一三五专栏
十三五规划重点发展方向
中科院重大科研任务
国家973计划课题
所长基金
规划实施动态
科技布局与战略重点
创新2020发展规划总体战略
科研机构
国家能源风电叶片研发(实验)中心
能源动力研究中心
轻型动力实验室
循环流化床实验室
分布式供能与可再生能源实验室
储能研发中心
传热传质研究中心
工业燃气轮机实验室(筹)
 
您当前所在位置:首页>活动专题>一三五专栏>十三五规划重点发展方向
研究所“十二五”重点培育方向研究进展概述
发稿时间:2016-04-20         作者:          来源:     【字号:

  “十二五”期间,研究所以工程热物理学科的学术研究为基础,面向国际高技术发展前沿,围绕国家重大需求,深入贯彻中科院“十二五”规划和“创新2020”总体指导思想,认真组织“一三五”规划的实施,五个重点培育方向取得系列重要进展,其中“多能源互补的分布式供能技术”和“新型燃气轮机关键技术”两个方向在中科院“十二五”任务书验收中被评为“院优秀”。本文将对五个重点培育方向进行简单回顾。 

  多能源互补的分布式供能系统 

  十二五期间,该方向到位经费约0.57亿元,在能源动力领域共承担或完成各类科技项目 50 余项。 

  承担的国家 863 目标导向课题“内燃机分布式冷热电联供技术与工程示范”通过验收。完成 1200kW 燃气内燃机发电、1160kW 吸收式制冷和 100kW 吸收式除湿为主要功能的分布式冷热电联供示范工程建设。经第三方测试,该系统在额定工况下一次能源综合利用率达 74%,与冷热电分产系统相比,系统节能率为 29.3%,该技术指标处于国际领先水平。 

  组织承担的国家分布式能源 973 项目,验收成绩在能源领域同期项目中名列前茅;依托国家能源分布式能源研发(实验)中心建成“分布式能源技术研发中心”系统研发平台,为分布式能源关键技术研发和集成测试提供支撑;组织编写的我国第一部《分布式能源国家标准》通过审定。 

  在理论创新层面,“能的综合梯级利用与总能系统研究”获得国家自然科学二等奖,能源动力系统温室气体控制方面的研究成果在Nature子刊等高水平学术期刊上发表;构建了捕集 CO2的多联产系统中吉布斯自由能变化、热、CO2分离功之间的关联关系式;进一步阐述利用吉布斯自由能驱动的 CO2捕集能耗最小化机理;探索化学链燃烧与化学链制氢系统低能耗捕集 CO2的基本规律。在系统集成方法方面,提出了一种煤炭的碳氢组分分级转化的煤气化新方法,IGCC 效率可提升约 5 个百分点;提出我国 CCS 技术发展基本原则,并完成相关战略研究报告,为我国 CCS 示范工程部署和战略决策提供支撑。 

  新型燃气轮机关键技术 

  十二五期间该方向承担科研经费约9000万元,建成暂冲式压气机/涡轮试验台等平台。新原理发动机基于某新型增压原理和新颖流路布局,全面突破后比同期国际先进水平推重比提高50%,对于大幅提升装备能力具有显著意义。 

  在新型压气机方面,研究团队创造性地将叶轮机械转子旋转形成的反预旋气动收益和冲压效应带来的增压收益融合,建立了新型压气机设计方法和理论,解决了新型压气机低速起动困难和中低转速效率低的难题,在国际上第一次实现了新型压气机增压原理的试验验证,获取的压气机增压效能全面领先于国际先进水平,建设了国内首座双轴双涵压气机实验装置和进气马赫数达到2.5 的叶栅实验台。 

  在无导叶对转涡轮方面,研究团队提出了不同于常规涡轮的缩放式转子流路布局,解决了无导叶对转涡轮低压出功偏低的难题;发现了对转涡轮高负荷动叶尾缘内伸激波反射波与外伸激波的相互作用规律;揭示了进口热斑与叶顶间隙泄漏流之间的相互作用机理,探索了控制进口热斑演化的新策略。 

  在新原理发动机燃烧室方面,基于新型压气机出口气流的特点,完成了新原理发动机短环形燃烧室的设计与试验验证;基于熄火前实际燃烧区的化学反应动力学特性,采用数值模拟与半经验模型相结合的方法,建立了燃烧室火焰稳定边界预测模型和评估标准,预测精度从±30%(现有国际水平)提高至±7.0% 

  风能利用技术 

  十二五期间该方向到位经费约0.81亿元,该方向面向国家能源重大战略需求,以新一代风能利用技术为重点,以原始性创新和集成性创新为导向,以解决新一代风能利用所面临的技术难题和形成科技竞争优势为目标。 

