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概況介紹
發稿時間:2018-04-10        作者:    【字號:

工程熱物理研究所主要從事能源、動力和環境等領域的研究,其中包括工程熱力學、內流氣動熱力學、燃燒學和傳熱傳質學等分支學科。研究所的科技發展戰略是面對新世紀科技技術不斷進步的挑戰,發展工程熱物理領域內的前沿、新興與交叉學科,爲國家能源、動力和環境領域內科學研究與技術研發提供支撐,爲基礎科學知識創新、國家戰略目標需求和人類社會可持續發展做出貢獻。

2019年,研究所參與多個國家科技創新2030重大項目實施方案編制、國家中長期科技發展規劃和各部委十四五規劃編制。發揮院兩機專項總體所和院無人機系統總體部作用,牽頭組織編制全院無人機系統2035年前發展路線圖、全院戰略高技術領域動力能源中長期與十四五發展規劃和科技委動力能源領域2050年前發展戰略等。研究所組織召開2019年戰略研討會,以總結十三五、研討十四五爲主題,認清發展現狀,統一思想,必須堅持有所爲有所不爲,集中力量辦大事;必須堅持問題導向、目標導向,著力解決能源動力領域卡脖子問題;以項目爲牽引,打破壁壘,最大化發揮優勢資源效益;進一步加強研究所管理能力和管理體系現代化建設。 

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轉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,开展化石能的清潔高效利用、风能利用、分布式供能與儲能等方向研究,以关键技术研发带动工程应用, 結合社會資源促進成果轉移轉化;把研究所建設成爲能源動力領域國際知名的一流研究所,爲我國能源動力的可持續發展提供創新思想、創新技術和創新人才。 

研究重點

三項重大突破方向

化石能的清潔高效利用: 

研建高效低碳燃氣輪機試驗裝置;研究新型IGCC/聯産系統;開展超超臨界循環流化床燃燒技術和新型清潔燃燒技術研發;低質/低階煤大型氣化關鍵技術、系統集成及工程示範。 

先進輕型動力: 

開發新原理發動機和輕型燃氣輪機總體設計及緊湊耦合布局等關鍵技術,構建輕型動力自主研發體系,建立輕型動力的持續開發能力。 

分布式供能與儲能: 

開展能的綜合梯級利用與循環耦合理論研究;開展寬負荷壓縮機、高負荷膨脹機、高效蓄熱()/換熱器等關鍵技術研究,開展10MW級先進壓縮空氣儲能系統集成與示範;進行混合工質透平、富氫燃料內燃機、新型制冷/熱泵等關鍵技術研究,建設5MW級清潔燃料與可再生能源互補的分布式能源系統示範工程。 

五個重點培育方向

太陽能熱利用: 

圍繞太陽能與化石能源互補發電、太陽能熱化學、太陽能供熱制冷,開展MW級中低溫太陽能熱化學互補發電工程化技術開發和MW級太陽能與煤炭互補發電系統設計,並開展示範應用;開展高溫太陽能轉化與捕集CO2技術、光伏與光熱反應一體化技術、太陽能驅動熱泵/制冷技術等前沿技術研究。 

風能利用: 

針對我國風資源特點,開發100米級風電長葉片的三維耦合設計和綠色制造技術;研究在役風電葉片效能評估與性能提升技術;研究風能直接制熱及儲熱前沿技術和風能海洋能綜合利用技術。 

工業燃氣輪機: 

開展先進工業燃氣輪機熱力循環分析,總體性能和結構、高效多級軸流壓氣機、環形燃燒室、高溫透平設計等關鍵技術研發與試驗驗證,研制35MW工業燃氣輪機原理樣機。 

超強換熱: 

開展微槽群複合相變強化傳熱機理及關鍵技術研發以及在大功率LED照明及電力電氣設備中的應用研究;開展熱壓轉換傳熱的基礎研究及應用研究;開展新型高效緊湊式換熱器關鍵技術研發、樣機研制及系統集成研發。 

先進布局無人機: 

開展民用物流無人機自主控制的異地起降技術研究;開展新型氣動布局無人機風洞模擬試驗及飛行控制技術研究。 

■ 机构建设 

科研項目與經費

2019年新爭取國家重點研發計劃等各類科研項目100余項,新簽合同額約6.5億元,院外經費占比84.9%;到位經費10.39億元,比2019年增長46.41%,再創新高。資産總額達到38.02億元,預算執行率達到100%,在到所經費比上年增加3.29億的情況下,存量資金減少975.97萬元。 

