廣州能源所研究員徐剛（右）向來(lái)賓介紹高效太陽(yáng)能吸熱涂層研究進(jìn)展。
溫州10 萬(wàn)噸生物柴油示范工程
在尋找新綠色能源、二氧化碳減排和發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、農(nóng)村能源與地區(qū)發(fā)展研究等方面，中科院可再生能源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室正在加大力度。
眾所周知，能源是當(dāng)前制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要因素。“去年，我國(guó)進(jìn)口原油2.8億噸，石油對(duì)外依存度高達(dá)58%。有沒(méi)有一種可以替代的能源呢？”在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪(fǎng)時(shí)，中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)能源所）副所長(zhǎng)吳能友將談話(huà)自然而然地引入正題。
他曾任中科院可再生能源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任，圍繞該實(shí)驗(yàn)室所開(kāi)展的工作，他向我們展示了一幅頗具特色的“畫(huà)卷”。
科學(xué)定位彰顯特色
該實(shí)驗(yàn)室的前身—原中科院可再生能源與天然氣水合物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，由于研究?jī)?nèi)容和方向較雜，重點(diǎn)不夠突出，不利于學(xué)科建設(shè)和發(fā)展，能源所經(jīng)討論決定對(duì)其進(jìn)行重新部署。經(jīng)中國(guó)科學(xué)院批準(zhǔn)，2013年正式更名為中科院可再生能源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。
近年來(lái)，該重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在可再生能源利用技術(shù)研究方面做出諸多特色工作，例如研制農(nóng)林廢棄物氣化利用技術(shù)與裝置。
該研究所以研究員吳創(chuàng)之為首的科學(xué)家解決了流化床氣化、焦油裂解、低熱值燃?xì)鈾C(jī)組、焦油污水處理和系統(tǒng)控制及優(yōu)化等各種關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)成了具有我國(guó)特色的農(nóng)業(yè)廢棄物能源利用技術(shù)路線(xiàn)。
他們通過(guò)生物質(zhì)氣化爐內(nèi)結(jié)構(gòu)的非對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)，利用內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)相結(jié)合的原理，采用混合和復(fù)合氣化工藝，通過(guò)焦油裂解技術(shù)和燃?xì)鈨艋夹g(shù)集成，研發(fā)生物質(zhì)循環(huán)流化床氣化和氣體凈化的核心關(guān)鍵技術(shù)，自主開(kāi)發(fā)低熱值燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)組，建成國(guó)內(nèi)第一個(gè)農(nóng)業(yè)廢棄物氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。
其中，5MW生物質(zhì)氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電示范工程最高發(fā)電效率達(dá)到27.8%左右，綜合技術(shù)性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。該發(fā)電系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外示范推廣，自2001年以來(lái)，簽訂生物質(zhì)氣化發(fā)電項(xiàng)目27個(gè)，總裝機(jī)容量40多MW，累計(jì)銷(xiāo)售設(shè)備合同額近1.65億元，每年新增發(fā)電量近1億度，年新增產(chǎn)值5000多萬(wàn)元。該成果獲2008年度國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。 此外，其他方面也取得了顯著進(jìn)展。如開(kāi)發(fā)生物質(zhì)多途徑利用的高值化產(chǎn)品與技術(shù)，包括生物質(zhì)氣體、液體、固體燃料及生物基材料和化工品等，建成百?lài)嵓?jí)木質(zhì)纖維素制取醇類(lèi)燃料和百?lài)嵓?jí)催化合成生物汽油等示范系統(tǒng)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白；研建的海島海洋能獨(dú)立能源發(fā)電示范電站、10kW漂浮鴨式波力發(fā)電和10kW漂浮波力直線(xiàn)發(fā)電等示范裝置填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。
“近幾年，重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)了一系列重要的國(guó)家級(jí)項(xiàng)目，如國(guó)家"973"計(jì)劃、"863"計(jì)劃、支撐計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目、中科院重大項(xiàng)目與重要方向項(xiàng)目等，共計(jì)319項(xiàng)，到位總經(jīng)費(fèi)21548.1萬(wàn)元。”吳能友說(shuō)。
發(fā)力國(guó)際前沿工作
