多能源互补的分布式供能系统专题二：973项目进展

科技部973计划项目“多能源互补的分布式冷热电联供系统基础研究”（No.2010CB227300）由中科院工程热物理研究所、中科院理化技术研究所、浙江大学、清华大学、中国科技大学、上海交通大学、北京化工大学，以及东莞理工学院8家单位联合承担，首席科学家为金红光研究员。项目设置六个课题，包括“燃料化学能释放与能的综合梯级利用”课题，发挥对项目的引领作用；“微小型燃气轮机热力循环”、“动力余热驱动的热声发电”和“动力余热驱动的循环耦合和功冷并供”三个课题旨在解决分布式供能中的热能梯级利用问题；“蓄能/释能过程与主动蓄能”和“多能源互补的全工况系统集成”两个课题主要从系统层面研究全工况性能调控和示范验证。

项目从能源、环境等领域的多学科交叉层面，开展分布式供能系统基础研究，拟解决的两个关键科学问题为：1）燃料化学能与热能综合梯级利用原理；2）多能源互补机理与全工况性能调控机制。

项目主要研究内容：研究对转冲压发动机等微小型动力、变温动力余热驱动的热声发电、功冷并供的正逆耦合循环等分布式供能新方法。研究可再生能源与燃料的品位互补原理，探索“源头蓄能”、多能源互补的系统主动调控新方法。构建全工况集成的分布式供能系统，开展太阳能与天然气互补的冷热电联供系统示范验证。

项目目标：拓展传统热力循环理论框架，阐明燃料化学能与热能、可再生能源综合梯级利用的本质规律，创建能的综合梯级利用理论，形成国际一流的理论研究成果；实现化石燃料与太阳热能互补、对转冲压发动机、热声发电等核心技术的突破，促进微小型动力技术革新；提出多能源互补、燃料化学能和热能的综合梯级利用的新一代分布式供能系统，示范验证系统的节能率达到30％以上。建立分布式供能的自主创新技术支撑。

本项目前两年，各项研究工作全面展开，从能的综合梯级利用原理、多能源互补机理与方法，到系统全工况性能主动调控机制的三个方向，开展了分布式的基本理论、核心技术和系统集成研究，初步建立了能的综合梯级利用理论，形成一系列理论研究成果；研制了8个关键技术的实验台和1个系统集成实验平台，在化石燃料与太阳热能互补、对转冲压发动机、热声发电等核心技术方面取得突出进展，发表研究论文137篇，其中国际期刊66篇（计划36篇），SCI收录61篇，申报51项国家发明专利（计划13项），出版学术著作2部。前两年研究达到了预期目标，2011年9月6日，项目通过科技部组织的中期评估，成绩优秀。

再经过三年的研究，本项目将在理论、技术、示范验证三个层面，形成国际一流的研究成果。理论创新方面，建立燃料化学能有序释放的基本原理，揭示燃料化学能释放与燃烧后热力过程及循环的能量耦合规律，提出化石能源与可再生能源互补的全工况系统性能调控方法，构建能的品位与循环耦合理论框架，突破传统热力循环仅考虑热能利用的局限性，在燃料化学能、热能综合梯级利用的系统节能理论方面取得重要进展。技术突破方面，掌握太阳能热化学发电技术，实现系统源头节能；完成对转冲压发动机关键部件的设计与验证，促进微小型动力技术革新；提出变温动力余热驱动热声发电新方法；建立多热源互补的吸收式正逆耦合循环与热泵循环新方法；提出溶液蓄能等蓄能新介质及其蓄能/释能新工艺；建立分布式供能的自主创新技术支撑。示范验证方面，基于本项目建立的能的综合梯级利用理论，面向工业和建筑节能，提出多能源互补与全工况集成的新一代分布式供能系统，建立MW级冷热电联供系统，进行示范验证。

作者：分布式供能与可再生能源实验室 隋军