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分布式供能与可再生能源实验室
发稿时间:2012-05-01        作者:    【字号:

■ 研究领域

工程热力学与能源环境学,主要从事能量综合梯级利用原理与方法、多能源互补机理与系统集成、高效余能利用及节能减排等方面的研究工作

■  研究方向

1、分布式供能技术及系统集成

分布式系统中能量综合转换梯级利用和节能减排机理研究;分布式总能系统集成理论与方法研究,相关的节能减排技术研究。

2、太阳能热化学与热发电系统集成

多能源品位互补梯级利用的高效能量转化机理研究,热互补与热化学互补方法与技术研究,系统集成理论与关键技术研究。

3、化工动力多联产与温室气体减排

多联产系统中燃料化学能梯级利用与CO2富集的协同机理研究,CO2的减排能与能量转化一体化原理与方法研究,多联产系统集成创新和技术发展路线研究。

4、低温余热品位提升技术及系统集成

低温余热品位提升与能量转换增益机理研究;中低温余热高效转换的循环耦合方法研究,基于先进热力循环实现高效余热转换的新型分布式供能系统集成研究。

5、ADS二回路先进冷却技术

液态金属与氦气换热的ADS二回路先进冷却技术研究,低阻高效紧凑式换热器设计与多参数优化理论研究,冷却系统集成、控制及运行的整体解决方案研究。

6、液体空化基础理论及其技术应用研究

液体空化产生的物理化学现象及各类效应理论研究,空化关键技术应用研究,系统集成与示范运行。

■ 机构及人员组成

本实验室在职职工共16人,包括固定职工11人,外聘研究员3人,项目聘用1人和博士后1人,还有24名研究生,其中博士研究生9人,硕士研究生15人。

■ 2011年项目情况

本年度课题组正在执行的科研项目有26项,包括:973项目“多能源互补的分布式冷热电联供系统基础研究”及 973课题“低温余热品位提升及能量储存”等3项,中国科学院战略性先导科技专项“先进二回路技术预研”1项,基金重点项目“太阳能与化石能源互补的多功能系统集成研究”以及12个面上基金或青年基金同类项目;“内燃机分布式冷热电联供技术与工程示范”等3个国家863计划课题,发改委“CO2捕集埋存技术示范”等国际合作项目、中国科学院科学事业单位修缮购置专项资金,企业合作项目”液体空化技术开发”与“组件散热系统”2项以及中国科学院“钠硫电池工程关键技术”1项等。7个项目完成结题验收,包括3项863计划课题、3项国家自然科学基金项目和1项企业委托项目。2011年到所经费1701.55万元。

2011年度课题组新申请并已落实的项目有国家科技支撑计划、973计划项目、863计划、中国科学院知识创新项目与中国科学院战略性先导科技专项,以及国际合作等各类项目,预计2012年到款经费1800万元。

■ 2011年主要成果与工作进展

(1)分布式供能技术及系统集成

承担的分布式供能973项目本年度完成了国家科技部组织的中期评估,项目前两年的研究进展和组织管理得到评审专家充分肯定。揭示了燃料化学能释放新机理,建立了太阳能热化学分布式发电方法和装置,提出了分布式供能系统的主动调控方法,项目获得后三年追加500万元资助经费额度的优异成绩。在平台建设方面获得重大突破,成功申报了国家级与省部级研究平台,分别是研究所独自承担的“分布式冷热电联供系统北京市重点实验室”和与中国华电集团联合组建的“国家能源分布式能源技术研发(实验)中心”。

(2)太阳能热化学与热发电系统集成

发明了储能材料与发电燃料一体化太阳能-化学链燃烧新型发电系统,研制了具有高反应和低积碳功效的氧载体。完成了新疆地区50MW槽式太阳能热发电示范项目预可研报告。研制了15kW中低温太阳能热化学分布式供能实验平台,开发了太阳能-甲醇互补的内燃机发电技术,引领了国际中低温太阳能热化学研究新方向;促进了我国中低温太阳能热发电产业化技术发展。

(3)化工动力多联产与温室气体减排

开展煤制天然气的化工-动力多联产系统集成研究,提出了煤基天然气、甲醇与电力联产系统,节能率达到8%。分析多联产技术的成本下降潜力与全生命周期特性,明确多联产技术在我国能源环境技术路线层面的战略定位。深入探索能源动力系统中捕集CO2的耗能机理,揭示燃料化学能转化利用与CO2的生成、迁移、扩散与分离之间的关联规律,构建CO2捕集能耗最小化原理。

(4)低温余热品位提升技术及系统集成

对气液化学热泵循环系统进行了热力学计算,揭示了各部件运行参数对系统整体系能的影响,得出多方案优化结果;从部件层面进行了放热反应器内耦合化学反应的单相多组分热质传递特性研究,创新性地将分形理论与格子Boltzmann方法相结合,揭示了单相条件下耦合化学反应的多组分扩散和能量传递动态过程特性及其与反应转化率间的内在联系;进行了适合于气液化学热泵的复杂精馏塔内精馏特性的模拟分析;研制了化学热泵吸热反应实验平台。采用多参数多目标优化设计方法,对ADS反应堆中液态铅铋合金与氦气进行热交换的主换热器进行优化设计。建成15kW液体空化加器热效率测试平台,开展空化器部件结构优化设计研究,获得了空化结构的最佳运行与结构参数。

(7)科技成果

本年度共发表学术论文48 篇,其中国际期刊论文 22 篇,国际会议论文 10 篇,国内一级学报13篇。6项国家专利获得授权,同时申请国家发明专利6项。获得各类奖项5项(5人)。

(以上数据截止2011年12月31日)