2015年03月06日 星期五
聚焦能源 聚焦环保 聚焦安全 聚焦未来
——上海电力学院打造“能源电力安全”优势学科群纪实
上海市重点实验室:电力材料防护与新材料科研团队
上海电力学院长阳路校门
上海电力学院电力安全与智能电网团队

    上海电力学院创建于1951年,历经了上海电业学校、上海电力工业学校、上海动力学校、上海电力专科学校的发展历程。1985年经教育部批准进入本科办学层次,更名为上海电力学院。2000年起,学校由隶属于原国家电力公司(前身原国家电力部)划归地方,目前系中央和上海市共建、以上海市管理为主的全日制普通高等学校。2006年成为硕士学位授予单位,同年,学校以优秀等绩通过教育部本科教学工作水平评估。经过60余年的办学,学校已成为一所电力特色鲜明、多学科协调发展的高水平高校。凝练出了“爱国、勤学、务实、奋进”的校训、“务实致用、明理致远”的办学理念,以及“立足电力、立足应用、立足一线”的办学特色。目前,学校形成了拥有工学、管理学、理学、经济学、文学5大学科门类,涵盖31个专业的本科办学格局,以及拥有一级学科硕士点5个(涵盖22个二级学科硕士点)和4个专业学位硕士点的研究生办学格局。学校主动围绕国家能源电力发展战略,以学科专业群对接“电力产业链”,形成了能源与动力工程、化学与环境工程、电气工程、控制与仪器、信息与计算机技术、管理与经济、基础及人文7个主干学科专业群。现有全日制在校生11428人。全校师生员工正向着建设高水平有特色电力大学的目标砥砺奋进。

    上海,是中国电力工业的发源地,这里有全国最早的发电厂、最早的供电线路、最早的照明弧光灯……黄浦江畔、东海之滨有一所高等学府熠熠生辉,她伴随着新中国能源电力工业的建设发展而成长,60多年来,为国家和社会输送了数以万计的能源电力行业优秀人才,被誉为“电力工程师的摇篮”——她就是上海电力学院。

    新世纪中国的发展日新月异,中国的经济能级不断提升,对能源需求提出了更高的要求。中共十八大以来,党和国家提出了“推动能源生产与消费革命”、“推动能源供给革命、技术革命、体制革命”、“加强节能降耗,支持节能低碳产业和新能源、可再生能源发展”、“全方位加强国际合作,实现开放条件下能源安全”等发展方针,把能源革命和能源安全提升至国家战略的高度。

    能源革命、能源安全和电力发展、电力安全密不可分。电力安全的内涵丰富,包括发电、输配电、用电安全,涉及的技术关键问题、监督管理问题均较为复杂,确保电网平稳运行是一项非常复杂的系统工程,一旦发生问题,不仅影响生产和经济活动,而且会对人民生活带来极大不便,甚至会引发一系列事故,确保电力安全的任务非常艰巨。电力安全不仅是技术问题,也是社会问题,甚至是政治问题。

    上海电力学院校长李和兴教授告诉记者,作为电力特色鲜明、多学科协调发展的高水平大学,该校紧随高等教育改革步伐,紧扣国家能源政策、顺应经济和社会发展方向,把“能源电力安全”作为重点科研工程,围绕能源电力技术安全和能源电力监管安全两条主线,提升学校特色学科建设水平和人才培养质量,以学科建设作为提升学校发展内涵和科技创新发展的载体,推动人才培养和科学研究,增强服务行业、服务区域经济建设的能力。近年来,学校为亚洲第一个大型海上风电场——东海风电场提供了优化的规划与维护方案;研发的吸附剂可以将火电厂排放的污染物“一网打尽”;在校园内建设了处于国内领先水平的微电网示范工程;将智能电网研究率先引入科研和教学……集群作战,组建全新的学术群和创新团队,开展集成和交叉创新是上海电力学院获得科研突破的重要攻坚举措。

    智能化与信息化融合 确保能源电力生产安全

    截至2014年底,我国发电总装机容量达13.6亿千瓦,该项数据近几年增长速度均在8%以上。上海电力学院长期致力于推进智能化与信息化的融合,确保能源电力生产安全,相关科研成果在国内五大发电集团的下属企业成功应用并获奖。近年来,该校参与完成的《面向工厂规划和生产过程的数字化工厂技术及其应用》和《复杂生产系统的数字化建模、仿真与智能优化技术及应用》先后获得教育部科技进步二等奖。该校主持完成的《复杂制造系统智能调度与优化技术及应用》获得上海市技术发明一等奖,《基于工业网络的嵌入式发电机组状态监测与优化运行系统》和《大型电站生产过程信息采集与远程监测系统关键技术与应用》先后获得上海市科技进步二等奖。

