近日，《内蒙古自治区党委 自治区人民政府关于2024年度自治区科学技术奖励的决定》发布。其中，由内蒙古工业大学、内蒙古建筑职业技术学院、内蒙古天之风科技有限责任公司和北京理工大学共同完成的“设施农业太阳能聚光集热土壤储供热可控一体化关键技术与应用”项目，荣获内蒙古自治区科学技术进步奖一等奖。
本次获奖的“设施农业太阳能聚光集热土壤储供热可控一体化关键技术与应用”项目整体技术达到国际先进水平，其核心的复合抛物面聚光跨季节储热/供热耦合技术达到国际领先水平。
常泽辉教授介绍，寒冷地区冬季种植过程中存在的“温度低、湿度大、病害多”瓶颈难题严重制约着设施农业反季生产优势的发挥，进而对县域“菜篮子”保供和农民增收造成了影响。而传统供热过程中能耗高、排放大是限制设施产业绿色低碳转型的重大瓶颈。针对上述重大需求，在国家自然科学基金持续资助下，本项目围绕土壤长时储热、热能高效传输、太阳辐射捕获三个关键环节开展了全链条协同攻关，系统研究出设施农业太阳能聚光集热土壤储供热可控一体化关键技术。
项目聚焦太阳能供能不连续与用户侧高可靠要求难以匹配的技术难题，开发出具有国际领先水平的光热转换与空气土壤换热一体化调控、光热光电耦合供能、太阳能聚光光热高效转化等关键技术，形成具有自主知识产权的设施农业太阳能聚光集热土壤储供热可控一体化成套技术及系统。首先，研究了聚光光热转换与空气土壤换热一体化调控技术，揭示了含内供热源非饱和土壤热湿迁移规律，开发了集热温度、供热温度高效耦合的跨时长储热策略，实现了土壤储热供热机制与作物生长用热机理的可控协同匹配；其次，为达到土壤热调控需求，研制了溢出光线再利用、热电转化自切换、低温结霜自消融的光热光电耦合供能关键装备，率先实现了太阳能独立自驱动供能新模式。最后，开发了光热高效转化新结构，构建了与供能时长匹配的复合抛物面聚光器设计方法，开发了系列温升可控、参数可调的聚光装置，攻克了太阳能光热转化能效提升技术。
项目授权国家发明专利11项，起草颁布地方标准1项，实现成果转化3项（百万元级转化2项），在内蒙古等6省区建成示范工程40余处，实现了产业化推广。入选教育部第七届省属高校精准帮扶典型项目、教育部“十四五”高校科技助力乡村振兴典型案例。
研究成果填补了太阳能独立供热设施农业越冬生产的空白，为内蒙古自治区建设国家重要农畜产品生产基地和乡村全面振兴做出了重大贡献。