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陕西省碳中和技术重点实验室(教育部出台又一计划!西安交大加入这项“国家战略”,打破国外封锁!)

近两年,“碳达峰”“碳中和”成为热词。为深入贯彻国家关于碳达峰、碳中和的重大战略部署,近期,教育部出台《高等学校碳中和科技创新行动计划》,并分阶段制定了不同目标。为实现目标,“计划”提出支持高校联合科技企业建立技术研发中心、产业研究院、中试基地、产教融合创新平台等。7月31日,陕西省水务集团与西安交通大学共建的“水循环与碳中和技术研究院”成立暨揭牌仪式在西咸新区泾河新城顺利举行。


水循环与碳中和技术研究院是陕西省水务集团有限公司与西安交通大学共建的科研创新平台。


我国力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,是以习近平同志为核心的党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策。实现碳达峰、碳中和,是我国实现可持续发展、高质量发展的内在要求,也是推动构建人类命运共同体的必然选择。从实现碳达峰到实现碳中和,欧美发达国家基本都经历了50年到70年,而我国从碳达峰到碳中和的目标期限仅为30年,路艰且长。在此过程中,西安交通大学非常重视国家的能源战略和碳中和事业,推出了一系列新举措,产出了一系列新成果!


近日,陕煤集团依托秦创原国企创新中心平台,与西安交通大学程光旭教授团队进行对接。双方围绕国家“双碳”目标,确定了一系列项目,并签订“陕煤—秦岭科学技术基础研究基金”,使“出成果”与“用成果”实现有机统一。


6月23日,西安交大-隆基股份战略合作协议签约仪式在中国西部科技创新港涵英楼举行。根据校企战略合作协议,隆基股份将与西安交大共建“交大-隆基零碳能源研究院”,这是在国家提出2030碳达峰、2060碳中和的背景下,融合西安交大的管理、能源、电力、储能、物理、材料等优势学科的科研与教育资源,双方共建团队联合开展面向“零碳”的能源的科研项目,促进绿色能源成果孵化转化,推动绿色能源与循环经济发展。

仪式结束后,与会领导还参观了隆基股份捐赠建设的中国西部科技创新港光储充智能电站。该电站装机功率56.07kWp,占地面积280m2,配置微网预制舱及电动汽车充电桩,不仅可以使用光伏电力为校园新能源车充电,还可以用于储能专业微电网科研教学示范基地,向交大师生展示未来能源技术发展方向,助力创新港绿色校园建设,已经成为校园的“绿色风景线”。


氢能作为一种零碳排放的清洁能源,广泛应用于航空航天、陆运水运等领域,但“怎样更好地储存、利用氢能”是科学家们一直致力研究的问题。西安交大电气学院张锦英团队突破技术瓶颈,带来了一种全新的储氢方法,不仅携带方便,还让氢能更安全稳定地工作。目前,张锦英团队正在开发进行基于新型储氢技术的便携式氢能电源,并将该技术应用于无人机、氢能源电动车等产品的设计和开发。


6月15日,以西安交大公管学院人口与发展研究所刘哲教授为独立作者,题为《规范国际废物循环流通体系》的通讯论文在《自然》杂志上发表。文章提出为了区别于废物转移以及促进以废物循环再生利用为目的的国际贸易健康发展,国际社会需要建立相应的国际流通与监管机制以解决国际间废物贸易在废物循环再生数据共享、价值链重构等方面问题。


早在2013年,西安交通大学能源与动力工程学院谢永慧教授团队已开展二氧化碳热力系统及其核心设备关键技术的研发,并与多家国有大型企业及知名研究院所进行了深入合作。目前团队在二氧化碳热力系统集成、动力机械优化设计等方面取得了一系列研究成果,已获得授权发明专利21项。在“碳达峰”“碳中和”的大背景下,团队与深圳市博德维环境技术股份有限公司紧密合作,在新型二氧化碳储能系统的性能分析、动力设备设计、集成优化、经济评估等方面取得诸多进展,并联合成立了“西安交大-博德维先进储能系统动力设备研究中心”。

