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争做能源领域标兵 保障发电高效安全——记上海电力大学人工智能学部钱虹教授

争做能源领域标兵 保障发电高效安全——记上海电力大学人工智能学部钱虹教授
2026-05-09 14:22:47 来源:今日热点网

在“双碳”目标引领的能源革命浪潮下,我国电力工业正经历着前所未有的深刻变革,我国能源产业正向着数字化、智能化、自主化方向加速迈进,从核电站的“神经中枢”仪控系统自主化,到火电厂的节能减排智能化升级,再到应对新能源大规模接入的调控挑战,保障庞大电力系统的高效、安全运行,成为关乎国计民生的重大课题。上海电力大学自动化工程学院钱虹教授,作为长期深耕于此的学者,她深知,无论是核岛深处的反应性控制,还是电网侧火电机组的灵活调峰,其背后都系于同一个核心——智能控制。

这位从研数十载的“巾帼”科学家,以实际行动践行着“争做一个保障电力高效安全运行,精准化控制的一线尖兵”的铮铮誓言。她的研究覆盖了流程工业先进控制与人工智能、电站控制技术、故障诊断技术等关键方向。迄今主持上海市科学委员会项目、大型电力能源企业重大科技项目20余项,从核电仪控的自主化到火电设备的智能化预警,将智能化的种子播撒到火电、新能源等多个发电领域,授权发明专利18件。其多项科研成果在多种类型电站中得到成功应用并取得显著成效,更以产学研深度融合的创新模式培育创新人才,为我国电力行业注入了强劲动能。

扎根能源智控阵地智控电站突破瓶颈

如果将发电站比作人体,那么控制系统的优劣,直接决定了这颗“心脏”能否强劲、稳定地跳动。在很长一段时间里,我国火电的控制逻辑相对粗放,而核电的核心控制系统更是长期依赖进口。钱虹的研究,正是要攻克这些“卡脖子”的痛点与难点。

钱虹始终紧盯行业最紧迫的技术需求,以火电智能控制系统研究为核心阵地,一步步破解传统能源控制的桎梏,同时深耕核电仪控技术,打造核电安全运行的“智慧屏障”,用硬核技术打破国外垄断、填补国内空白。

火电作为我国电力供应主力,传统控制模式存在诸多短板:高压加热器独立控制导致端差不可控、冷源损失严重,机组深度调峰下旋转设备故障频发、运维难度陡增,烟气排放超标、热能利用率低等难题长期制约行业提质增效。面对这些行业共性痛点,钱虹教授带领团队深耕细研,构建起“机理+数据”双驱动的智能控制体系,打造了一系列覆盖火电全流程的智能控制成果,彻底改写了火电传统控制的低效格局。

在火电机组节能增效领域,钱虹牵头研发的回热系统智能节能控制方法,直击传统高压加热器控制的核心痛点。以往火电机组回热系统各加热器相互耦合,端差长期处于不可控状态,不仅造成大量冷源损失,还拉低给水温度、增加供电煤耗,成为火电节能降耗的拦路虎。钱虹教授另辟蹊径,创新采用物理和数据双驱动模式,搭建回热系统经济性模型,通过人工智能算法实现系统全局寻优,攻克了加热器耦合控制的行业难题。该技术可精准实现各高压加热器端差可控,有效提升锅炉给水温度,单台660MW机组年节约标准煤超1200吨,降低供电煤耗0.4g/kwh,让火电节能降耗迈出实质性步伐。同时,她牵头完成的火电机组宽负荷优化控制系统,适配新能源并网下的深度调峰需求,解决了多变量耦合导致的能源利用效率低下问题,让火电机组在灵活调峰的同时保持高效运行。

针对火电厂旋转设备运维的痛点,钱虹联合国能神皖分公司旗下电厂,研发出火电厂泵与风机以及汽轮发电机组智能预警系统,这一成果经中国电机工程学会鉴定,达到国际领先水平。火电机组深度调峰过程中,风机、循环泵、汽轮发电机等核心设备长期处于变负荷运行状态,振动异常、机械磨损、热疲劳等问题频发,传统单一参数监测无法实现早期预警,极易引发停机事故造成重大经济损失。钱虹教授团队突破技术瓶颈,研发高速振动信号频谱分析边缘采集卡,构建多学科融合的数字孪生模型,创新提出Anomaly-Attention多源数据融合预警模型、VMD-Hilbert劣化趋势预测算法,实现了设备异常的早期精准预判、故障智能诊断和寿命预估。该系统诊断准确率达90%,误报率、漏报率仅10%,彻底改变了电厂“事后维修”的传统模式,转向“事前预警、状态检修”,大幅提升机组运行稳定性。

除此之外,钱虹还针对电厂爆管、炉墙磨损、烟气排放超标等具体难题,研发了基于受热面焓值分布的智能吹灰专家系统、基于生产数据挖掘的烟气排放智能预警技术,全方位破解火电运行的各类顽疾;针对电力工控系统安全风险,研发智能预警关键技术,筑牢电厂数字化运行的安全防线,形成了覆盖火电节能、运维、环保、安全的全链条智能控制体系。

