刘明波 - 华南理工大学

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华南理工大学电力学院
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个人简介

刘明波，电力系统智能化调度与控制学科团队负责人(2007)。主持973项目课题1项、863计划课题子任务1项、国家自然科学基金面上项目4项、省部级项目3项及企业横向科技项目50余项。出版专著4本（科学出版社2本，中国电力出版社2本）和标准2本，发表论文300余篇(SCI收录50余篇)，申请发明专利80余项（授权20余项），获软件著作权 2 项，获广东省科技进步三等奖2项（分别排名第一和第十二），中国电力科学技术进步三等奖1项（排名第六），中国南方电网有限责任公司一等奖1项（排名第六）、二等奖1项（排名第第十四）、三等奖1项（排名第三）。主讲《电力系统分析》（本科）、《大电网最优潮流计算》（硕士生，工程博士）等课程，培养博士后5名，博士24名，硕士100余名，有1名研究生获校长奖学金、3名研究生获国家奖学金、1名研究生获校优秀硕士论文奖、1名研究生获广东省优秀共青团员称号。2002年获中国电力教育协会电力教育基金管理委员会许继奖教金“教育优秀二等奖”；2010年获校大洋电机奖教基金专项奖；2012年获我校第四届“我最喜爱的导师”称号。工作经历 1992年7月毕业分配到华南理工大学任教至今。2000年12月-2001年7月、2001年12月-2002年3月在香港城市大学做访问副研究员；2006年3月-2007年2月在滑铁卢大学做访问学者（国家公派）。教育经历 1985年、1988年和1992年分别在华中科技大学、哈尔滨工业大学和清华大学获学士、硕士和博士学位。获奖、荣誉称号（一）教学奖励 [1] 2002年获中国电力教育协会电力教育基金管理委员会许继奖教金“教育优秀二等奖”. [2] 2010年获校大洋电机奖教基金专项奖. [3] 2012年获我校第四届“我最喜爱的导师”称号. （二）科技奖励 [1] 广东电网的线损理论计算及管理系统开发，广东省科技进步三等奖（排名第一，刘明波，陈海涵，高兴华，邓昌辉，潘璠，程启诚，王奇，赵维兴），2010；2001年-现在，该成果在广东电网年度理论线损计算中应用，2006年获中国南方电网有限责任公司科技进步三等奖. [2] 架空线路最大载流量的研究，广东省科技进步三等奖（排名第十二，郑晓光，林火华，钟清，马辉，彭向阳，刘巍，程启诚，林声宏，周华敏，叶刚健，陈晓国，刘明波，李展鹏，缪楠林），2007. [3] 含大规模新能源的交直流互联大电网智能运行与柔性控制关键技术，中国南方电网有限责任公司科技进步一等奖(排名第六，赵建宁，曾勇刚，蔡泽祥，张昆，钱海，刘明波，吕金壮，门锟，王奇，王朝硕，李鹏，张胜慧，涂亮，常安，张晗)，2016. 同年获中国电力科学技术进步三等奖. [4] 广东电网无功电压调控适配分析与安全评价研究，中国南方电网有限责任公司科技进步二等奖(排名第十四，杨银国，李力，辛拓，温柏坚，李剑辉，林建熙，吴国炳，钱峰，易杨，谭伟，张勇军，林舜江，郭文鑫，刘明波，蔡泽祥，黄凯，杨雄平，李爱民)，2013. 在大电网最优潮流计算领域，主要从事静态无功优化、动态无功优化、稳定约束最优潮流、大电网分解协调优化等方面的研究。出版专著《大电网最优潮流计算》，被中国电力百科全书（第三版）电力系统卷“最优潮流”条目列为三本参考书目之一；提出求解交直流互联大电网多目标最优潮流问题的分段规格化法平面约束法以及求解含离散控制的静态无功优化和动态无功优化算法，在《IEEE Transactions on Power Systems》等期刊发表；论文“Reactive power and voltage control in distribution systems with limited switching operations (IEEE Transactions on Power Systems, 2009)”被引118次，“An extended nonlinear primal-dual interior-point algorithm for reactive-power optimization of large-scale power systems with discrete control variables (IEEE Transactions on Power Systems, 2002)”被引191次。在线损理论计算、软件开发及工程应用方面，出版两本专著《线损理论计算原理及应用》和《线损理论计算软件从入门到精通》；研发线损理论计算与管理系统，自2001年起在广东电网年度理论线损计算中获得应用；制订两个中国南方电网有限责任公司企业标准《线损理论计算技术标准(试行)》和《线损理论计算软件技术标准(试行)》；获广东省科技进步三等奖和中国南方电网有限责任公司科技进步三等奖。在电力系统电压稳定分析与控制领域，主要从事静态电压稳定、中长期电压稳定和暂态电压稳定等方面的研究。