“致力于解決可再生能源開(kāi)發(fā)利用中資源分散、穩(wěn)定性差、轉(zhuǎn)換效率低等瓶頸問(wèn)題，在重要方向上作出前瞻性、基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性的創(chuàng)新貢獻(xiàn)，形成一批具有代表性和有社會(huì)影響力的知識(shí)產(chǎn)權(quán)及研究成果，成為可再生能源領(lǐng)域國(guó)內(nèi)一流科研創(chuàng)新基地、人才培養(yǎng)基地和高技術(shù)輻射基地。”吳能友如是表述該實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展目標(biāo)。
在尋找新綠色能源，二氧化碳減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，以及農(nóng)村能源與地區(qū)發(fā)展研究方面，實(shí)驗(yàn)室正在加大力度。在該所“一二四”發(fā)展規(guī)劃中，重點(diǎn)是要在“生物質(zhì)能源高值化轉(zhuǎn)化與規(guī)?；?#8221;和“分布式可再生能源獨(dú)立系統(tǒng)應(yīng)用示范”兩個(gè)方面取得突破，以解決制約我國(guó)能源發(fā)展的瓶頸問(wèn)題。
“加強(qiáng)系統(tǒng)性研究，解決關(guān)鍵技術(shù)，形成企業(yè)需要的解決方案，一直是重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展思路之一。廣東省好多企業(yè)打算擬通過(guò)與其合作，找到新能源替代重油，共同研究，爭(zhēng)取得到國(guó)家和地方的重點(diǎn)支持。”吳能友說(shuō)。
他表示：“在生物質(zhì)方面，我們作為國(guó)內(nèi)主要單位承擔(dān)國(guó)家項(xiàng)目，還受有關(guān)單位委托以自己的技術(shù)研制了多個(gè)萬(wàn)噸級(jí)生物柴油示范項(xiàng)目，其規(guī)模如天津3萬(wàn)噸，溫州的則達(dá)10萬(wàn)噸。”
“去年我們研制的生物柴油裝置銷(xiāo)往越南，今年同樣是我們研制的千噸級(jí)航空燃料填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。從2009年開(kāi)始，我們所就是科技部牽頭的生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟的理事長(zhǎng)單位，力求解決生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展遇到的技術(shù)問(wèn)題。”從吳能友上述這些表述中記者了解到，依托廣州能源所的這個(gè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室正在從事對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要意義的工作。 不僅如此，在生物質(zhì)能源領(lǐng)域，實(shí)驗(yàn)室形成多學(xué)科交叉的多層次研究方向，構(gòu)建了多途徑生物質(zhì)能源技術(shù)路線(xiàn)，利用的生物質(zhì)資源既有農(nóng)林廢棄物和有機(jī)廢棄物，也有能源草和能源藻。產(chǎn)品包括生物質(zhì)發(fā)電、液體燃料、氣體燃料、固體致密成型燃料和生物基化工品，引領(lǐng)國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展，成果總體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，成為國(guó)內(nèi)最具影響力的生物質(zhì)能源研究機(jī)構(gòu)。
不懼困難與時(shí)俱進(jìn)
“我們是一個(gè)體量不大的研究所，缺乏更多的領(lǐng)軍人才。”吳能友坦言，在發(fā)展的路上實(shí)驗(yàn)室面臨著不少困難。
他坦言，從發(fā)展角度看，該重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室及其依托的廣州能源所進(jìn)行基礎(chǔ)研究，尚缺乏領(lǐng)軍人才。因此，必須加強(qiáng)人才工作、與時(shí)俱進(jìn)，才能作出更大貢獻(xiàn)。
吳能友認(rèn)為，未來(lái)，在生物質(zhì)能源方面，將以組建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為目標(biāo)，進(jìn)行生物質(zhì)能源多途徑轉(zhuǎn)化的應(yīng)用示范，突破生物能源資源分散和成本較高的制約，形成適合于我國(guó)資源特點(diǎn)的生物質(zhì)能源商業(yè)化解決方案，建成一個(gè)具有明確戰(zhàn)略定位、資源共享、有國(guó)際影響力的開(kāi)放研究平臺(tái)。
在非碳可再生能源方面：將開(kāi)發(fā)大規(guī)模、低成本直接利用太陽(yáng)能的核心技術(shù)（包括工業(yè)熱利用、光催化利用等），推動(dòng)太陽(yáng)能非發(fā)電工業(yè)利用的新模式；開(kāi)發(fā)海洋能/深層地?zé)岣咝Оl(fā)電關(guān)鍵技術(shù)，為未來(lái)大規(guī)模利用新型可再生資源提供支撐。通過(guò)單項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，引領(lǐng)、推動(dòng)非碳可再生能源技術(shù)的發(fā)展。
在分布式可再生能源系統(tǒng)方面，將根據(jù)社區(qū)、城鎮(zhèn)、農(nóng)村、海島等的不同需求，采用不同的技術(shù)路線(xiàn)，通過(guò)多能互補(bǔ)分布式可再生能源系統(tǒng)構(gòu)建和穩(wěn)定運(yùn)行，提高獨(dú)立可再生能源系統(tǒng)的穩(wěn)定性，突破可再生能源資源分散及不穩(wěn)定性的制約，推動(dòng)可再生能源利用模式的轉(zhuǎn)變。
