分布式供能与可再生能源实验室：低碳排放不是梦

　　近年来，分布式供能与可再生能源实验室组织承担了国家分布式能源“973”项目，在能的综合梯级利用理论、微小型动力、余热利用和系统集成方法及验证方面取得诸多成果，验收成绩在能源领域同期项目中名列前茅。

　　针对槽式太阳能集热技术年均集热效率低，管路复杂的问题，中国科学院工程热物理研究所分布式供能与可再生能源实验室提出了广角跟踪抛物槽式集热技术。

　　在实验室主任金红光院士的带领下，实验室团队正为实现能源的低碳排放而努力。

　　推进分布式供能

　　分布式供能与可再生能源实验室副主任郝勇在接受《中国科学报》记者采访时说：“城市里的电厂采用集中发电模式，再将电传输给每家每户，然而这种传统的发电模式在传输过程中电量的损失不可避免。”

　　实验室主攻的分布式供能系统可以有效解决能源的浪费，因为它位于或临近用户，可以满足用户多种能量（冷、热、电等）需求。另外，分布式供能系统就地取材，比如用太阳能和风能等可再生能源来发电。

　　“这类可再生能源不仅分布广泛，还能够通过分布式供能系统实现高效利用。”郝勇说。分布式供能系统从能量供应角度，重点强调系统集成能量配置的联产功能；从用户需求角度，重点强调负荷牵引式能量供应的联供功能。

　　实验室研究员杨金福指出，基于能量等值互补与交换原理的供需衔接式供能系统，具有系统功能集成的灵活、可靠与经济、环保性，实现满足用户多种能量变化的需求牵引，进行供需“无缝”衔接的系统集成技术，并向规模化、智能化的方向发展。

　　近年来，分布式供能与可再生能源实验室组织承担了国家分布式能源“973”项目，在能的综合梯级利用理论、微小型动力、余热利用和系统集成方法及验证方面取得诸多成果，验收成绩在能源领域同期项目中名列前茅。

　　多能源互补发电

　　当前，可再生能源凭借取之不尽和清洁环保等优势，正在成为世界能源舞台上的主角，并将逐渐取代化石燃料。

　　郝勇表示，将太阳能与成熟的常规发电技术整合，进行多能源互补发电，不仅可降低开发利用太阳能的技术和经济风险，有效解决太阳能利用不稳定和蓄热技术不成熟等技术瓶颈问题，还能实现高效、低成本地利用太阳能。

　　在中低温太阳能热化学互补发电技术方面，分布式供能与可再生能源实验室原创性提出并研制了15kW槽式太阳能驱动甲醇裂解合成气的内燃机发电装置，成功实现了300℃太阳能燃料发电，太阳能年均净发电效率达到25%，标志着太阳能热化学发电实验样机研制的重大突破，为该技术向产业化迈进提供了坚实基础。

　　实验室还原创性提出部分旋转的槽式聚光集热新方法，研发了变辐照主动调控聚光集热场技术，开展我国首座10MW光煤互补示范电站关键技术的研究。实验室不仅研制了百kW级太阳能热化学发电样机，还在郑州富士康能源站建立槽式太阳能热化学发电示范装置。

　　太阳能与火电机组互补发电可使中低温太阳能热发电规模发展到单台容量几万千瓦，与一座太阳能单独发电电站规模相当，因此具有低成本、规模化开发利用太阳能资源的潜力。

　　低能耗捕集CO2

　　燃煤电站的CO2减排是煤炭清洁、低碳、高效利用的重要课题之一。传统的燃煤电站采用的是“先污染、后治理”链式方式，即从煤燃烧后的尾气中捕集CO2。采用传统燃烧后捕集90%的CO2，会使电厂发电效率下降10～15个百分点，发电成本上升70%～110%。

　　针对传统燃煤电站CO2捕集能耗和成本高的缺陷，分布式供能与可再生能源实验室以燃料转化过程的做功能力利用与CO2生成、迁移之间的关联关系为突破口，提出了“燃料转化过程化学能梯级利用与CO2捕集一体化”的思路，即在减小燃料转化过程的不可逆损失的同时，实现CO2的定向富集，从而减小CO2分离能耗，在CO2形成的源头实现低能耗的CO2捕集。

　　基于“一体化”思路，实验室开展了燃料转化过程的不可逆损失与CO2富集耦合机理研究，开发了“煤炭碳氢元素定向气化与CO2富集一体化”方法、化学链燃烧技术与方法、控制CO2的煤基化工动力多联产技术等。

　　目前，实验室研究团队搭建了10kW级的燃料转化与二氧化碳富集一体化实验台，用于研究燃料转化过程中CO2富集机理，为实现“煤炭碳氢组分定向气化与CO2富集”、煤化工及化工动力多联产方向CO2提供实验依据。