核电作为清洁能源,运行安全是重中之重,而仪控系统被誉为核电站的“神经中枢”,长期以来被国外技术垄断。近年来,核电仪控技术自主化正是钱虹的研究重点,她带领团队潜心攻关,研发出大型压水堆核电站仪控设备与系统自主化关键技术,精准控制反应堆反应性,为核电运行加装了一道坚不可摧的“安全屏障”,该成果荣获上海市科技进步一等奖。针对核电设备故障预警难题,她研发的核电设备性能偏差智能预警和智能诊断系统,彻底填补了国内该领域的技术空白,达到国际先进水平,成果成功应用于中广核集团智能平台,全面提升核电站运行安全性,还入选全国发电企业数智技术创新典型案例,让我国核电仪控技术摆脱了国外依赖,走上自主可控的发展道路。

成果赋能产业发展匠心育才薪火相传

科研的价值在于应用,为国家和社会创造效益。钱虹始终坚持“科研落地赋能产业”的理念,让一项项科研成果从实验室走向生产一线,转化为实实在在的经济效益和社会效益。

在科研成果转化与推广方面,钱虹的各项智能控制技术已在全国多家火电厂、核电项目落地应用,形成了规模化的产业效益。回热系统智能节能控制技术适配300MW及以上燃煤、燃气机组,全国超2000台火电机组具备改造潜力,市场规模突破30亿元,单台机组改造投资回收期仅1年,兼具环保效益与经济效益。火电厂旋转设备智能预警系统在国能神皖安庆发电公司示范应用后,机组年可利用率提升至98%以上,设备维修时间缩短50%,大幅减少备品备件损耗和人力成本,多项智能预警技术已经实现知识产权转化,在核电站应用,推动电厂从传统运维向智慧运维转型。核电仪控自主化技术的推广应用,不仅保障了核电站的安全高效运行,更打破了国外技术垄断,提升了我国核电产业的核心竞争力,助力核电“走出去”战略。

她的科研成果不仅收获了亮眼的产业效益,更斩获了多项重量级荣誉:先后荣获上海市科技进步一等奖、中国仪器仪表学会科技进步一等奖、中国电力联合会创新二等奖、华电集团科技进步二等奖等多项大奖,个人也获评上海市巾帼建功标兵、上海市教育系统三八红旗手、上海电力学院教书育人楷模等荣誉称号,用实力诠释了能源科研工作者的匠心与担当。同时,她积极搭建产学研合作桥梁,与华电集团、南京自动化有限公司等企业深度合作,推动智能控制技术与电厂DCS系统无缝融合,让科研成果更快适配生产需求,助力能源企业智能化升级。

在深耕科研的同时,钱虹始终坚守育人初心,把30多年的科研经验融入人才培养,打造了适配行业需求的能源智能控制人才培养体系。作为核电仪控与技术工程专业负责人,她以“勤恳、务实、求真、创新”的精神引领团队,这支曾荣获“上海市巾帼文明岗”称号的团队,在她带领下已成为核电仪控领域重要的科研力量。钱虹还牵头组建核电安全与仪控实验室,成功申请了我国首个“核电技术与控制工程”专业,编写《压水堆核电厂堆芯检测原理及仪表》核心教材,开设多门前沿课程,构建起“科研+教学”的沉浸式培养模式。她主讲的“核电站反应堆安全保护虚拟仿真实验”获批本科重点课程;她主持的“核电强国、科技创新”教学案例,更是在2024年以首席专家身份成功获得教育部主题案例入库。

在教育工作中,钱虹坚持因材施教,悉心指导学生开展科研实践,带领学生斩获上海市创新创业培养计划创星孵化一等奖、全国大学生节能减排竞赛二等奖等多项殊荣,培养的学生大多扎根电力能源行业,涌现出国家科技进步一等奖获得者、中国自动化领域年度人物等行业精英,以及大批奋战在一线的技术尖兵,成为能源产业智能化发展的中坚力量,共同铸就了中国能源电力事业的钢铁长城。

此外,钱虹教授还深耕行业技能提升一线,长期为发电企业编写培训教材、开展技术培训,亲历并推动电力自动控制系统从进口依赖到国产化替代的全过程;担任全国能源行业技能竞赛裁判长、裁判组长,以公正专业的态度助力产业工人技能提升,用实际行动赋能能源行业高质量发展。

三十余载风雨兼程,三十余载匠心坚守。钱虹在火电智能控制领域攻坚克难、屡破难题,在核电仪控自主化道路上突破创新、填补空白,她既用硬核技术为能源产业提质增效、安全运行保驾护航,又用匠心育人培育出一批批能源栋梁。在能源强国建设的征程中,为我国火电、核电智能控制技术的跨越式发展奠定了坚实基础,照亮了能源产业绿色低碳、智能高效的前行之路。

站在新时代的起点,在发电向智能化、低碳化转型的浪潮中,在核电向着更高安全标准迈进的征途上,钱虹和她的团队,将继续在智控领域探索前行,将核心技术与安全命脉牢牢掌握在中国人自己手中,为保障国家电力安全贡献更多智慧与力量。(上海电力大学:李杰)


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