出版专著《电力系统电压稳定分析与控制方法》；开发广东电网电压调控安全评估系统，获中国南方电网有限责任公司科技进步二等奖；针对动态无功源优化配置问题，构建多故障集下的短期电压安全和功角稳定约束的多目标混合整数动态优化模型，提出简化广域规格化法平面约束法和凸松弛算法分别处理三目标优化和整数变量的STATCOM安装地点，避免整数变量的组合爆炸问题，在《IEEE Transactions on Power Systems》等期刊发表；进一步借鉴凸松弛动态优化思想，动态化构建主动配电网最优运行模型，创造性地将混合整数优化和动态优化有机结合，采用混合整数动态优化模型描述一天24小时的最优运行问题，该模型将负荷和分布式发电的出力描述为连续光滑的轨迹，旨在为主动配电网提供最优的连续光滑调度轨迹。在实际工程中，离散控制装置需要被限制一天24小时的调节/切换次数，表现为绝对值不等式约束，极大增加了混合整数动态优化模型的求解难度，采用凸松弛算法实现混合整数动态优化模型关于整数变量的简化凸转换和紧松弛，在《IEEE Transactions on Smart Grid》发表。在高比例可再生能源电力系统优化调度与控制领域，主要从事交直流互联大电网、主动配网、多微网系统和输配一体化大系统的智能化调度与控制等方面的研究。提出针对不同通讯方式求解大规模电力系统和主动配电系统最优潮流问题的分散式内点法、具备即插即用特性的求解含多微电网主动配电系统最优潮流的分散式鞍点动态方法，分别在《IEEE Transactions on Power Systems》、《IEEE Transactions on Smart Grid》和《Applied Energy》等期刊发表；研发交直流互联大电网智能优化调度系统，该系统计算规模覆盖跨省区交流输电通道8条和直流输电流通道9条及以上，电网节点数达到15000个节点及以上，计算速度满足5分钟滚动一次，获得中国南方电网有限责任公司科技进步一等奖和中国电力科学技术进步三等奖。在高性能计算研究方面，主要从事静态无功优化、动态无功优化、交流潮流约束机组组合、随机经济调度等的并行算法研究。采用内嵌离散惩罚非线性原对偶内点法求解无功优化问题，利用GPU实现线性修正方程的并行求解，在某实际2212节点系统上的加速比达到近30倍，成果在《电工技术学报》发表；针对某省级含风电接入的电力系统动态经济调度问题，当风电误差场景数为1000时，变量数、不等式约束数目和等式约束数目分别为16432417、49686238和99101，提出基于场景解耦和异步迭代的并行算法，在DELL刀片计算机（16个刀片32个CPU）上完成测试，需花费2.152小时，成果在《IEEE Transactions on Sustainable Energy》发表。在电力市场领域，主要从事新能源、碳排放权、储能、分布式发电和需求响应的市场化交易机制以及含高比例分布式能源电力系统输配协调优化等方面的研究。提出考虑碳排放权约束的电力系统两阶段节点电价计算方法，在《Energies》发表；提出城际客运公司参与电能量和备用市场的双层优化模型，在《International Journal of Electrical Power and Energy Systems》发表；撰写《广东绿证交易实施细则》、《广东风电市场化交易规则（全周期）》、《广东光伏市场化交易规则（全周期）》、《广东碳排放权市场期货交易实施细则》及《广东需求响应市场化交易实施细则》建议稿，采用Java+Matlab+GAMS完成仿真软件，实现绿色能源市场化交易、电力碳排放权市场化交易、源-网-荷-储的市场化互补消纳、需求响应市场化交易四大核心算法模块；结合我国电力市场发展及分布式能源广泛应用的客观需求，围绕集中市场、集中市场和本地市场共存、输配统一市场条件，设计可能的输配协调架构及分布式能源参与市场的交易流程；面向电能量市场和调频辅助服务市场，建立多种类型的输配协调优化模型；提出不同类型的高效优化算法，突破优化计算瓶颈。在综合能源系统研究方面，主要从事电解水装置的运行特性与数学建模、风电制氢P2G设备与CO2热电储能联合能源系统运行优化、考虑制氢效率变化的综合能源系统氢储能最优配置等方面的研究，提出基于电转气与二氧化碳热电储能联合运行机理模型的多能源系统优化方法，在《Energy》发表。科研项目主持973项目课题1项、863计划课题子任务1项、国家自然科学基金面上项目4项、省部级项目3项及企业横向科技项目50余项。纵向科技项目： [1] 市场环境下含高比例分布式能源电力系统输配协调优化理论与方法(52077083)，国家自然科学基金面上项目，2021.01-2024.12. [2] 源-网-荷协同的智能电网能量管理与运行控制基础研究－特性各异电源及负荷的能量互补协同优化调控(2013CB228205)，973项目课题，2013.1-2017.12. (结题评价为优秀) [3] 基于多目标最优控制原理的暂态电压安全紧急控制(51277078)，国家自然科学基金面上项目，2013.01-2016.12. [4] 含大规模新能源的交直流互联大电网智能运行与柔性控制关键技术－交直流互联大电网智能优化调度技术(2012AA050209)，863课题子任务，2012.4-2015.5. [5] 最优协调电压控制及其增强长期电压稳定性研究(50777021)，国家自然科学基金面上项目，2008.01-2010.12. (结题评价为较好) [6] 电力系统动态无功优化调度的理论与算法(50277013)，国家自然科学基金面上项目，2003.01-2005.12.