(一)牽頭籌建輕型動力創新研究院 

2019322日,中國科學院正式发文《中國科學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國科學院轻型动力创新研究院。419日,創新研究院成立暨第一屆理事會第一次會議召開,相裏斌副院長出席會議並爲創新研究院揭牌,理事會審議確定了各類章程和規章制度,創新研究院正式進入籌建期,全面啓動體制機制改革工作。1219日,創新研究院專家咨詢委成立暨2019年度總結會召開,專家咨詢委成立並頒發了聘書,自主部署項目創新引導基金完成了立項評審。2019年創新研究院各項工作進展順利。 

(二)推進中科院無人機系統總體部規範運行 

建成中科院無人機系統總體部試飛基地,有力保障了中程、靶機、太陽能等多款無人機的外場試飛工作。作爲中科院無人機系統總體,參加了某部無人機發展戰略研究,編制了中科院無人機系統2035年前發展路線圖。組織召開專家委會議,研討未來重點發展領域,爲“十四五”發展規劃奠定基礎。 

(三)实验室和科研隊伍建设 

啓動“能源有序轉化”基礎科學中心建設,整合研究所基礎研究人才和資源,初步完成團隊組建;目前中心固定研究人員15人、博士後2人、博士生15人、碩士生10人。稳步推进科研隊伍建设,無人飛行器實驗室去筹,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。 

 

主要科研進展及成果   

重大突破一:化石能的清潔高效利用  

采用研究所“預熱燃燒”原創技術的世界首台35t/h純燃超低揮發分碳基燃料工業鍋爐實現長期連續高效穩定運行,NOx原始排放低于200mg/m3,比傳統燃燒技術降低50%以上。該技術突破了超低揮發分碳基燃料無法清潔高效燃燒利用的壁壘,每年可爲用戶節省環保成本近400萬元。 我國首台千噸級循環床煤氣化裝置應用于甘肅金化集團20萬噸/年合成氨生産線,實現無廢氣廢水排放,爲破解合成氨行業的環保困局提供了全新出路。該技術産業化項目順利通過院弘光專項階段評估並得到滾動支持。 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“兩機”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:先進輕型動力 

在院重點部署項目支持下,國際首創的新原理發動機在完成三大核心部件試驗基礎上,已成功完成500公斤推力等級發動機整機裝配和台架安裝,順利轉入整機調試階段。 研究所自主研發了首款加力型渦噴發動機工程驗證機,並開展了飛行試驗驗證,驗證了發動機高效費比簡約總體布局等關鍵技術。 系列高性能低成本小型渦噴發動機實現量産,應用于靶機和模飛機等,助力我國相關裝備訓練水平和測試能力的顯著提升。該系列發動機獲我院科技成果路演STS雙創項目“第一名”和“最具投資價值獎”,並獲得院弘光專項支持。 

重大突破三:分布式供能與儲能 

在院A類先導支持下,成功研發海島內燃機余熱驅動的制冷、除濕、脫鹽一體化工程樣機,並完成上島設備改造和基建工程設計。 在院弘光專項支持下,我國首個10MW先進壓縮空氣儲能調峰電站在山東肥城開工建設,項目總規模爲1250MW/1000MWh國家可再生能源示範區示範項目100MW壓縮空氣儲能系統示範工程在張家口開工建設,系統設計效率達70.4% 

重點培育方向1:太陽能熱利用 

首次實現太陽能熱化學燃料轉化與富氫燃料動力發電的聯調運行,及熱化學發電系統的連續性運行,太陽能燃料熱化學轉化效率達45%以上。 

重點培育方向2:風能利用 

在院A類先導支持下,以風熱技術破解“棄風”難題,100KW級風熱機組已完成關鍵部件加工,示範工程將于年內建成 

重點培育方向3:工業燃氣輪機 

院重點部署項目35MW燃氣輪機燃氣發生器完成試制和裝配,並點火試車;20MW燃氣輪機完成工程設計評審,轉入試制階段。 

重點培育方向4:超強換熱 

在潔淨能源A類先導支持下,建設兆瓦級超臨界CO2循環發電系統。目前已完成超臨界CO2壓縮機部件試驗和PCHE全尺寸換熱器設計。 

重點培育方向5:先進布局無人機 

“中科院號”無人機正式起航,某型太陽能無人機模飛機圓滿完成多架次低空自主飛行試驗;“火鳳”太陽能無人機全尺寸樣機總裝下線。 

(以上數據截止到2019年12月31日)