    利用科研平台形成的科技成果为政府提供决策咨询是上海电力学院服务社会的一项重要举措。学校新近开发的上海电力景气指数发布平台以上海市电力生产和经济发展数据为基础,建立了上海市电力行业景气监测预警系统。该系统包括上海市电力经济景气指数、上海市电力经济综合预警指数、上海市各主要行业和重点产业单位电耗产值、行业产值月度(季度)预测等方面,可以从宏观上指导电力生产与社会经济发展相匹配,优化社会资源配置。

    抗腐蚀 抗衰老 维护电力设备状态安全

    近年来,由电力设备及材料发生腐蚀与失效而导致电力故障的事故数量明显增加,伴随而来的是巨大的社会经济损失。2013年6月5日,上海中心城区的部分区域发生大面积停电,事故原因是过江隧道电缆发生了老化。

    针对相关行业需求,上海电力学院申报创建了电力材料防护与新材料上海市重点实验室。学科带头人徐群杰教授介绍说,团队聚焦电力材料腐蚀机理、电力材料防护技术、电力安全新材料三大研究方向,开展科研攻关和技术服务。近五年来先后承担了国家高新技术863计划子课题、国家自然科学基金项目、航天科工集团项目、上海市重大(重点)科技攻关项目等60多项,获得上海市科技进步一、二、三等奖和中国电力科学技术奖共15项。

    该学科团队在新能源发电系统腐蚀机理研究中也颇有建树。由于海上风电处于强腐蚀性的海洋环境,其腐蚀防护问题尤为突出,为此科研人员开展了海上风电设备及基础钢结构、混凝土设施的监控和各种防护技术及新材料的研究,从技术上保障风电设备的安全运行。

    如果说防腐蚀是被动的坚守战,那么研发防腐蚀新材料就是对抗腐蚀的主动攻击战。该科研团队针对电力设备防腐的特点,制备了具有高效防腐蚀性能的材料,包括选择合理耐蚀材料,研制易腐蚀金属设备表面覆盖涂层,通过金属表面改性,选择合适的新型的材料作为金属防腐蚀材料等。

    该学科团队近年来与华东电力科学研究院进行联合攻关,成功完成了输电线路上的铁塔设备防腐蚀新材料研究。近年来,我国多个地区空气质量明显下降,雾霾天数显著增加,输电线路上的腐蚀问题日益严重。经过多角度的科研攻关,科研人员终于破解了这一难题,研发了全新的防腐蚀新材料。如今这一技术已经在山西、福建等地得到了有效应用。

    技术突破 保障电力系统运行安全

    上海电力学院与上海交通大学、上海市电力公司合作完成的“城市电网电灾防治关键技术与应用”项目获得了国家科技进步二等奖,创新性地建立了基于电源规划、电网规划、电压稳定、安全预警与预防决策多项任务的电灾防治体系,可以有效减少和应对可能发生的大停电险情和事故;该校负责的上海市重大科技攻关项目“海上风电场接入系统与运行维护关键技术的研究”为亚洲最大、我国首套海上风电场的顺利安全投运提供了技术保障,研发的相关技术已在全国很多风电机组上得到成功应用,与该项目相关的成果获得了2014年度上海市科技进步一等奖;该校自主研发的电缆铺设机电传送系统,为保障2010年上海世博会的电力安全发挥了积极的作用,在电力系统得到很好的推广应用;集学校30余年研发成果,开发成功的具有自主品牌的“DY-C远程I/O数据采集盒”在电力行业具有重要的影响力,是上海市优秀新产品,技术水平处于国际先进,目前已经在国内外近500台300MW、600MW、1000MW发电机组和磁悬浮列车、地铁中被广泛应用。针对电网的整体安全性问题,上海电力学院现代城市电网综合仿真中心已经建立了实时数字仿真平台,利用它模拟电网运行中的各种安全和故障处理问题,可以帮助科研人员寻找应对各种故障的方法和手段。

    节能减排 促进电力环保安全

    煤电在今后我国的能源结构中仍将占有主导地位。燃煤电厂的节能减排毋庸置疑是全国节能减排工作中的重要一环。燃煤发电的基本原理是将煤燃烧产生的热能,驱动水蒸气运转,再通过发电动力装置转换成电能。在这一过程中,产生污染最严重的无疑是煤燃烧后产生热能的阶段。在进行热传递的管道中,不仅藏污纳垢,影响热交换的速度,而且会产生大量的有毒有害气体,包括二氧化硫、氮氧化物、汞等。