(结题评价为优秀) [7] MW级多能源互补分布式发电微电网关键技术研究与示范(2010A090200065)，广东省省部产学研结合项目，2010.3-2012.3. [8] 最优协调电压紧急控制的间接动态优化算法研究，教育部留学人员科研启动基金项目，2009.01-2010.9. [9] 城市电网的全局离散无功优化及分布式电压质量控制(011648)，广东省自然科学基金项目，2002.01-2003.12. 总数约50余项，代表性横向科技项目如下： [1] 基于电力现货交易的各类机组最优发电组合与检修安排的决策方法研究及应用，贵州电网有限责任公司电力调度控制中心科技项目，2020.09-2021.12. [2] 基于多元主体的全周期电能量市场设计与交易新方法研究项目——源-网-荷-储的市场化互补消纳机制与交易品种设计研究，广东电力交易中心有限责任公司，2018.08-2020.09. [3] 兴丰微电网建模仿真及控制策略、电压、频率稳定技术研究，广州环保投资集团有限公司，2017.10-2018.10. [4] 多种太阳能发电技术路径及其与电网协调发展研究，河北省电力公司，2012.09-2014.12. [5] 气温与降温负荷相关性研究，广东电网公司电力调度控制中心，2013.12-2014.12. [6] 直流融冰兼SVC装置经济运行研究，南方电网超高压输电公司检修试验中心，2011.7-合同期满. [7] 节能发电调度环境下的广东电网经济调度相关理论研究专题二:调峰模型研究，广东省电力调度中心，2011.6-2011.12. [8] 南方电网主通道线损优化支持系统，南方电网超高压输电公司，2011.07-2011.12. [9] 广东电网电压调控安全评估系统，广东省电力调度中心，2010.05-2011.12. [10] 基于SCADA实时数据的惠州电网分析与辅助决策支持系统，广东电网公司惠州供电局，2010.7-2011.6. [11] FACTS、(特)高压直流输电系统间的负交互影响及FACTS闭锁退出时的应对策略研究，南方电网超高压输电公司检修试验中心， 2010.08-2011.12. [12] 中国南方电网公司线损理论计算技术标准编制及软件开发，广东省电力工业局试验研究所，2007.07-2007.12. [13] 提高广东电网输电线路传输能力的研究，广东省电力工业局试验研究所，2007.10-2008.08. 出版专著和教材 [1] 刘明波，林舜江，谢敏著.电力系统电压稳定分析与控制方法，科学出版社，54万字，2017. [2] 刘明波，谢敏，赵维兴著.大电网最优潮流计算，科学出版社，51万字，2010. [3] 陈海涵，刘明波等著.线损理论计算原理及应用，中国电力出版社，2009. [4] 刘明波，陈海涵等著.线损理论计算软件从入门到精通，中国电力出版社，2009. [5] 吴琼，陈海涵，高新华，刘明波，刘映尚，张文峰，邱野，陈炯聪，程启诚，林声宏，余南华，谢敏，代仕勇，李贻凯，陈灿旭.中国南方电网有限责任公司企业标准《线损理论计算技术标准(试行)》Q/CSG11301-2008. [6] 吴琼，陈海涵，高新华，刘明波，刘映尚，张文峰，邱野，陈炯聪，程启诚，林声宏，余南华，谢敏，代仕勇，李贻凯，陈灿旭.中国南方电网有限责任公司企业标准《线损理论计算软件技术标准(试行)》Q/CSG11302-2008. 科研创新软件著作权授权2项；申请发明专利80余项，授权20余项 [1] 广东电网公司，华南理工大学.线损理论计算与管理系统V3.0，计算机软件著作权登记证书号– 2010SR012453，2010. [2] 广东电网公司电力调度控制中心，华南理工大学.广东电网电压调控安全评估系统 V1.0，计算机软件著作权登记证书号–2012SR115941，2012. [3] 刘明波，郑佳滨，陆文甜，王志军，谢敏，朱建全. 一种求解含离散控制电力系统无功优化的分解方法，2020.9.4，发明专利，ZL201710798922.5. [4] 刘明波，赵文猛，朱建全，林舜江，谢敏. 一种多区域电力系统完全分散式动态经济调度方法，2017.10.31, 发明专利，ZL201510446882.9. [5] 林舜江, 陆文甜, 刘明波, 杨柳青，赵建宁，吕金壮. 具有风电场的交直流互联大电网网省调度方法及装置，2017.02.15，发明专利, ZL201410021394.9 . [6] 林舜江, 陆文甜, 刘明波, 谢敏，朱建全. 交直流并联输电通道功率优化分配方法和系统，2018.08.03，发明专利, ZL201510197832.1. [7] 杨银国，刘明波，袁康龙，温柏坚，林舜江，李剑辉，李力，吴国炳，辛拓. 二级电压控制方法和装置，2014.11.19，发明专利，ZL201210127272.9. [8] 刘明波，李婷，谢敏，赵建宁. 在线可变权重的多目标混合整数协调二级电压的控制方法，2014.12.17，发明专利，ZL201210375387.X. [9] 杨银国，刘明波，欧阳逸风，温柏坚，林舜江，李剑辉，李力，吴国炳，辛拓. 实现控制发电机无功出力均匀的二级电压控制方法，2015.3.18，发明专利，ZL201210168733.7. [10] 谢敏，何智文，刘明波，梁敬成，谌军. 一种大规模交直流电力系统的动态无功优化方法，2014.12.17，发明专利，ZL201210401607.1. [11] 林舜江，杨柳青，刘明波，赵建宁. 