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院士团队在资源能源与环境智慧管理领域取得重要研究进展(一)
发表时间: 2025-12-24 11:57:21 点击次数:

习近平总书记在全国生态环境保护大会上强调,要“深化人工智能等数字技术应用,构建美丽中国数字化治理体系,建设绿色智慧的数字生态文明”。党的二十届四中全会通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十五个五年规划的建议》提出“加快经济社会发展全面绿色转型,建设美丽中国”,并进一步明确“加快建设新型能源体系,将能源强国建设纳入国家战略目标”。资源能源与环境的智慧管理不仅是应对气候变化的必要举措,更是推动绿色高质量发展的内在要求。当前,资源能源与环境智慧管理涉及面广、利益诉求多样、管理问题复杂,亟待在理论、方法和技术工具方面提供系统性支撑。

近年来,中国工程院院士陈晓红、刘合、姜涛团队依托“数字经济时代的资源环境管理理论与应用”国家自然科学基金基础科学中心项目(卓越研究群体项目)与湘江实验室项目,面向建设绿色智慧的数字生态文明的重大需求,围绕构建数智技术驱动的资源能源与环境协同治理理论方法框架、攻克资源能源开发利用过程与低碳环保多方协同联动技术、确定资源能源与环境协同管理过程中的权益分配、实现各种管控设备的“云—边—端”多层次跨域精准协同等关键问题开展联合攻关,坚持理论创新和技术创新齐头并进,在资源能源与环境智慧管理领域取得重要研究进展,突破了矿产、能源与环境智慧管控多维动态建模与智能决策系列关键技术,形成资源能源与环境智慧管理系列技术方法,实现了资源能源与环境管控领域精确供需预测、精细仿真推演、精准决策分析。在Nature子刊、IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems、《中国工程科学》《中国科学院院刊》《经济研究》《管理世界》《中国科学:信息科学》《计算机学报》等国内外权威期刊上发表了200余篇高水平论文,授权发明专利200余项,发布国家标准2项,行业标准10项,出版著作30余本,相关政策建议被国家有关部委采纳。团队成员还包括中国工程院院士赵中伟、中国工程院院士李夕兵、阳春华教授、吴立新教授、胡东滨教授、汪阳洁教授、毛先成教授、徐选华教授、徐雪松教授、曹文治教授等。

在理论创新方面,提出了资源能源与环境精准协同数智管理理论。针对“双碳”目标下资源能源与环境管理变革、核心技术突破缺乏系统理论指导的问题,提出了“双碳引领、数智驱动、全域协同、精准管控”的资源能源和生态环境协同管理的理念,构建了资源能源与环境精准协同数智管理理论,为协同管理理念变革、规律发现、模式创新和技术突破奠定了理论基础。

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在技术创新方面,突破了资源能源与环境分层跨域数智协同管控系列关键技术。一是构建了分层跨域资源能源与环境数据集成融合技术。针对资源能源与环境数据时间尺度不一致、地域分布跨度大的问题,建立基于深度学习的多时间尺度数据融合方法,提出基于联邦学习的跨域数据表征方法,实现多时间尺度、跨域分布数据高效集成,以及1:100时间尺度融合、数据利用率提升至90%以上。二是突破了电力生产传输与低碳环保多方协同联动技术。针对电能供应过程中的智能调度差和排碳控制难等问题,率先构建了电力生产、传输、存储与低碳减排多方联动的数智协同技术,提升了电能生产监测、评价及传输中预警的准确性和安全性,实现同电量下标准煤消耗大幅度下降,助力新能源利用率提高至96.5%,整体技术达到国际领先水平。三是提出了一种基于建构主义学习的新型智能优化算法。针对有色冶金不间断运行控制算法容易陷入停滞点和可扩展性差两大难题,设计了一种基于建构主义(结构主义)学习的状态转移算法,为有色冶金过程资源能源与环境的协同管控提供了优化算法支撑。

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相关研究成果为解决电力、钢铁、有色等高耗能行业减污降碳现实难题提供了具有中国特色的数智化方案。在中国大唐集团、航天凯天环保、株冶集团、江西铜业集团等企业的能源开发利用、工业尾气治理、冶炼废水排放、数字化低碳转型等领域应用,减碳降耗整体达到国际领先水平,革新了资源能源与环境多维立体化智慧管理范式,为推动高能耗企业减污降碳协同管理创新,打赢“三大”保卫战,及“双碳”目标实现作出了突出贡献。相关成果获湖南省科学技术杰出贡献奖、何梁何利基金科学与技术进步奖、国家自然科学二等奖、国家科技进步二等奖、教育部科学研究优秀成果一等奖、湖南省科技进步一等奖等重要奖项。

(湘江实验室)


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