中国科学院电工研究所
中国科学院电工研究所(以下简称电工所)于1958年筹建、1963年在北京正式成立,迄今已有60余年的历史。作为电气科学与工程技术领域的国家科研机构,在我国能源技术与电气科学领域具有重要地位。电工所总体定位于电能生产、输配和高效利用与检测领域战略高新技术和电气科学前沿交叉研究,在促进我国能源转型及相关战略性新兴产业的发展等方面起骨干引领和核心支撑作用。主要研究方向为:可再生能源发电、电力设备新技术、电网技术、电力电子与电能变换、超导与新材料应用、生物电磁学与电磁探测等。建所以来,已取得科研成果600余项,其中100余项在全国26个省份得到了推广应用,先后获得国家和中国科学院及其他省部级奖励100余项。
电工所是两项国家重大工程系统级任务总体单位,中国可再生能源学会挂靠单位,国家太阳能光热产业技术创新战略联盟创始单位,中国电工技术学会副理事长单位,应用超导、电力电子、直线电机等专委会的主任或副主任委员单位,国家首批成立的“国家新能源汽车技术创新中心”和“国家高速列车技术创新中心”发起单位和理事单位,世界政府间能源合作“创新挑战”工作组中方联络办公室所在地等。
电工所拥有6个实验室和一个多学科交叉研究中心,拥有“电气工程”一级学科硕士、博士学位授予权,“生物医学工程”一级学科硕士学位授予权,设有“电气工程及其自动化”本科专业,“电气工程”一级学科博士后流动站。现有博士生导师50余人,硕士生导师90余人。从1977年国家恢复研究生招生制度后,电工所共有毕业生1888人,为国家培养了大批优秀的科研和管理人才。
电工所太阳能热利用技术研究部自从1979年起就开始着手进行太阳能利用及热发电方面的研究,取得了大批重要研究成果:
1985年建成了10kW碟式聚光器;
1996年完成10m长槽式集热器;
2005年建成1kW碟式斯特林发电装置;
2010年完成首套塔式太阳能热发电站仿真机;
2010年作为第一起草单位完成太阳能热发电第一部国家标准《聚光型太阳能热发电术语》;2011年完成首套热功率10W的二次反射式太阳炉;
2012年承担完成863项目“太阳能热发电技术及系统示范”,建设1MW直接蒸发式(DSG)塔式光热发电实验电站;
2014年承担并完成了唯一一项太阳能热发电领域973计划项目“高效规模化太阳能热发电的基础研究”;
2016年完成了北京市科委项目“熔融盐吸热-储热MW级塔式光热发电关键部件及系统研发”,建立了1MWth熔盐吸热蒸发系统;
2017年完成了863计划项目课题“槽式集热、发电系统试验平台研究及示范系统”,建设了1MW槽式光热发电实验电站;
2019年获批“十三五”国家重点研发计划“超临界CO₂太阳能热发电关键基础问题研究”项目,开展国际最新一代太阳能热发电技术研究。
2021年9月完成了北京市科委项目“第四代光热发电高温固体颗粒吸热器研究”,建立了MWth级石英管式高温颗粒吸热器。
太阳能热利用技术研究部从2010年起在太阳能中低温方面也进行了深入的研究和产业化技术推广。在太阳能空气集热器,太阳能空气干燥,太阳能海水淡化,太阳能建筑采暖等方面的研究居于全国领先地位。
2014年牵头制定的2022冬季奥运会零碳智慧能源城镇规划被国家主管部门采纳作为奥运规划发布。
2015开始建设张家口矾山太阳能供热技术基地,并于2018年建成我国首个太阳能跨季节储热小型示范工程“张家口黄帝城3000m³太阳能跨季节储热与供热系统”。利用该实证平台,开发并验证了大容量跨季节储热水体与土壤耦合传热模型,全系统动态热性能仿真模型,研发大容量跨季节储热水体低热损及斜温层控制技术、适用于严寒寒冷地区供热的塔式太阳能聚光吸热技术、全系统源-荷-储协同调控技术,形成成套系统及关键部件设计能力,达到国内领先水平。
