2005年国家科技计划硕果概览（一）——开发清洁能源 保障能源安全

　　

  1.我国可再生能源研究取得新进展

    南开大学与天津保税区合作，将在天津保税区建设我国第一条铜铟硒薄膜太阳能电池中试线，使我国成为继德、美、日之后的第四个开展这种电池中试开发的国家，并将形成具备自主知识产权的铜铟硒薄膜太阳能电池产业。以南开大学光电子所孙云教授为组长的“铜铟硒薄膜太阳能电池试验平台及中试线”课题组在国家“863”计划的支持下，经过3年努力自主开发了一系列薄膜沉积设备，攻克多项技术难关，建立了国际水准的试验平台。研制开发的电池光电转换效率已经达到14%，不仅填补了国内空白，也已接近世界先进水平。目前，该项目的实验室技术基本成熟，开始进入中试技术开发阶段，预计2006年底完成中试，2007年开始进行5兆瓦生产线的技术开发。铜铟硒薄膜太阳能电池属于技术集成度很高的化合物半导体光伏器件，由在玻璃或廉价的衬底上沉积多层薄膜而构成。薄膜总厚度约2～3微米，具有高转换效率、低成本、无衰退等综合性能。这种电池是未来的太阳能电池主流产品之一，可广泛应用于大型太阳能电站、节能楼宇玻璃、航空航天及军事用途，有着巨大的市场需求。

    2.我国第一个兆瓦级并网光伏电站建成

    国家“863”计划后续能源技术主题“与建筑结合的兆瓦级并网光伏发电关键技术研究”成果已经用于深圳国际园林花卉博览园1MWp并网光伏电站，该技术方案充分利用了场馆的屋顶面积，实现了与建筑的一体化，与电网互为补充，并联运行。电站由综合展馆子系统、花卉展馆子系统等五个子系统构成，分别安装在四个场馆及北区东山坡，电站总容量为1000.322kWp。该光伏电站不仅是国内建设的首座兆瓦级并网光伏电站，其容量目前也为亚洲第一，而且是第一个按商业化规范运作建设的大型并网光伏电站，其设计和施工严格按照国家建筑安装工程规范实施。在设计和施工过程中，不仅要考虑光伏系统本身的技术特点，而且必须严格执行建筑行业的相关标准和规范，在国内同类光伏电站的建设中亦属首次，填补了我国在兆瓦级并网光伏项目设计和安装的空白，是我国并网光伏行业的成功典范。对今后太阳光伏发电系统在建筑上的应用以及设计、建设大型并网光伏电站具有借鉴和参考意义。

    3.我国攻克大型风电机组技术难题

    国家“863”计划后续能源技术主题“兆瓦级变速恒频风电机组”课题组已陆续完成了机组的总体设计，主要部件设计、加工制造和试验测试，风电机组系统模拟试验平台研制、机组的选址和基础施工等工作，钢架平台与偏航系统，主轴与发电机、连轴器、齿轮箱及前支撑的组装工作也已顺利完成。课题组已确定现场安装程序、方案，完成了相关物资准备，并进入风电场实施现场安装工作。风电机组采用双馈式发电机，变速、变桨距调节方式，额定功率为1MW。设置“兆瓦级变速恒频风电机组”课题的目的在于通过课题的实施，攻克一批制约大型风电机组及其主要部件设计、生产、制造中的共性和关键性技术，形成具有自主知识产权和品牌的风力发电产品，推动我国风力发电事业的建设与发展。

    4.我国研制兆瓦级变速恒频双馈异步风力发电机

    国家“863”项目——兆瓦级变速恒频双馈异步风力发电系统的核心部件兆瓦级变速恒频双馈异步风力发电机及其控制设备，由兰州电机有限责任公司与清华大学、沈阳工业大学合作研制成功，填补了国内这一领域的空白。变速恒频双馈异步风力发电机及其控制设备的研制，目前属于国际前沿项目。这一兆瓦级变速恒频双馈异步风力发电机采用全数字化矢量控制方法研制开发，填补了国内该领域空白。变速恒频双馈异步风力发电系统可实现在宽风速范围内变速恒频发电，改善风机效率和传输链的工作状况，发电机损耗小，运行效率高，是当前风力发电发展的一个趋势。该发电机可以优化风力发电系统的运行，提高风能利用率，具有广阔的应用前景。

