基于软科学哲学思想的电网工程创新发展

李喜来 俞登科 李正良

软科学蕴含的哲学思想

软科学的“软”是相对于硬科学的“硬”而言的。硬科学即自然科学，主要研究客观物质世界的运动规律，而软科学则是自然科学与社会科学相互结合的交叉科学，是一门立足实践、面向决策并为决策提供支撑依据的综合性系统学科。

随着经济社会的快速发展，越来越多错综复杂的决策问题亟待解决，软科学研究的重要性日益凸显，已经逐渐成为科学技术体系中的重要部分。尽管软科学的发展受到重视，但是目前在电网工程中的应用研究仍十分欠缺。

与硬科学的哲学基础是“决定论”不同，软科学的哲学基础是“选择论”，强调了人的主动选择和创造，因此软科学的研究对象是“人—事物”系统，人作为系统的一部分，是包含在系统之中的。同时，为了给决策提供更好的支撑依据，我们就需要对该系统优化控制的理论和方法进行研究。

“人—事物”系统主要分为“人”“事物”和“人对事物的作用”三部分。“人”是主体，指人的参与和经验，可以认为“人”代表着专家知识和经验；“事物”是客体，分为“事”和“物”，从哲学的角度看，“事”具有时间属性，“物”具有空间属性，合二为一构成了事物的时空属性。对“事物”时空属性的逻辑归纳可以用数据表示，数据经加工后可成为信息，是信息的表现形式和载体。“人对事物的作用”指的是人对事物所产生的干预和组织，是人对事物组织方式的一种重构和再创造。系统的优化控制则是从全局角度对系统的主动把握，它是为了使系统能发挥更好的性能，对其进行的优化控制，从而维持长期高效的性能。

综上所言，专家知识和经验、数据和信息、事物组织方式的重构、性能控制和运行维护这四个方面构成了软科学哲学思想的核心。

电网工程的创新发展

时至今日，业界对电网工程本质属性和内涵的认识日趋加深，从电网的规划、设计、施工到运行维护，无不包含着人的主动参与和决策。而随着信息处理、组织架构等一系列新理论、新技术的不断涌现，电网工程也将进入一个崭新的发展阶段。笔者认为，以软科学所蕴含的哲学思想为指引，电网工程将会在以下四个方面得到更进一步的创新发展。

专家知识和经验：专家辅助决策系统

专家知识和经验是稀缺资源，是长期实践积累的宝贵财富，我们可以对其进行整合和深度挖掘，这对电网工程的决策尤为重要，专家辅助决策系统应运而生。专家辅助决策系统主要有两大功能：一是工程量预测，二是工程评价。

对于工程量预测而言，合理的预测方法至关重要，基于神经网络理论的研究为此提供了可能。然而针对多输入、多输出的非线性特征，仍需进一步对非线性神经网络加大研究力度，以期得到更精准的预测结果。

工程评价往往是定性的，如好、较好、一般等，均属于模糊概念，人类智慧可以高效地分析和处理这些模糊信息，用数学形式表达本质上就是模糊数学。工程评价结合模糊数学的发展，并将其融合应用于专家辅助决策系统，或将成为一个较主流的发展方向。

数据和信息：全生命周期概念和大数据技术

事物的时空属性决定了数据和信息具有随机性和多样性，并且均含有时间进程。随机性主要采用可靠度理论来描述，可靠度随时间的变化即时变可靠度；多样性则主要采用大数据来表达。

目前，对电网工程全生命周期的研究正逐渐成为一个热点。时变可靠度作为一个较理想的协调和控制参数，其理论将从广义和狭义上进一步深度融入电网工程中，并为全生命周期的研究提供切实可行的有效途径。同时，电网工程的复杂性必然将面对海量的数据和信息，对这些数据和信息进行采集、存储和处理就需要用到大数据技术，并由此建立有效的数据库。

事物组织方式的重构：区块链和三维数字化设计

事物组织方式即事物之间的相对关系。对事物组织方式的重构是一个事物相对关系再创造的过程，会形成多种变化形式，体现在电网工程中，将会有两个新的发展方向。

第一个发展方向是分布式微电网中的区块链技术。区块链指的是一系列区块按照时间历程所构成的链条，链条中每一个区块包含数条交易记录，且这些区块是分布式、去中心化的。这正好与分布式微电网的特点相契合，将区塊链的思想和技术拓展应用于微电网会成为一大研究热点。

第二个发展方向是电网工程的三维数字化设计。电网工程三维数字化设计的设想来自建筑行业BIM技术的蓬勃发展，强调了数字化、信息化和协调性，其组织方式从二维过渡到三维，且在具体建模形式上采用了自下而上的分层式。构建三维数字化设计行业标准体系，将其应用于电网工程的设计和管理是下一阶段研究的重点。

性能控制和运行维护：柔性直流、健康监测和维修加固

电网工程除本质安全以外，是否能有效调动并控制其良好性能也是需要重点关注的。同时，电网工程本身的构建不是目的，建成后的使用才是目的，这就离不开在其服役期间的运行维护。

柔性直流技术的发展就是性能控制的一个典型例子。与采用晶闸管的传统直流输电不同，柔性直流输电采用了全控型（开通与关断均可控）电力电子器件IGBT（绝缘栅双极型晶体管），具有系统反应速度快、可控性较好、运行方式灵活的特点。然而高电压、大功率和可靠性是其目前的掣肘和挑战，也是未来的研究重点。

电网工程在服役期间，势必会面临性能老化、弱化的情况。为了保证安全性和可靠性，最大限度地发挥功效，对其进行健康监测是很有必要的，且根据不同的监测结果，需要制定相应的维修加固策略。随着电网主网架结构的日趋建成，未来所面对的更多问题是对已建成电网的运行维护，而真正的核心难点在于选择关键、合理的控制和决策参数，并以此制定相对较优的维修加固策略。

结语

技术上的创新离不开哲学层面战略创新的宏观指引。作为一项复杂的系统工程，电网工程尤其需要从系统角度高屋建瓴，以哲学思想、战略思维推动技术创新。软科学哲学思想所包含的专家知识和经验、数据和信息、事物组织方式的重构、性能控制和运行维护四个方面对于促进电网工程的创新发展具有重要战略意义。需要强调的是，这四个方面并不是相互独立的，更多时候是相互耦合和相互作用的，因此会产生更多的变化形式。本文简单展望了电网工程中几个重要的发展方向，更多的推陈出新并将电网工程的发展推向更高的高度有赖于业界同人们的共同努力。