果在實際應用中也展現出美好的前景：根據所創立理論并在國內電力企業的大力支持下，研制成功了大型發電機組非線性勵磁控制工業裝置，以及面向三峽電站的大型水輪發電機組水門開度非線性控制器樣機和超導儲能非線性控制實驗裝置。其中非線性勵磁控制裝置已正式投入東北白山電廠30萬千瓦機組運行，驗證了理論的正確性并取得了顯著安全和經濟效益，突破了美國通用電氣公司的常規勵磁控制對我國發電行業的長期壟斷。

    在盧強的帶領下，科研團隊踐行著“用最新、最先進的理論和方法來解決人類需要但尚未解決的問題”的科研準則。

    嚴謹求真的科學