多能源互補的分布式供能系統專(zhuān)題二：973項目進(jìn)展

科技部973計劃項目“多能源互補的分布式冷熱電聯(lián)供系統基礎研究”（No.2010CB227300）由中科院工程熱物理研究所、中科院理化技術(shù)研究所、浙江大學(xué)、清華大學(xué)、中國科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、北京化工大學(xué)，以及東莞理工學(xué)院8家單位聯(lián)合承擔，首席科學(xué)家為金紅光研究員。項目設置六個(gè)課題，包括“燃料化學(xué)能釋放與能的綜合梯級利用”課題，發(fā)揮對項目的引領(lǐng)作用；“微小型燃氣輪機熱力循環(huán)”、“動(dòng)力余熱驅動(dòng)的熱聲發(fā)電”和“動(dòng)力余熱驅動(dòng)的循環(huán)耦合和功冷并供”三個(gè)課題旨在解決分布式供能中的熱能梯級利用問(wèn)題；“蓄能/釋能過(guò)程與主動(dòng)蓄能”和“多能源互補的全工況系統集成”兩個(gè)課題主要從系統層面研究全工況性能調控和示范驗證。

項目從能源、環(huán)境等領(lǐng)域的多學(xué)科交叉層面，開(kāi)展分布式供能系統基礎研究，擬解決的兩個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題為：1）燃料化學(xué)能與熱能綜合梯級利用原理；2）多能源互補機理與全工況性能調控機制。

項目主要研究?jì)热荩貉芯繉D沖壓發(fā)動(dòng)機等微小型動(dòng)力、變溫動(dòng)力余熱驅動(dòng)的熱聲發(fā)電、功冷并供的正逆耦合循環(huán)等分布式供能新方法。研究可再生能源與燃料的品位互補原理，探索“源頭蓄能”、多能源互補的系統主動(dòng)調控新方法。構建全工況集成的分布式供能系統，開(kāi)展太陽(yáng)能與天然氣互補的冷熱電聯(lián)供系統示范驗證。

項目目標：拓展傳統熱力循環(huán)理論框架，闡明燃料化學(xué)能與熱能、可再生能源綜合梯級利用的本質(zhì)規律，創(chuàng )建能的綜合梯級利用理論，形成國際一流的理論研究成果；實(shí)現化石燃料與太陽(yáng)熱能互補、對轉沖壓發(fā)動(dòng)機、熱聲發(fā)電等核心技術(shù)的突破，促進(jìn)微小型動(dòng)力技術(shù)革新；提出多能源互補、燃料化學(xué)能和熱能的綜合梯級利用的新一代分布式供能系統，示范驗證系統的節能率達到30％以上。建立分布式供能的自主創(chuàng )新技術(shù)支撐。

本項目前兩年，各項研究工作全面展開(kāi)，從能的綜合梯級利用原理、多能源互補機理與方法，到系統全工況性能主動(dòng)調控機制的三個(gè)方向，開(kāi)展了分布式的基本理論、核心技術(shù)和系統集成研究，初步建立了能的綜合梯級利用理論，形成一系列理論研究成果；研制了8個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)驗臺和1個(gè)系統集成實(shí)驗平臺，在化石燃料與太陽(yáng)熱能互補、對轉沖壓發(fā)動(dòng)機、熱聲發(fā)電等核心技術(shù)方面取得突出進(jìn)展，發(fā)表研究論文137篇，其中國際期刊66篇（計劃36篇），SCI收錄61篇，申報51項國家發(fā)明專(zhuān)利（計劃13項），出版學(xué)術(shù)著(zhù)作2部。前兩年研究達到了預期目標，2011年9月6日，項目通過(guò)科技部組織的中期評估，成績(jì)優(yōu)秀。

再經(jīng)過(guò)三年的研究，本項目將在理論、技術(shù)、示范驗證三個(gè)層面，形成國際一流的研究成果。理論創(chuàng )新方面，建立燃料化學(xué)能有序釋放的基本原理，揭示燃料化學(xué)能釋放與燃燒后熱力過(guò)程及循環(huán)的能量耦合規律，提出化石能源與可再生能源互補的全工況系統性能調控方法，構建能的品位與循環(huán)耦合理論框架，突破傳統熱力循環(huán)僅考慮熱能利用的局限性，在燃料化學(xué)能、熱能綜合梯級利用的系統節能理論方面取得重要進(jìn)展。技術(shù)突破方面，掌握太陽(yáng)能熱化學(xué)發(fā)電技術(shù)，實(shí)現系統源頭節能；完成對轉沖壓發(fā)動(dòng)機關(guān)鍵部件的設計與驗證，促進(jìn)微小型動(dòng)力技術(shù)革新；提出變溫動(dòng)力余熱驅動(dòng)熱聲發(fā)電新方法；建立多熱源互補的吸收式正逆耦合循環(huán)與熱泵循環(huán)新方法；提出溶液蓄能等蓄能新介質(zhì)及其蓄能/釋能新工藝；建立分布式供能的自主創(chuàng )新技術(shù)支撐。示范驗證方面，基于本項目建立的能的綜合梯級利用理論，面向工業(yè)和建筑節能，提出多能源互補與全工況集成的新一代分布式供能系統，建立MW級冷熱電聯(lián)供系統，進(jìn)行示范驗證。

作者：分布式供能與可再生能源實(shí)驗室 隋軍