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      科研成果
      概况介绍
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      国家能源风电叶片研发(实验)中心
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      分布式供能与可再生能源实验室
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      概况介绍
      发稿时间:2018-04-10        作者:    【字号:

      工程热物理研究所主要从事能源、动力和环境等领域的研究,其中包括工程热力学、内流气动热力学、燃烧学和传热传质学等分支学科。研究所的科技发展战略是面对新世纪科技技术不断进步的挑战,发展工程热物理领域内的前沿、新兴与交叉学科,为国家能源、动力和环境领域内科学研究与技术研发提供支撑,为基础科学知识创新、国家战略目标需求和人类社会可持续发展做出贡献。

      2019年,研究所参与多个国家科技创新2030重大项目实施方案编制、国家中长期科技发展规划和各部委十四五规划编制。发挥院两机专项总体所和院无人机系统总体部作用,牵头组织编制全院无人机系统2035年前发展路线图、全院战略高技术领域动力能源中长期与十四五发展规划和科技委动力能源领域2050年前发展战略等。研究所组织召开2019年战略研讨会,以总结十三五、研讨十四五为主题,认清发展现状,统一思想,必须坚持有所为有所不为,集中力量办大事;必须坚持问题导向、目标导向,着力解决能源动力领域卡脖子问题;以项目为牵引,打破壁垒,最大化发挥优势资源效益;进一步加强研究所管理能力和管理体系现代化建设。 

      研究所定位

      围绕工程热物理领域的重大科技问题,紧扣国家能源动力的重大战略需求,以“动力与电气工程”和“能源科学技术”并举。面向国际科技发展前沿,开展太阳能热利用及超强换热等方向研究,深化学科内涵和学科交叉,注重理论创新,引领国际前沿;面向国家重大需求,开展轻型动力、工业燃机等方向研究,贯穿从基础研究到成果转化的科技创新全价值链,满足国家重大需求;面向国民经济主战场,开展化石能的清洁高效利用、风能利用、分布式供能与储能等方向研究,以关键技术研发带动工程应用, 结合社会资源促进成果转移转化;把研究所建设成为能源动力领域国际知名的一流研究所,为我国能源动力的可持续发展提供创新思想、创新技术和创新人才。 

      研究重点

      三项重大突破方向

      化石能的清洁高效利用: 

      研建高效低碳燃气轮机试验装置;研究新型IGCC/联产系统;开展超超临界循环流化床燃烧技术和新型清洁燃烧技术研发;低质/低阶煤大型气化关键技术、系统集成及工程示范。 

      先进轻型动力: 

      开发新原理发动机和轻型燃气轮机总体设计及紧凑耦合布局等关键技术,构建轻型动力自主研发体系,建立轻型动力的持续开发能力。 

      分布式供能与储能: 

      开展能的综合梯级利用与循环耦合理论研究;开展宽负荷压缩机、高负荷膨胀机、高效蓄热()/换热器等关键技术研究,开展10MW级先进压缩空气储能系统集成与示范;进行混合工质透平、富氢燃料内燃机、新型制冷/热泵等关键技术研究,建设5MW级清洁燃料与可再生能源互补的分布式能源系统示范工程。 

      五个重点培育方向

      太阳能热利用: 

      围绕太阳能与化石能源互补发电、太阳能热化学、太阳能供热制冷,开展MW级中低温太阳能热化学互补发电工程化技术开发和MW级太阳能与煤炭互补发电系统设计,并开展示范应用;开展高温太阳能转化与捕集CO2技术、光伏与光热反应一体化技术、太阳能驱动热泵/制冷技术等前沿技术研究。 

      风能利用: 

      针对我国风资源特点,开发100米级风电长叶片的三维耦合设计和绿色制造技术;研究在役风电叶片效能评估与性能提升技术;研究风能直接制热及储热前沿技术和风能海洋能综合利用技术。 

      工业燃气轮机: 

      开展先进工业燃气轮机热力循环分析,总体性能和结构、高效多级轴流压气机、环形燃烧室、高温透平设计等关键技术研发与试验验证,研制35MW工业燃气轮机原理样机。 

      超强换热: 

      开展微槽群复合相变强化传热机理及关键技术研发以及在大功率LED照明及电力电气设备中的应用研究;开展热压转换传热的基础研究及应用研究;开展新型高效紧凑式换热器关键技术研发、样机研制及系统集成研发。 

      先进布局无人机: 

      开展民用物流无人机自主控制的异地起降技术研究;开展新型气动布局无人机风洞模拟试验及飞行控制技术研究。 

      ■ 机构建设 

      科研项目与经费

      2019年新争取国家重点研发计划等各类科研项目100余项,新签合同额约6.5亿元,院外经费占比84.9%;到位经费10.39亿元,比2019年增长46.41%,再创新高。资产总额达到38.02亿元,预算执行率达到100%,在到所经费比上年增加3.29亿的情况下,存量资金减少975.97万元。 

