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  新能源与低碳技术研究院的主要研究方向包括:

  1)绿色能源技术-能源开发源头控制的“无(少)碳技术”;

  2)催化燃烧节能减排技术-能源使用过程控制的“减碳技术”;

  3)二氧化碳捕集、利用和封存(CCUS)-末端控制的“去碳技术”;

  4)低碳城乡建设-节能环保型城市建设;

  5)新能源和低碳经济政策

 

研究方向

       

 

具体内容如下:  

        1)绿色能源技术

  太阳能、风能、生物能、氢能、致密型深部地下能源(非常规油气、地热能)等是新型可再生能源的代表,也是各国能源部门所关注的焦点。而且这些能源的输出强烈的受到地域及季节的限制,这就需要开发一些新型的储能设备,当能量多余时将其存储,需要时再释放。因此,研究开发绿色能源技术和高性能的储能材料是能源研究和应用领域的重要方向。

  a.太阳能材料与器件,重点研究低成本、高效率、长寿命薄膜太阳电池规模化制备技术;薄膜太阳电池材料及器件相关基础物理问题研究。研究碲化镉薄膜太阳电池的成套关键技术,包括单带差超晶格太阳电池结构及性能研究;大面积碲化镉薄膜太阳电池组件材料性能研究,组件效率提高方法和制造技术。

  b. 生物质能源转化利用技术。重点以能源树种麻疯树等为研究对象,以高效、稳定、生态、持续为目标,围绕木本生物能源植物规模化培育,收集优良种质资源,结合功能基因鉴定,培育高产优质新品种,同时建立配套规范化栽培技术并进行技术集成和示范,在广泛收集麻疯树种质资源和研究资源高效栽培技术的基础上,通过对油脂成分的检测及相关预处理工艺,建立麻疯树生物航空原油标准,为生物航空燃油的研制奠定了基础。围绕生物柴油生产与示范装置的关键技术问题,以清洁高效连续生产工艺为核心,研发专门针对麻疯树等生物柴油清洁高效连续转化技术及其生产工艺,和相关副产品(甘油、动物饲用蛋白和复合有机肥等)综合利用技术。

  c. 燃料电池与新型储能装置

  针对燃料电池电动车、固定式燃料电池发电技术、氢内燃机车和智能手机等通讯装备等的市场需求,以及光电风电储能、电网削峰填谷等新兴产业的需要,开发高比能量、高比功率、高安全、长寿命、低成本等特点的先进储能电池及其关键材料、储氢技术与系统。

  d. 非常规油气开采理论与技术。主要研究在致密型非常规油气开采中利用岩石的体破裂实现油气的增渗增透,将理论、试验、数值模拟相结合,建立水力压裂研究的完整体系,发展气体/超临界流体多相混合变频致裂和驱动技术,开发大尺度水力压裂数值模拟技术和基于小型压裂实验微震数据的地层参数反演优化算法。

  2)催化燃烧节能减排技术

  a. 催化燃烧技术。发展燃烧催化剂和VOC催化剂的制备科学和技术,发展催化燃烧器和VOC净化装置的制备技术,实现产业化。研制开发低温、宽温度窗口、高效、绿色的SCR催化剂及其反应器。

  b. 研究开发高效化、低碳化、可资源化的烟气脱硫技术。重点进行烟气脱硫催化剂、脱硫反应器及系统集成的研发。开创同时脱硫脱硝脱碳综合控制及资源化技术,变现有的单一种类污染物控制为综合控制,重点进行多效催化剂、高效反应器及污染物综合控制工艺研究开发。进行高温煤气可再生脱硫技术及高温煤气净化技术研究,实现高温净化可以提高能量利用率5~10个百分点。

  c. 研发余热蒸汽循环代替机械压缩循环的煤气甲烷化制代用天然气SNG新工艺与成套技术。开发多级利用反应热的尾气封闭循环磷铵生产新工艺与成套技术,以化学反应热替代锅炉蒸汽、以低温余热回收替代凉水塔冷却。

  d. 开展钻井“三废”同步治理工艺与成套技术研究,对钻井柴油机尾气以循环利用替代末端处理,降低尾气污染物和噪声的同时利用尾气余能对钻井废水、废屑进行无害化治理。

  e. 研究尾气净化技术。研制汽油车的三效催化剂和密偶催化剂,柴油车的SCR催化剂,DOC催化剂和催化的DPF,理论空燃比和稀燃CNG车催化剂,摩托车尾气净化催化剂和含氧燃料车的非常规污染物和常规污染物同时净化的催化剂的制备科学和技术。

  3)二氧化碳捕集、利用和封存(CCUS)

  CCUS是将CO2从大型排放源收集起来,对CO2加以利用或者将其封存到地下深部与大气隔绝的技术。传统的二氧化碳封存技术,即CCS技术的整个过程中,没有产生新的有价值的产品,是一个纯投入的无经济效益的环保技术,并且在技术实施过程中,也需要消耗能量,会导致新的CO2排放。此外,CO2地质封存改变深部地质环境,存在诸多的不确定性和潜在的风险。利用超临界CO2的物理性能,将CO2用于增强地下深部油气、地热等能源开采是今后CO2封存利用的发展趋势。我国地热资源丰富,地热资源作为一种可再生清洁能源,具有较强的开发潜力。以CO2代替水作为工质流体增强地热开采即在以CO2作为工质流体增强地热开采的同时,封存部分CO2以达到减排CO2的目的,从而即实现清洁能源的开采,又实现了CO2的封存和利用。CO2地质封存和资源化利用一体技术主要重点研究:

  a.适合我国国情的CO2咸水层地质封存及资源化利用选址评价方法;