基于上述关键技术研发成果,目前正在开展中科院先导A项目课题“太阳能集热储热多能互补零碳供热”,正在为黄帝城小镇30万平米建筑建设了太阳能跨季节储热与供热系统。建成后,该小镇将成为我国第一个真正实现跨季节热量调节的零碳供热工程。
研究部于2009年获批建立了中国科学院太阳能热利用与光伏系统重点实验室;2009年作为发起单位创立国家太阳能热发电产业技术创新战略联盟;2012年获批成立北京市太阳能热发电工程技术研究中心;2012年获批成立北京市太阳能热发电工程技术研究中心;2014年获批成立太阳能热发电北京市国际合作基地。研究部拥有全球一流的全方位太阳能热发电技术实验平台——北京延庆太阳能热发电基地,基地拥有亚洲首座MW级塔式光热发电实验电站、MW级槽式光热发电实验电站,总占地面积为320亩。2015年研究部建立了国内首个太阳能热发电设备及配件检测中心,中心拥有定日镜光学性能试验平台、2.5米关键技术研究风洞、熔融盐工质热工水力学实验台、水/水蒸汽热工水力学实验台、槽式真空集热管热性能测试平台、高温空气为传热流体的固体储热器热性能测试平台、聚光镜面型快速检测平台、25kW热功率的高焦比室内太阳能模拟器、二维跟踪槽式集热单元热性能测试系统等一批太阳能热发电科研和测试平台。现已成为国家光热产业创新联盟的首家公共测试平台及北京鉴衡认证中心太阳能光热发电设备检测签约实验室。
2020年获得国内首个太阳能热发电行业的CNAS实验室认可证书。研究部出色的研究成果获得了国际同行的高度认可,使电工所成为国际能源署太阳能热发电和热化学组织(SolarPACES)中方代表单位和副主席单位,并在2014年承办了SolarPACES国际会议;
2014年获中法建交五十周年中法科技合作优秀团队奖;为欧盟第七框架计划中的太阳能热发电项目(STAGE-STE)接纳的亚洲唯一项目成员单位。研究部在相关领域与国外多家著名研究机构有着长期密切的合作关系,与法国CNRS-PROMES,法国EDF,美国NREL,澳大利亚CSRIO,韩国KIER,西班牙IMDEA,阿联酋MasdarInstitute,丹麦DTU等具有长期研究交流合作。
研究部于2007年创办了亚洲最大的太阳能热发电盛会-“太阳能热发电技术三亚国际论坛”,并于2015年升级为中国太阳能热发电大会,截止2021年已连续举办14届。自从2017年以来,在国家人社部、中国科学院人事局等多个部门的资助下每年开展太阳能热发电、太阳能热利用技术等公益培训至少1次,为社会培养了大量的太阳能热利用技术人才。延庆基地自建成后,开展了大量可再生能源教学、科普、研学、夏令营等各类科普教育活动,累计3万余人次参加,受到社会好评,为社会公益服务方面作出突出贡献。
研究部目前在太阳能热发电系统集成技术、全场控制技术、高精度低成本定日镜技术、高可靠性吸热-传热-蓄热等关键技术研究,研发了太阳能非稳态聚焦集热技术和发电过程的计算机模拟软件,并在定日镜、槽式聚光器、碟式聚光器、线性菲涅尔聚光器、太阳炉、真空高温集热管、熔融盐吸热器、混凝土储热、太阳能高温空气吸热器、流化床颗粒吸热器、储热材料和系统、太阳能电站系统设计和仿真等方面拥有专利200余项和SCI文章200余篇,参与制定国内外相关标准10余项。研究团队获科技部颁发的“‘十一五’国家科技计划执行优秀团队奖”,获得科技部的“重点领域创新团队”奖。
研究部目前有固定研究人员24人,研究员3人,副研究员及高级工程师9人,具有博士学位的学术骨干15人。研究部现有博士生导师2人,硕士生导师7人,在站博士后3人,在读博士研究生8人,在读硕士研究生20人。已形成以工程热物理为核心、包括光学、电力电子技术、机械、结构工艺、材料、发电等多学科领域的高素质人员团队,具有合理的年龄结构与人才配比结构。为中国太阳能热发电建立了强大的科研基地,而且在建设过程中培养了大量的人才,对推动国家太阳能热发电技术、政策的发展起到了重要作用,在国际太阳能热发电技术领域上占据了重要席位。