一种基于区间潮流的变电站电压无功控制方法和系统，2014.12.17，发明专利，ZL201210394184.5. [12] 董萍，徐良德，刘明波，赵建宁，刘相枪，王朝硕，田应富. 多目标多站点无功协调控制方法，2014.09.03，发明专利，ZL201210339605.4. [13] 刘志文，夏文波，刘明波，陈志刚，孙浩，张磊．一种基于复合储能的微电网平滑切换控制方法，2015.01.21，发明专利，ZL201210312921.2. [14] 刘志文，夏文波，刘明波，陈志刚，孙浩，张磊. 一种基于分布式电源自组网策略的微电网供电恢复方法，2015.9.16，发明专利，ZL201310357441.2. 教学活动主讲《电力系统分析》（本科）、《大电网最优潮流计算》（硕士生，工程博士）等课程。指导学生情况培养博士生24名，博士后5名，硕士研究生100余名，有1名研究生获校长奖学金、3名研究生获国家奖学金、1名研究生获校优秀硕士论文奖、1名研究生获广东省优秀共青团员。我的团队团队成员：刘明波教授，谢敏副教授，董萍副教授，林舜江副研究员，朱建全副教授。高性能计算平台： 1、DELL 刀片计算机(16个刀片，32个CPU)。 2、IBM高性能计算服务器(8个CPU)。 3、CPU+GPU工作站，CPU：英特尔® 至强® 处理器 E5-2643 v4 (六核十二线程 3.4GHz)，GPU:：技嘉AORUS GTX 1080Ti WATERFORCE Xtreme Edition。 4、支持256个线程分布式计算的Matlab软件。 5、通用代数建模型系统GMAS，配置8个求解器，如 CPLEX, GUROBI, MOSEK,CONOPT, MINOS, SNOPT, SBB, BARON, DICOPT，支持多用户数学优化计算。 6、PSCAD/EMTDC, DIgSILENT, Origin, BPA计算软件包。

研究领域

电力系统调度与控制，高性能计算，电力市场，综合能源系统。主要代表性成果如下：

近期论文

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[1] Zhijun Shen, Mingbo Liu, Lixin Xu*, Wentian Lu. Bi-level mixed-integer linear programming algorithm for evaluating the impact of load-redistribution attacks on Volt-VAR optimization in high- and medium-voltage distribution systems[J]. International Journal of Electrical Power and Energy Systems, 2021, 128:106683. [2] Ying Cheng, Mingbo Liu*, Honglin Chen, Ziwei Yang.Optimization of multi-carrier energy system based on new operation mechanism modelling of power-to-gas integrated with CO2-based electrothermal energy storage[J]. Energy, 2021,216:119269. [3] Chong Tang, Mingbo Liu*, Min Xie, Ping Dong, Jianquan Zhu, Shunjing Lin. A single-leader and multiple-follower stackelberg model for the look-ahead dispatch of plug-in electric buses in multiple microgrids[J]. Energy, 2021,214:118929. [4] Zhilin Lu, Mingbo Liu, Chong Tang, Wentian Lu*. Operational scheduling of intercity passenger transportation company participating in energy and reserve markets[J]. International Journal of Electrical Power and Energy Systems, 2021, 125:106541. [5] Wentian Lu, Qinkai Liu, Mingbo Liu*,Kanglong Yuan. Cournot-model-based coordinated secondary voltage control considering reactive power coupling among multiple zones[J]. International Journal of Electrical Power and Energy Systems, 2021,125:106470. [6] Wentian Lu, Mingbo Liu*, Qingkai Liu. Increment-exchange-based decentralized multi-objective optimal power