  中心开展大型风电叶片的研发与产业化工作,构建了先进的大型风电叶片三维设计体系,开展了适合我国风资源特点的大厚度钝尾缘叶片研发;开展了智能叶片关键部件参数优化及相关流动控制机理研究;完成了分段叶片结构件实体模型制作及 4 个方向的静力极限测试,为国内首个完成极限载荷测试的大型分段式风电叶片;建立了具有自主知识产权的大功率风电叶片设计与研发体系,研发成果“适合中国风资源低风速特点的系列化风轮叶片研究开发”获2011 年国家能源科技进步二等奖;开展了风电叶片损伤机理研究及检测技术应用示范;开展了远海漂浮式风电机组研究;开展了风电系统与压缩气体储能系统耦合特性研究以及基于热泵技术的风能辅助供暖的技术研究。 

  在实验平台建设方面,开展了100kW 风力机实验平台以及风洞试验平台、噪声测试平台、小型风力机测试系统、大型风电叶片模态测试系统、双轴加载疲劳测试系统、大型动静态辅助系统及动静态加载系统等多项实验能力与实验平台建设工作。中心“适合中国风资源特点的风电叶片设计技术”团队被授予 2015 年度中国科学院科技促进发展奖“科技贡献二等奖”。 

  太阳能热利用技术 

  十二五期间该方向到位经费0.53亿元,承担了国家863重点项目、国家自然科学基金重点项目、先导专项任务、科技部国际合作项目、欧盟及英国政府合作项目等。 

  创建了聚光太阳能的品位理论与利用方法;首次认知了聚光太阳能源头品位,建立了品位普适方程,阐明了太阳能与化石燃料品位耦合原理和方法。获得本领域ECOSASME国际大会最佳论文奖。 

  在中低温太阳能热化学互补发电技术方面,原创性提出并研制了15kW 槽式太阳能驱动甲醇裂解合成气的内燃机发电装置,成功实现了 300℃太阳能燃料发电,太阳能年均净发电效率达到 25%,标志着太阳能热化学发电实验样机研制的重大突破,为该技术向产业化迈进提供了坚实基础。 

  原创性提出了部分旋转的槽式聚光集热新方法,研发了变辐照主动调控聚光集热场技术,研制了可变焦、部分旋转新型槽式聚光太阳能集热器,提出了国内首座10MW级太阳能与燃煤互补发电示范系统方案;研制了百kW级太阳能热化学发电样机,解决了太阳能热发电年均效率低的技术难题,首创了中低温太阳能燃料发电新技术,在郑州富士康能源站建立槽式太阳能热化学发电示范装置;建立了太阳能热化学互补及热利用测试平台。 

  大规模空气储能技术 

  十二五期间该方向到位经费1.40亿元,承担国家自然科学基金、国家 973 计划、国家 863 计划、国家能源局、地方政府及企业等项目 30余项。 

  在基础研究方面,针对不依赖大型储气、不需要化石燃料的先进压缩空气储能系统(CAES)面临的关键科学问题,揭示了系统过程耦合与能量传递机理,建立了系统关键过程的能量综合利用与优化方法,国际上首次提出了基于超临界过程的先进压缩空气储能系统新原理;揭示了先进CAES限制空间尺度内的流动、传热、储热特性与机理;获得了高负荷压缩机和膨胀机内部流动、损失机理与三维设计方法。项目团队关于压缩空气储能系统的专利总数在全球机构中排名第 4 位(前 3 位均为企业),在全球科研机构中排名第 1 位。 

  在关键技术攻关方面,攻克 MW 级先进CAES设计技术及系统中宽负荷压缩机、高负荷透平膨胀机、蓄热蓄冷换热器、系统集成及控制等关键技术,研制出 MW级系统关键部件样机;掌握10MW 级先进CAES系统及关键部件的设计技术,研制出10MW级系统高负荷透平膨胀机等部分关键部件,其他部件正在加工。 

  在系统集成示范方面,搭建了MW级先进CAES综合实验平台,完成了1.5MW先进 CAES 的集成示范,运行时间超过3000小时,系统效率达到52.1%,超过国际同等规模压缩空气储能系统效率;该项成果获得2014年北京市科学与技术奖(基础研究类)一等奖、中科院技术成果转化奖一等奖等奖励,并入选了2013年中科院重大成果汇编和2014年中国储能领域十大新闻。 

  在研发平台建设方面,建设了国际首个集系统基础研发、原理验证、技术研发到系统集成的系列化的实验和研发平台;在中关村建成国际首台15kW超临界压缩空气储能系统与蓄热蓄冷基础实验平台;在廊坊建成1.5MW先进压缩空气储能综合实验平台;正在毕节建设大规模(10MW级)先进压缩空气储能的集成实验与研发平台;已被批准建设国家能源大规模物理储能技术研发中心,这是目前全国唯一的国家级物理储能研发中心。 

 

 
评论
相关文章