2021年3月,西安交通大学、深圳市博德维环境技术股份有限公司、东方电气集团东方汽轮机有限公司在中国西部科技创新港共同启动了“新型二氧化碳储能工程验证系统”。三方将在新型二氧化碳储能工程应用方面加强合作,促进“产学研用”深度融合,突破动力设备关键技术,努力保障知识产权自主可控,实现设计制造的全国产化。目前,10MW/20MWh储能系统前期准备工作已经完成,预计于2021年底试运行。


太阳能高效利用是解决能源短缺和环境污染、实现“双碳”目标的有效手段。2007年起,西安交大何雅玲院士带领团队,针对太阳能聚光、集热、储热及光热协同匹配等核心问题,经过10余年努力,攻克了聚光系统内光子多尺度传播与捕获过程的实时准确描述及定向定量调控这一难题,创新性地构建了适用于多种太阳能聚光集热系统的光子多尺度传输普适计算体系,提出了兼顾计算速度与精度的“多重网格、逐级搜索、快速寻的”新方法,该方法计算时间相比于国际通用方法可大幅缩短。

发展了用于处理太阳能光热转换过程的聚光-集热系统无缝耦合跨接原理及全场数值求解方法,揭示了多尺度、多物理场耦合的热质传递机理,提出了光热耦合过程的动态定向瞄准、局部定量强化、以及“按流均光、以光定流”的光场-流场协同调控的思想,有效提升了光热转换效率。针对储热过程中储热速率、储热密度和储热品质难以兼顾的共性难题,揭示了储热材料微观结构、热量传输机制与储热性能的内在关联,提出了材料设计、过程强化及系统优化相匹配的性能强化方法,实现了热量高速率、高密度、高品质存储

在上述研究的基础上,构建了聚光集热储热系统多物理场协同的光热调控理论和方法,实现了对光热系统的协同设计与综合优化,为太阳能光热利用技术的发展提供了理论基础。团队在该领域发现的新现象、揭示的新机理、提出的新方法被国内外广泛引用和高度评价,被评价为“成功的”“有效的”“好方法”“最全面的”“正确的”“新发现”等,常被本领域学者大篇幅地引作理论方法、验证数据或技术参考。

该项成果已成功应用于太阳能光热转换及储能、太阳能供暖/热水系统等的研制及能流调控,并获得2019年陕西省自然科学一等奖。


重型燃气轮机是大国重器,关乎国家能源安全和国防安全。它是高新技术密集的重大装备,是高效清洁发电系统的核心动力装备、先进船舰的驱动设备等,具有极高的战略地位和巨大的市场前景。

2005年起,西安交大王铁军团队前瞻性地开始了我国重燃制造基础研究。2006年,西安交通大学联合东方电气集团东方汽轮机有限公司等,承担了我国重型燃气轮机制造领域的第一个国家973计划项目,2012年项目获滚动支持。这也成为国家973计划支持的仅有的两个重型燃气轮机制造项目。

2019年9月27日,我国首台F级50兆瓦重型燃气轮机整机点火试验一次成功。这标志着我国在重型燃气轮机领域,历经10余年关键技术攻关,拥有了自主知识产权,打破了国外封锁,实现了我国重型燃气轮机制造从0到1的跨越。2020年11月27日,我国首台自主研发F级50兆瓦重型燃气轮机成功实现满负荷运行,入选2020央企十大国之重器。

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实现“双碳”目标,中国必然要转变发展方式、进行能源革命,这其中有许多“卡脖子”问题亟待解决。作为西迁精神孕育地的西安交通大学,在科技攻关中始终胸怀“国之大者”,坚持问题导向,从国家急迫需要和长远需求出发,经过多年深耕,在新能源和能源新技术领域不断取得创新性成果。接下来,西安交大将再接再厉,为做好碳达峰、碳中和工作提供科技支撑和人才保障。

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素材来源:麦可思研究、西安交通大学新闻网

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