    5.我国首台1.2兆瓦直驱永磁风力发电机组成功投运

    国家“863”计划重点支持课题，我国首台具有世界先进水平的兆瓦级风力发电机组样机，在新疆达坂城风力发电场吊装就位，并进入调试运行阶段。这台1.2兆瓦直驱永磁风力发电机组是我国第一台兆瓦级风机，由新疆金风科技股份有限公司研发。该机组额定功率1200kW，叶轮直径62米，轮毂中心高69米，机头总重量80吨，采用水平轴、三叶片、上风向、变速变桨距调节、直接驱动、同步永磁发电机并网的总体设计方案，并采用了多项专利技术，属于风力发电机组中最先进的机型之一。具有高安全性、高效率、结构简单优化、维护成本低等优点。风电机组的研发充分利用了国内外先进的技术和经验，通过兆瓦级风力发电机组的研发和样机制造，促进了我国风力发电设备设计研发水平的提升。

    6.波浪能独立发电系统取得突破性进展

    在“十五” 国家“863”项目支持下，由广州能源研究所实施的波浪能独立发电系统第一次实海况试验获得成功。这表明，波浪能稳定发电这一世界上至今未解决的难题已经取得了突破性的进展。这次实海况试验属于小功率试发电试验。由于系统刚刚建成，为确保安全先采取了在小功率下（发电功率6千瓦）磨合的方式进行试验。从试验结果来看，波浪能独立发电系统在抗冲击、稳定发电、小浪发电等方面已经达到预期效果；发电稳定度优于柴油机发电系统，达到用户直接使用的水平，可以用于照明、计算机、空调机、海水淡化用电。波浪能是可再生能源中最不稳定的能源。实海况测量得到的统计数据表明，10分钟内波浪的最大能量约为其平均能量的7～10倍。英国、葡萄牙等国采用昂贵的发电设施，仍无法达到用户直接使用的水平。

    7.煤间接液化技术取得重要突破

    由中科院山西煤化所承担的“十五”国家“863”计划能源领域课题“煤间接液化技术”在催化剂和浆态床反应器中试技术方面取得了重要突破，并已取得专利20余项。该课题所建成的750吨级中试装置已实现了1500小时稳定运行，并生产出一批合成粗油品大样，这些样品经处理，柴油产品质量达到了欧4标准，十六烷值达75，技术指标达到国际先进水平。该技术的突破，为我国今后煤炭间接液化技术的工业应用奠定了良好基础，对我国实现煤炭清洁高效利用具有重要意义。该课题所采用的第三代技术，即浆态床反应器，属国际先进技术。浆态床基于其处理能力强、产品可调性好等特点，是煤炭间接液化的优选技术。

    8.具有自主知识产权的煤直接液化高效催化剂开发成功

    我国具有自主知识产权的煤直接液化高效催化剂由煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院开发成功，目前已申请3项发明专利，2项实用新型专利。在国家“863”计划的支持下，煤科院北京煤化工研究分院建立了一套连续的催化剂制备中间试验装置，完成了中间试验装置的连续运转实验，并在煤液化连续试验装置上对所开发的催化剂进行了多次实验验证。自主开发的“863”高效催化剂可均匀地分散在载体表面，最大限度地发挥其催化活性，因而其用量只是常规催化剂的1/4，煤液化油收率可高出常规铁系催化剂5个百分点左右，而吨液化原料煤催化剂消耗成本仅为14～19元人民币，其经济效益十分明显，具有广阔的应用前景。煤直接液化催化剂的研究和开发是降低液化成本、提高液化油收率的关键技术之一。具有自主知识产权的煤直接液化高效催化剂研发成功，并将在未来的直接液化工程中得到应用，这将极大地推动我国煤直接液化技术的发展，为该技术的工程化实施奠定良好的基础。