    上海电力学院燃烧与污染物控制学科团队长期从事该领域的研究,学科带头人吴江教授介绍说,通过全方位的集成创新,学科团队在固体废弃物处置和污染气体处理领域取得了丰硕的成果,研发出了包括风道煤粉粘污、炉膛结焦结渣、尾部烟道积灰等固体废弃物处理技术,以及电厂锅炉汞排放与多种污染物联合减排技术。近年来该团队承担了国家自然科学基金、973子课题、863子课题等国家级和省部级科研项目、企业委托的横向课题共计50余项,获得省部级以上科研奖项10余项。

    在进行大量实验的基础上,该学科团队研发出了一套吸附剂,由改性后的活性炭、粉煤灰和静电储存器组成,吸附剂充分利用了吸附动力学理论,其中蕴含的吸附粒子达到了原子级别,且均匀性和分散性俱佳,成为一种供电厂选用的、运行费用较低的脱硝和脱硫方法。该吸附剂不仅可以节省功耗,而且几乎可以做到将各种污染物“一网打尽”,实现了多种污染物联合减排。“电厂锅炉汞排放与多种污染物联合减排技术”已经进行了电厂技术示范运用,节能减排效果显著。

    燃煤发电时,风道里可以达到1500—1600摄氏度燃烧温度,煤处于高温熔融状态,很容易粘连在炉墙、水管壁上,从而影响热能传递的效率,进而会影响热电转换效率。同时一些气水混合物还容易引起热应力,导致管道爆裂。即使在电厂大修期间,利用高压水枪进行清理,也难以把污垢完全除去。针对这种情况,该学科团队积极开展了烟道积灰以及炉膛结焦结渣处理技术的研究与开发。他们设计出了一款身手敏捷的特种小机器人,这种机器人不仅能深入到风道的各个部位(包括死角)用特制刮刀进行全面清理,而且可以带回各种积灰和结焦结渣物,便于科研人员进行分析研究。它们有望在不久的将来替代人工全面完成风道内的清理工作。

    超前攻关 维护智能电网安全

    围绕国家能源战略和电力行业发展趋势,上海电力学院在“十二五”期间以杨浦校区为开放平台,建成了国内高校领先的微电网示范工程,打造了面向智能电网发展的微电网学科群。这是一个由光伏、风电、储能等微电源与各类模拟负荷组合而成的微型电网试验平台,在上海乃至全国高校中处于领先水平。2013年1月,上海电力学院的微电网系统正式实现了并网和孤岛的稳定运行,并实现了并网和孤岛运行的无缝切换。

    该校智能电网产学研合作开发中心常务副主任杨秀教授介绍说,科研人员可以通过该平台开展新能源发电、智能配电、电动汽车等与智能电网有关的技术研究和产品研发,广大师生也可以开展微电网控制、保护、通信、能量管理的相关实验,进行现场教学和实验验证。

    上海电力学院的微电网示范工程并非孤军作战,它将与已建成的现代城市电网仿真实验室、新能源与智能电网实验中心、分布式能源系统实验室等深度结合,通信串联所有设备,形成一个大规模的、多学科交融的综合仿真实验群。

    依托微电网示范工程,上海电力学院在新能源维护、并网方面取得了不俗的科研成绩。东海大桥海上风电示范工程是亚洲第一个大型海上风电场,由符杨教授领衔的风力发电科研团队负责海上风电场电气系统规划和运行维护任务,成功研发了“集电系统优化设计软件”,可以随时输入海上风电场相关数据,通过网络计划优化算法为运行设计与维护人员提供总成本最优的规划与维护方案,大大提高了风电接入与运行维护的经济性,在满足电力运行标准和设计方案可行性的前提下,避免了电气系统投资持续增加和海缆路由消耗过多的缺陷,有效地解决了由于海上风电场规模增大、风电机组数量增多引发的技术难题,综合技术水平达到了国际先进水平。目前该技术已经在东海大桥一期、二期海上风电示范工程、上海临港海上风电场、江苏射阳海上风电场、江苏龙源海上风电场、国家电网公司张北基地风、光、储示范工程、山东莱州湾海上风电场、山东鲁北海上风电场等国内多个风电、太阳能发电工程中应用。依托东海风力发电场的研究成果,上海市绿色能源并网工程技术研究中心也落户到上海电力学院。