flow for active distribution grids[J]. IEEE Systems Journal,2020,14(3):3695-3704. [7] Kaijun Xie, Mingbo Liu, Wentian Lu*. Increment-correction method for online distributed optimisation in distribution networks with extra-high DER integration[J]. IET Renewable Power Generation, 2020, 14(11):1933 -1945. [8] Honglin Chen, Mingbo Liu*, Yingqi Liu, Shunjiang Lin, Zhibin Yang. Partial surrogate cuts method for network-constrained optimal scheduling of multi-carrier energy systems with demand response[J]. Energy, 2020,196: 117119. [9] Jiexuan Wu, Mingbo Liu, Wentian Lu*. Measurement-based online distributed optimization of networked distributed energy resources[J]. International Journal of Electrical Power and Energy Systems, 2020, 117:105703. [10] Chong Tang, Mingbo Liu*, Qingkai Liu, Ping Dong. A per-node granularity decentralized optimal power flow for radial distribution networks with PV and EV integration[J]. International Journal of Electrical Power and Energy Systems, 2020, 116:105513. [11] Chong Tang, Mingbo Liu*, Yue Dai, Zhijun Wang, Min Xie. Decentralized saddle-point dynamics solution for optimal power flow of distribution system with multi-microgrids[J]. Applied Energy, 2019, 252:113361. [12] Zhilin Lu, Mingbo Liu, Wentian Lu*, Zhuoming Deng. Stochastic optimization of economic dispatch with wind and photovoltaic energy using the nested sparse grid-based stochastic collocation method[J]. IEEE Access,2019, 7:91827-91837. [13] Honglin Chen, Mingbo Liu*, Ying Cheng, Shunjiang Lin. Modeling of unit commitment with AC power flow constraints through semi-continuous variables[J]. IEEE Access, 2019, 7:52015-52023. [14] Wentian Lu, Mingbo Liu*,Shunjiang Lin, Licheng Li. Incremental-oriented ADMM for distributed optimal power flow with discrete variables in distribution networks[J]. IEEE Transactions on Smart Grid, 2019,10(6):6320-6331. [15] Zhijun Shen, Mingbo Liu, Wentian Lu*, Shunjiang Lin. Coordinated decentralized reactive power optimization of multi-area power systems with discrete variables based on the alternating direction method of multipliers and Ward equivalence[J]. International Journal of Electrical Power and Energy Systems, 2019, 106:266-273. [16] Zhuoming Deng, Mingbo Liu*, Honglin Chen, Wentian Lu, Ping Dong. Optimal scheduling of active distribution