    9.新型水煤浆气化技术工程化应用取得重大突破

    由兖矿、华东理工大学共同承担的“十五”国家“863”计划重大课题“新型水煤浆气化技术”，在山东鲁南建设多喷嘴对置式水煤浆气化技术工业装置及配套工程，利用两台日处理1150吨煤多喷嘴对置式水煤浆气化炉（4.0MPa）配套生产24万吨甲醇、联产71.8MW发电。多喷嘴对置式水煤浆气化技术含煤浆制备工序、多喷嘴对置式水煤浆气化和煤气初步净化工序、含渣水处理工序，技术特点是：多喷嘴对置式气流床气化炉、预膜式长寿命高效气化喷嘴、交叉流式洗涤水分布器、复合床高温煤气冷却洗涤设备、分级净化的煤气初步净化工艺、蒸发分离直接换热式含渣水处理及热回收工艺，已获得一系列发明专利和实用新型专利，是具有完全自主知识产权的煤气化技术。工业运行证实，该装置具有开车方便、操作灵活、投煤负荷增减自如的特点，操作的方便程度优于引进水煤浆气化装置。多喷嘴对置式水煤浆气化技术已被工程实践证实完全可行，工艺指标也极为先进，对初步的运行结果统计表明：有效气CO+H2≥82%，碳转化率≥98%。通过工业化规模的气化炉的示范运行，我国在水煤浆气流床气化技术方面将达到国际先进水平，拥有自主知识产权的大型煤气化技术。

    10.我国活性焦烟气脱硫示范装置成功投入运行

    华电南京电力自动化设备总厂、贵州宏福实业开发有限总公司、煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院联合承担的“十五”国家“863”计划洁净煤技术主题《可资源化烟气脱硫技术2》课题完成了活性焦烟气脱硫示范装置的工程设计，在贵州宏福实业开发有限总公司建成了烟气处理量近20万m3/h的活性焦烟气脱硫装置，并成功投入运行，从烟气中回收的高浓度SO2气体直接通入宏福公司的硫酸生产系统，用于生产硫酸，实现了燃煤烟气中SO2的脱除和资源化利用；在煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院建成了实验室活性焦台架脱硫评价试验装置，通过实验室系统研究和放大的工业生产试验，开发出高性能烟气脱硫专用柱状活性焦，实现批量生产；完成了20万千瓦发电机组燃煤锅炉活性焦烟气净化装置的工程设计软件包。活性焦脱硫技术适用范围广、烟气处理量大，处理尾气SO2浓度适应范围宽，可用于各种低、中、高硫的煤种的燃煤锅炉和工业炉窑以及化工、冶金等行业焙烧产生的各种废气处理。活性焦脱硫技术在进行烟气净化的过程中，将副产大量的高浓度二氧化硫气体，且体积浓度大于20%，是一种可利用的资源。将其转化为产品其收益可以抵消脱硫装置的部分运行费用而降低脱硫成本，同时解决常规脱硫所存在的二次污染，具有其经济意义和社会意义，满足经济可持续发展的要求，大量采用可扭转我国硫磺矿藏贫乏需要大量进口硫磺的局面，解决高硫煤的产生的环保问题。
 
    11.我国研制成功大功率镍氢动力电池

    湖南神舟科技股份有限公司研制的镍氢动力电池项目，通过科技部国家“863”计划能源技术领域专家组鉴定。仅靠一组镍氢电池驱动，一台试运行的混合动力公交车两年内跑了10万公里。研制适用于混合动力城市公交车的大功率镍氢动力电池及其管理模块，是国家“十五”期间“863”计划电动汽车重大专项中一项重要课题。该课题承担单位研发的产品，单体电池常规充放电循环寿命超过3000次，模块电池（12V）循环寿命超过2600次，电池整体寿命在2000次以上（国家标准为大于等于500次），工况模拟寿命超过12万公里。