    贵州省配电网架构较为薄弱,分布式电源与大用户的接入会引起诸多问题。上海电力学院组织科研力量针对分布式电源与大用户对贵州电网产生的影响进行研究分析,提出了具体的应对措施,确保了贵州配电系统的安全可靠运行,使当地分布式电源的接入容量有效提高10%左右,产生了良好的社会与经济效益。

    立足电力 科研强校向未来

    上海电力学院长期坚持“科研强校”战略,始终把学科建设作为提升办学水平的根本,并注重人才队伍建设,走产学研结合的科研发展道路,形成了以应用研究为特色的服务行业和社会需求的科研体系,学校已经成为我国电力领域科学研究的重要基地。该校现有教职工1100余人,具有博士学位教师占比42%,其中,国家杰出青年科学基金获得者1人,“百千万人才工程”国家级人选1人,全国劳模1人,全国优秀教师1人,教育部优秀人才奖励计划1人,教育部新世纪优秀人才支持计划2人,上海市劳模1人,上海市领军人才2人,上海“东方学者”特聘教授12人,上海市教学名师5人,上海市级教学团队4个。

    该校主动围绕国家能源电力发展战略,以学科专业群对接“电力产业链”,依托强势学科的带动作用,目前已形成能源与动力工程、化学与环境工程、电气工程、控制与仪器、信息与计算机技术、管理与经济、基础及人文7个主干学科专业群。通过“现代电力系统与电站自动化”“电力清洁生产与节能工程”“电力企业信息化与决策支持”“电厂应用化学及环境保护”4个上海市重点学科,“电厂热能动力与环境工程”“电力系统安全与节能”“现代电力企业管理”“电力清洁生产与绿色能源利用”“智能电网技术与工程”5个上海市教委重点学科和“电气工程”上海市一流学科的建设增强了学科优势,提升了特色学科建设水平。学校“面向智能电网的能源电力专业与学科群建设”项目于2011年获得了上海市属本科院校内涵建设专项(085工程)支持。同时,学校注重学科间的国际合作,发起并成立了包括中国、英国、德国、俄罗斯、巴西等8个国家的8所著名电力高校组成的国际电力高校联盟,合作开展人才培养和科学研究,承担了国家自然基金委重大国际合作项目和中欧能源合作项目等的研究。

    上海电力学院科研经费中约有65%来自电力行业,围绕电力行业和社会发展需求的科研课题,分别获得了国家“973”“863”“科技支撑计划”以及国家自然科学基金和上海市科技攻关项目等方面支持。近五年来,该校承担的服务电力企业和社会发展需求的横向科研项目700余项,拥有能源材料与腐蚀控制和电站自动化领域的两个上海市重点实验室,在风力发电、节能、环保、自动化、新材料和储能技术领域拥有6个上海市工程技术研究中心,有效地提升了学校优势学科的实力,提高了相关学科在国内同类学科和电力行业中影响力。

    上海电力学院充分发挥自身特色和优势,紧密与国家电网公司、南方电网公司和中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国华能集团公司、中国电力投资集团公司、中国国电集团公司等五大发电集团公司开展产学研合作,与百余家电力企业签订了产学研合作协议,长期以来围绕企业需求联合开展技术攻关;积极开展协同创新,建立了国家大学科技园、国家级技术转移中心、国家级实验教学中心,学校分别进入了烟气脱硝、智能电网、工业节能、风电等国家和上海市产业技术创新战略联盟。智能电网产学研合作中心入选上海市高校首批知识服务平台建设。我国的“五大”发电集团在与上海电力学院产学研合作中,充分肯定该校在科研合作、人才培养方面的成绩,期待上海电力学院能够进一步提升办学层次和水平,建设成为一流的电力高校,为国家能源电力发展战略培养更多的高素质复合型能源电力人才,顺应行业转型升级和社会经济发展需要,在更高起点上为我国电力事业发展作出新的更大的贡献。

    上海电力学院党委书记成旦红教授表示:“学校60多年的发展历程就是‘缘电而生、倚电而立、随电而进’的历程,我们将始终紧跟国家能源政策的改革发展,密切结合电力能源的整个产业链,全力服务地方经济建设与社会发展,构建以能源电力安全为主旨的特色学科体系,促进多学科协调发展,提升人才培养层次,加快培养更多高水平复合型的能源电力人才, 为国家能源电力发展战略服务。面向未来,学校正努力朝着高水平有特色电力大学的建设目标迈进,矢志成为我国电力及相关领域高端应用型人才培养和科技研发的重要基地。”

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