  b. 完善CO2在地下岩层中的迁移、扩散模拟方法;

  c. 建立CO2封存同时增强能源开采设计方法;

  d. 完善防止CO2泄漏的工程和地质多重屏障系统的优化设计和长期稳定性评价方法。

  利用CO2的化学性能,将其转化为化工产品是CO2利用的另一重要方向。工业上,利用CO2的一种途径是将CO2转化为有机物及高分子聚合物等化工产品,而另一种途径是将CO2与水分解,转化为甲醇,石油等再生能源。由于这两种CO2利用途径原料成本高,能耗高,碳循环周期短,工业规模小。天然矿物或工业废料中蕴含着丰富的Mg,K,S,Ti等人类所要的资源,地壳中的天然Ca、Mg元素分别约占地壳质量的3.45%和2%;在人类可利用的范围内(约地下5Km),利用地壳中1%的钙、镁离子进行CO2矿化利用理论上以50%的转化率计算,可矿化约2.56×107亿吨CO2。因此基于CO2矿化利用天然矿物和固废的CCU研究方向,即在低能耗低成本条件下利用CO2矿化转化联产高附加值的化工产品,可以将CO2作为一种资源,真正实现CO2的高效利用。重点研究一些几个方面:

  a.先进的CO2捕捉技术利用:CO2矿化反应耦合,实现低浓度CO2烟气中CO2的捕捉,包括矿化反应技术和高校传质吸收装备。

  b. CO2矿化加工天然矿物并生产化工产品:研究非水溶性钾长石、红土镍矿、低品位磷矿等矿物的活化和矿化过程,通过CO2矿化加工,提取钾资源、镍资源、磷资源,并对CO2进行矿化固化同时,对低值资源矿物的高值化利用。研究CO2矿化天然石膏、橄榄石等典型碱土金属矿物的CO2矿化技术。研究天然盐卤中的Ca、Mg离子直接矿化技术,借助离子膜电解技术直接生产碳酸盐产品和无机酸产品。

  c.CO2矿化处理工业固废联产化工产品:研究磷石膏、硫石膏、氯碱固废CaCl2等工业固废的CO2矿化技术,将磷石膏等工业固废进行无害化转化并生产硫基复肥,实现环境保护和CO2利用的双重任务。

  d.CO2的生物矿化过程:研究生物体内的CO2代谢过程,通过生物矿化,利用废水等水体中的高Ca离子的碳酸化生物沉积实现CO2的生物矿化,进行废水净化和CO2碳酸盐固化。

  4)低碳城乡建设

  结合国家西部开发政策,根据四川省灾区的低碳城市规划、新农村社区规划建设的理论和方法,基于人与自然和谐共处,城乡有序建设、社会永续发展的原则,构建低碳城乡规划建设体系、低碳建筑技术,绿色生态园区技术,主要研究内容包括:

  a. 基于“社区—城市—区域”的多尺度规划创新,低碳社区及其创新城市规划与设计,绿色新农村规划。

  b. 发展低碳建筑技术,构建绿色建筑标准体系;研究从建筑材料生产、运输到建筑规划、设计优化、施工、运行管理、维护、撤除、建筑垃圾处置及再生利用等全寿命周期低碳化评价方法,技术支撑体系;建筑规划设计、建造、使用、运行、维护、拆除和重新利用全过程低碳控制优化。

  c. 研究建筑碳排放预测理论与减排技术:建筑能耗的形成机理、建筑能耗与碳排放量的预测理论;建筑节能减排技术、建筑节能减排效果的评价体系;人居环境的设备、系统、控制的理论与技术等。

  d. 开发低碳新农村建设关键技术:沼气技术、生物质气化发电、集中供气技术与生物压块燃料的开发;秸秆还田循环利用技术,集成太阳能、沼气能、节水、绿化技术应用的新型农村生态社区建设示范。

  5)新能源和低碳经济政策

  结合当前新能源发展和全球气候变化对国内外政治、经济政策影响的大格局,重点研究:

  a. 国际能源变革的新趋势,新能源技术对全球能源产业的发展影响。我国在全球能源变革影响下能源开发技术的发展方向以及对国家能源政策的影响。

  b. 完整的低碳经济理论体系,科学界定发展低碳经济的理论内涵与发展模式,提出与传统经济发展方式和路线不同的资源能源利用方式,产品生产、消费方式、市场运行方式,为低碳技术的发展和应用提供理论指导。

  c. 调整低碳模式下我国经济社会发展战略。结合我国在应对全球气候变化中的责任和应履行的国际义务,提出适应世界低碳经济发展趋势的低碳经济社会发展战略。探索中国不同地区低碳经济的发展模式,特别是城市、农村和灾区低碳的发展模式。考虑发展目标的重新定义,增长方式、路径和政策的选择,能源与技术战略的更新以及消费模式的调整。

  d. 研究创新低碳经济公共政策。从“政策链”的角度系统分析相关的公共政策,研究科学的制定、执行和评估低碳经济公共政策的方法,从教育、经济、管理、技术、投入、碳交易等方面提出一系列政策建议,为国家及有关机构运作减排项目提供政策建议。对中国国内碳排放交易项目及市场进行调查研究,为制定更好的政策提供实践基础。

  e. 探讨适应我国的低碳技术发展的技术评估方法和标准。建立各种基础原材料、能源、运输等生产过程的消耗和(碳)排放等相关基础数据库,整合CDM方法、LCA方法、清洁生产及能源审计等方法,为研究制定有利于低碳发展的技术政策提供依据。

  f. 发展低碳经济的政府间政策协调与合作路径,构建国际合作的制度性框架,促进我国开展国际低碳经济合作。


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