      (一)牵头筹建轻型动力创新研究院 

      2019322日,中国科学院正式发文《中国科学院关于批准筹建轻型动力创新研究院的通知》(科发函字〔2019101号),批复依托研究所筹建中国科学院轻型动力创新研究院。419日,创新研究院成立暨第一届理事会第一次会议召开,相里斌副院长出席会议并为创新研究院揭牌,理事会审议确定了各类章程和规章制度,创新研究院正式进入筹建期,全面启动体制机制改革工作。1219日,创新研究院专家咨询委成立暨2019年度总结会召开,专家咨询委成立并颁发了聘书,自主部署项目创新引导基金完成了立项评审。2019年创新研究院各项工作进展顺利。 

      (二)推进中科院无人机系统总体部规范运行 

      建成中科院无人机系统总体部试飞基地,有力保障了中程、靶机、太阳能等多款无人机的外场试飞工作。作为中科院无人机系统总体,参加了某部无人机发展战略研究,编制了中科院无人机系统2035年前发展路线图。组织召开专家委会议,研讨未来重点发展领域,为“十四五”发展规划奠定基础。 

      (三)实验室和科研队伍建设 

      启动“能源有序转化”基础科学中心建设,整合研究所基础研究人才和资源,初步完成团队组建;目前中心固定研究人员15人、博士后2人、博士生15人、硕士生10人。稳步推进科研队伍建设,无人飞行器实验室去筹,在新技术实验室成立复合制造课题组。研究所基本形成基础科学中心聚焦前沿,十个实验室、十五个科研团队稳步发展,三个课题组加速创新的新局面。 

       

      主要科研进展及成果   

      重大突破一:化石能的清洁高效利用  

      采用研究所“预热燃烧”原创技术的世界首台35t/h纯燃超低挥发分碳基燃料工业锅炉实现长期连续高效稳定运行,NOx原始排放低于200mg/m3,比传统燃烧技术降低50%以上。该技术突破了超低挥发分碳基燃料无法清洁高效燃烧利用的壁垒,每年可为用户节省环保成本近400万元。 我国首台千吨级循环床煤气化装置应用于甘肃金化集团20万吨/年合成氨生产线,实现无废气废水排放,为破解合成氨行业的环保困局提供了全新出路。该技术产业化项目顺利通过院弘光专项阶段评估并得到滚动支持。 国家重大科技基础设施项目“高效低碳燃气轮机试验装置”初设方案获得批复,在连云港和上海两地开工建设。项目将为国家“两机”重大科技专项“重型燃气轮机”的研制提供试验验证基础性条件。 

      重大突破二:先进轻型动力 

      在院重点部署项目支持下,国际首创的新原理发动机在完成三大核心部件试验基础上,已成功完成500公斤推力等级发动机整机装配和台架安装,顺利转入整机调试阶段。 研究所自主研发了首款加力型涡喷发动机工程验证机,并开展了飞行试验验证,验证了发动机高效费比简约总体布局等关键技术。 系列高性能低成本小型涡喷发动机实现量产,应用于靶机和模飞机等,助力我国相关装备训练水平和测试能力的显著提升。该系列发动机获我院科技成果路演STS双创项目“第一名”和“最具投资价值奖”,并获得院弘光专项支持。 

      重大突破三:分布式供能与储能 

      在院A类先导支持下,成功研发海岛内燃机余热驱动的制冷、除湿、脱盐一体化工程样机,并完成上岛设备改造和基建工程设计。 在院弘光专项支持下,我国首个10MW先进压缩空气储能调峰电站在山东肥城开工建设,项目总规模为1250MW/1000MWh。国家可再生能源示范区示范项目100MW压缩空气储能系统示范工程在张家口开工建设,系统设计效率达70.4%。 

      重点培育方向1:太阳能热利用 

      首次实现太阳能热化学燃料转化与富氢燃料动力发电的联调运行,及热化学发电系统的连续性运行,太阳能燃料热化学转化效率达45%以上。 

      重点培育方向2:风能利用 

      在院A类先导支持下,以风热技术破解“弃风”难题,100KW级风热机组已完成关键部件加工,示范工程将于年内建成。 

      重点培育方向3:工业燃气轮机 

      院重点部署项目35MW燃气轮机燃气发生器完成试制和装配,并点火试车;20MW燃气轮机完成工程设计评审,转入试制阶段。 

      重点培育方向4:超强换热 

      在洁净能源A类先导支持下,建设兆瓦级超临界CO2循环发电系统。目前已完成超临界CO2压缩机部件试验和PCHE全尺寸换热器设计。 

      重点培育方向5:先进布局无人机 

      “中科院号”无人机正式起航,某型太阳能无人机模飞机圆满完成多架次低空自主飞行试验;“火凤”太阳能无人机全尺寸样机总装下线。 

      (以上数据截止到2019年12月31日)
       
       
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