科研部门

分布式供能与可再生能源实验室

  研究领域

  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,高效余热利用及低碳技术等方面的研究。

  研究方向

  1.多能源互补的分布式能源系统:分布式系统能量综合转换梯级利用;多能源互补的方法与技术,微小型动力与余热吸收式制冷/热泵/除湿技术。

  2.太阳能热利用技术:多能源品位互补梯级利用的高效能量转化机理,热互补与热化学互补方法与技术,系统集成与关键技术。

  3.化工动力多联产与温室气体减排:燃料化学能梯级利用与CO2捕集的协同机理,CO2减排与能量转化一体化原理与方法,系统集成创新和技术发展路线。

  人员组成

  现有研究人员21人,其中正高级岗位人员10人,副高级岗位人员2人;在站博士后3人,在读研究生31人。

  2020年项目情况

  2020年度在研项目39项,包括牵头2项重点研发计划项目,承担重点研发课题及子课题级任务7项,国家基础科学中心1项,基金委重大项目1项,院先导项目课题1项, STS项目3项;新争取各类项目5项,包括基金重大项目1项;两机专项1项,青年基金3项。

  2020年工作进展与主要成果

  在分布式能源系统方面,在张家口正在开展国际首套500kW太阳能与燃料热化学互补冷热电联供系统工程示范,系统能源综合利用率有望达90%以上,相对集中式供能系统节能率有望达30%以上;在南海永兴岛进行国内首套余热驱动的空气除湿脱盐一体化工程示范,制冷功率350kW,除湿功率105kW,脱盐率70%以上,处理后空气湿度50%RH以下。完成了先进余热热泵样机的技术验收,实测得该热泵回收169.7℃以下的低温烟气显热余热成功制取0.506MPa的饱和工业蒸汽,制热功率达到72.75kW,验证了回收低温显热余热制取工业蒸汽技术路线的可行性。该技术有望在工业生产中进行应用示范,为工业过程节能减排提供技术支撑。

  在太阳能热化学与热发电系统集成方面,创新性研制了2kWe双层槽式聚光单晶硅光伏-光热甲醇裂解互补发电原理样机,实现了太阳能全光谱梯级利用,相同条件下测试太阳能净发电效率较单一聚光光伏高出5.2个百分点。提出了中温太阳能与天然气互补的双水基化学链循环制氢新方法,既能实现太阳能的化学储能,又能实现天然气制氢反应与CO2捕集一体化,研制了中温天然气化学链制氢反应实验平台。在对太阳能领域发展趋势分析预判基础上,建成国际首台通用太阳模拟试验平台(70kW),同时具备点聚光、平行光太阳模拟光源能力,能流跨6个数量级,被评价为“推动太阳能发电和太阳能燃料领域前沿发展”。研制了国际首套槽式聚光太阳能燃料转换原理样机和百kW太阳能热化学互补发电中试系统,该研究突破了国际上高温太阳能热化学的局限,开拓了燃料化学能梯级利用与太阳能热化学互补发电新方向,以满足国家能源重大需求。

  燃料源头低能耗捕集CO2技术方面,针对分级气化的关键反应过程,搭建了30kW热当量的焦炭-CO2气化实验台。目前焦炭与CO2反应的实验结果表明,煤炭分级气化技术的冷煤气效率可以达到84%,实现煤气化技术与低能耗捕集CO2技术的变革突破。采用煤炭分级气化的发电系统发电效率可达50%,比采用Shell气化的IGCC系统高5个百分点。

  本年度共发表学术论文43篇,其中SCI收录35篇、EI收录3篇;申请专利11项,获得专利授权6项。

  主 任:金红光  副主任:隋  军  郝  勇