在低碳發(fā)展方面，將面向全球發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的重要趨勢(shì)，研究低碳發(fā)展機(jī)制和戰(zhàn)略，大力發(fā)展低碳技術(shù)及應(yīng)用示范，為國(guó)家、地區(qū)能源開(kāi)發(fā)和經(jīng)濟(jì)低碳發(fā)展提供依據(jù)。
談及重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的未來(lái)，吳能友認(rèn)為，一方面是要整合相關(guān)研究力量，發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢(shì)，提高協(xié)同創(chuàng)新能力、爭(zhēng)取和完成重大任務(wù)的能力；另一方面則要加強(qiáng)隊(duì)伍建設(shè)，提高隊(duì)伍的整體素質(zhì)，合理吸納流動(dòng)人才等。
在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中研發(fā)了垃圾自動(dòng)分選、高值化預(yù)處理調(diào)質(zhì)以及二次污染削減控制等技術(shù)及生產(chǎn)可燃?xì)?、熱蒸汽和電力等熱轉(zhuǎn)化關(guān)鍵技術(shù)，為固體廢棄物能源化清潔利用系統(tǒng)工程提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。
其開(kāi)發(fā)的城市生活垃圾資源化利用技術(shù)，減容率達(dá)到95%以上、資源化利用率達(dá)85%。該成果已在國(guó)內(nèi)外推廣應(yīng)用，累計(jì)處理量超過(guò)4550萬(wàn)噸，推廣生物有機(jī)肥672萬(wàn)畝，每年節(jié)省重油8.42萬(wàn)噸，經(jīng)濟(jì)效益約30億元。該項(xiàng)目獲得2011年度國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
2.生物柴油連續(xù)綠色生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用
該項(xiàng)目促進(jìn)了固體催化劑在生物柴油生產(chǎn)行業(yè)中的應(yīng)用，突破了以地溝油作為原料生產(chǎn)生物柴油工藝很難連續(xù)的瓶頸。首次在國(guó)內(nèi)使用無(wú)水純化凈化生物柴油，實(shí)現(xiàn)生物柴油無(wú)污染、綠色化生產(chǎn)。通過(guò)模塊化工藝設(shè)計(jì)，促進(jìn)了生物柴油設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展，優(yōu)化國(guó)內(nèi)現(xiàn)有生物柴油產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高生物柴油行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。目前已與龍巖、天津、香港、溫州等多家企業(yè)建立了廣泛的合作關(guān)系，為企業(yè)和社會(huì)創(chuàng)造了極大的經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)了生物柴油產(chǎn)業(yè)應(yīng)用和技術(shù)市場(chǎng)的進(jìn)程。
3.千噸級(jí)生物質(zhì)氣化合成二甲醚示范裝置
玻生物質(zhì)DME可替代液化石油氣（LPG）作為居民的生活用能，可作為車(chē)用動(dòng)力燃料、化工原料、精細(xì)化工產(chǎn)品等。采用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)，在廣東博羅中試基地建成千噸級(jí)生物質(zhì)氣化合成二甲醚示范裝置，并一次投料試車(chē)成功，實(shí)現(xiàn)全流程貫通。目前運(yùn)行結(jié)果表明，目標(biāo)產(chǎn)物二甲醚選擇性達(dá)90%以上。
該系統(tǒng)以資源豐富的農(nóng)林廢棄物為原料，經(jīng)氣化合成轉(zhuǎn)化為高品位的二甲醚（DME）燃料并聯(lián)產(chǎn)電力和高附加值產(chǎn)品。千噸級(jí)生物質(zhì)氣化合成二甲醚示范裝置的成功，標(biāo)志著我國(guó)自主產(chǎn)權(quán)的生物質(zhì)氣化合成二甲醚技術(shù)初步具備產(chǎn)業(yè)化能力，對(duì)生物質(zhì)化工的高端發(fā)展有積極推動(dòng)作用。
4.高效太陽(yáng)能吸熱涂層研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用
該項(xiàng)目經(jīng)過(guò)技術(shù)攻關(guān)，最終形成了一套以連續(xù)真空鍍膜方法在平板集熱器板芯上制備太陽(yáng)能光譜選擇性吸收涂層的成熟技術(shù)方案，成功研制出我國(guó)第一套太陽(yáng)能集熱板芯卷繞鍍膜年產(chǎn)3萬(wàn)m2中試生產(chǎn)線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能吸熱涂層連續(xù)、穩(wěn)定、低成本、無(wú)污染制備。
該項(xiàng)目解決了關(guān)鍵材料、制備工藝、生產(chǎn)裝備方面的諸多難題，獲得了一整套具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專(zhuān)利技術(shù)，自主研制了成本僅為國(guó)際同行的1/5的成套生產(chǎn)裝備，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程零污染、零排放，純綠色制備。成本低、性能高的磁控濺射鍍膜涂層的生產(chǎn)，勢(shì)必打破國(guó)內(nèi)市場(chǎng)被德國(guó)鍍膜產(chǎn)品壟斷的局面，為我國(guó)平板集熱器產(chǎn)業(yè)往高性能方向發(fā)展及提升全球競(jìng)爭(zhēng)力提供強(qiáng)有力的支持。
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