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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。

    2018年,按照已确定的研究所“一三五”规划,研究所各项工作积极推进。组织召开了2018年战略研讨会,以如何确保研究所重大任务完成为主题开展讨论,凝聚了力量,形成了共识。 

    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 

    (一)加快推进创新研究院建设 

    落实白春礼院长、相里斌副院长调研青岛分所(现改名为青岛航空技术研究院)指示精神,抢抓机遇,加快推进轻型动力创新研究院申报。完成了组建建议和实施方案报告编制,与长春光机所等10余家共建单位签署共建协议,实施方案顺利通过发展规划局组织的专家咨询论证,为研究所参与院“四类机构”改革起好开端。 

    (二)建设中科院无人机系统总体部 

    获批中科院无人机系统总体部,奠定了研究所在中科院无人机系统领域中的总体地位。组织总体部成立和第一届专家委会议,相里斌副院长出席并为总体部领导和专家委颁发聘书,扩大了影响,提升了显示度。 

    (三)实验室和科研团队建设 

    跨实验室组建基础科学中心,促进重大原创和前沿创新成果产出;稳步推进科研团队建设,新认定航改燃机、中小型燃机、新结构制造三个科研团队;以引进人才为核心,在新技术实验室成立热材料与热输运、军民融合创新、燃烧化学三个课题组。目前,研究所已基本形成基础科学中心聚焦前沿,十个实验室稳步发展,若干课题组加速创新的新局面。 

    科研项目与经费

    2018年,研究所科研进展平稳,争取科研经费再创新高,重大重点项目进展顺利。新增科研项目103项,包括航空发动机及燃气轮机国家重大科技专项基础研究项目、国家重点研发计划项目、科技委创新特区重点项目、院先导专项、弘光专项项目等,合同额约6.02亿元;到位科研项目经费7.09亿元,包括院外经费4.89亿元,院内经费2.20亿元。 

    主要科研进展及成果   

    重大突破一:化石能的清洁高效利用  

    国际首台自主研发的采用多边形炉膛的350MW超临界循环流化床锅炉通过168小时性能考核,机组投入长期运行,彻底解决了炉型大型化引起的均匀性和运行稳定性问题;以解决雾霾问题为目标,采用原创的预热燃烧技术的60t/h煤粉工业锅炉正式投入商业运行;在院弘光专项支持下,循环流化床煤气化技术产业化进展显著,取得气化炉订单16台,合同额逾6亿元,已通过弘光专项第一阶段评估;“高效低碳燃气轮机试验装置”国家重大科技基础设施项目进展顺利,可研报告正式批复,初步设计、概算评审及现场施工准备等有序推进。 

    重大突破二:先进轻型动力  

    国际首创的新原理发动机完成对转冲压压气机全工况性能实验,并争取到科技委创新特区重点项目支持;系列高效费比小型涡喷发动机广泛应用于模飞机/靶机,有力推动了训练水平和尖端武器配试能力的显著提升;小型涡喷发动机与小型涡扇发动机通过成果鉴定,性能达国际先进水平,升限及推重比等重要指标国际领先,受到院2018年杰出科技成就奖的嘉奖。 

    重大突破三:分布式供能与储能 

    A类先导支持下,研发了海岛内燃机余热驱动的制冷、除湿、脱盐一体化关键技术和工程样机,正在推进岛上验证;10MW级先进压缩空气储能技术产业化获院弘光专项支持,正在葛洲坝工业园区抓紧建设首个商业示范电站;100MW压缩空气储能示范系统在院洁净能源A类先导支持下,正在张北县庙滩云计算产业园区建设,已完成选址手续和系统详细设计,关键部件投入加工;分布式能源相关研究成果获浙江省电力科技进步一等奖和中国电力科技进步一等奖。该方向学术带头人陈海生研究员获第十五届中国青年科技奖特别奖,全国仅10名。2项参与编制的分布式能源国家标准颁布实施。 

    重点培育一:太阳能热利用 

    重点以光伏光热化学互补为研究对象,揭示了互补机理,研制了分光线聚焦光伏光热反应原理样机;研发了国内外首套蜂窝蓄热式化学链燃烧反应器。相关成果发表在Renewable and Sustainable Energy Reviews(影响因子9.184)、Applied Energy等国际权威期刊上,并获国际能源大会优秀论文奖。 

    重点培育二:风能利用  

    研发了陆上复杂地形2MW级超长叶片气动-结构-载荷-检测先进设计技术体系;国际上首次基于能量耦合级联以及热力学火用分析方法形成风能热利用技术和系统集成方法,有效提高了系统效率、可靠性和经济性;成果发表在国际风能领域最权威期刊Wind Energy上。 

    重点培育三:工业燃气轮机  

    针对两机专项中舰用燃机任务,在院重点部署项目和两机专项基础研究项目支持下,开展35MW级燃气轮机研制,已完成关键部件试验和整机工程设计评审。 

    重点培育四:超强换热  

    成功研制了紧凑式MW级间冷器原型机,并在全温全压试验台上通过了测试验证;在洁净能源A类先导支持下,建设兆瓦级超临界二氧化碳循环发电系统,目前已建成压缩机试验平台和PCHE换热器综合试验平台,并开展性能测试。 

    重点培育五:先进布局无人机  

    院鸿鹄先导支持的“火凤”太阳能无人机技术验证机圆满完成低空自主起降飞行试验;AT200吨级物流无人机成功完成异地起降载货飞行,进入适航验证阶段。 

    (以上数据截止到2018年12月31日)

     

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