networks with limited switching operations using mixed-integer dynamic optimization[J]. IEEE Transactions on Smart Grid, 2019,10(4):4221-4234. [17] Zhuoming Deng*, Mingbo Liu, Yifeng Ouyang, Shunjiang Lin, Min Xie. Multi-objective mixed-integer dynamic optimization method applied to optimal allocation of dynamic var sources of power systems[J]. IEEE Transactions on Power Systems, 2018,33(2):1683-1697. [18] Wentian Lu*, Mingbo Liu, Shunjiang Lin, Licheng Li. Fully decentralized optimal power flow of multi-area interconnected power systems based on distributed interior point method[J]. IEEE Transactions on Power Systems, 2018,33(1):901-910. [19] Jiabin Zheng, Mingbo Liu*, Wentian Lu, Min Xie, Jianquan Zhu. Extended ADMMs for RPO of large-scale power systems with discrete controls[J]. IET Generation, Transmission & Distribution, 2018, 12(11):2624-2632. [20] Shunjiang Lin*, Mingbo Liu, Qifeng Li, Wentian Lu, Yuan Yan, Cuiping Liu. Normalized normal constraint algorithm applied to multi-objective security-constrained optimal generation dispatch of large-scale power systems with wind farms and pumped-storage hydroelectric stations[J]. IET Generation, Transmission & Distribution, 2017, 11(6):1539-1548. [21] Wenmeng Zhao*, Mingbo Liu, Jianquan Zhu, Licheng Li. Fully decentralised multi-area dynamic economic dispatch for large-scale power systems via cutting plane consensus[J]. IET Generation, Transmission & Distribution, 2016, 10(10):2486-2495. [22] Yimu Fu*, Mingbo Liu, Licheng Li. Multiobjective stochastic economic dispatch with variable wind generation using scenario-based decomposition and asynchronous block iteration[J]. IEEE Transactions on Sustainable Energy, 2016, 7(1):139-149. [23] Qing Li*, Mingbo Liu, Huiye Liu. Piecewise normalized normal constraint method applied to minimization of voltage deviation and active power loss in ac/dc hybrid power system[J]. 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学术兼职

电力学院执行院长(2010-2012)和副院长(2003-2009)，中国电机工程学会荣誉理事(2019-)，中国电机工程学会理事(2009-2019)，广东省电机工程学会副理事长(2011-2015)，广东省能源研究会副理事长(2012-)，广州市能源学会副理事长(2010-)，IEEE Power and Energy Society- Guangzhou Chapter副主席(2016-2019)；国内知名期刊编委：《电力系统自动化》(2017-)、《电网技术》(2020-)、《电力设备自动化》(2017-)、《电力系统保护与控制》(2010-)和《广东电力》(2010-)。

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