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[成果] 1900010763 广东
S216.4 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2018
成果简介:项目属于农业环保工程领域,旨在实现农业废弃物高效转化与高值利用,是农业、环境、能源等领域绿色发展的重要支撑技术。据统计,我国农业废弃物的资源总量约36亿吨,不合理利用已带来严重面源污染,可用于厌氧转化的资源总量约14亿吨,能生产沼气1200亿立方米,替代标准煤9000万吨。项目以农业废弃物绿色处理和髙值利用为核心,以实现废弃物从“源头”到“终端”双向清洁为目标。在国家科技计划的支持下,经10余年联合攻关,取得了一批创新性科技成果,推动国家沼气工程转型升级,助力生态文明建设和乡村振兴。 (1)揭示了高负荷厌氧发酵抑制机理。针对高负荷厌氧发酵氨氮和丙酸抑制等问题,研究农业废弃物中碳水化合物、蛋白质等典型组分的厌氧代谢过程及产甲烷动力学,揭示厌氧发酵过程酸及氨氮抑制机理,创制了厌氧发酵抑制区域图谱;构建丙酸胁迫下微生物代谢网络及厌氧调控机制,形成了解除酸抑制及促进酸败恢复的调控途径,为实现农业废弃物高效厌氧转化奠定理论基础。 (2)创制了厌氧发酵生物强化调控工艺技术。针对高负荷厌氧发酵原料转化率低、系统运行“失稳”等问题,研制多菌系、高耐受的高效生物预处理和厌氧发酵强化菌剂,形成了基于生物强化菌剂制备的沼气生产技术;建立了原料有效碳定量化营养调控模型及技术:创建敏感性失稳预聱指标体系,开发失稳厌氧发酵系统快速恢复技术,形成了高负荷厌氧发酵工程调控工艺,池容产气率达1.50-2.68 m3m-3d-1。 (3)开发了高效低耗成套工程装备。针对提升沼气工程运行可靠性需求,研发了模块化高固体厌氧反应器、高效节能型中心搅拌机、在线监测和反馈控制设备;研制具有高动态吸附量和分离因子的专用吸附剂及沼气低压变压吸附提纯设备,形成了脱碳尾气催化燃烧利用技术及撬装式沼气净化提质装备,脱碳成本约0.25元•Nm-3、研制了沼渣沼液多功能施用装备,形成农业废弃物高效厌氧转化与高值利用成套装备,提升了原料转化效率和工程稳定运行能力。 (4)构建了绿色生产技术及规范化标准设计体系。针对沼气工程转型升级需求,集成原料预处理、高效厌氧转化、沼气净化提质、发酵剩余物循环利用技术模块及工程装备,形成了兼具环境保护、清洁能源生产、温室气体减排、循环农业功能的“四位一体”清洁利用体系,并应用于规模在10000m3.d-1以上的国家试点工程,成套装备实现批量出口应用,形成了全产业链行业和国家标准体系,促进废弃物资源化淸洁利用行业的快速发展。 项目获得授权发明专利34件,实用新型专利6项,软件著作权1项,发表文章139篇,SCI/EI68篇,制定国家和行业标准7项。获得奖励8项,其中广东省科学技术奖一等奖1项,中华农业科技进步奖一等奖1项,广东专利金奖1项:项目技术与设备在国内外500余家企业应用,3年共计生产沼气4.30亿立方米,新增产值总计约12.24亿元,新增利润1.54亿元,辐射带动产值约148.20亿元以上,项目成果3年的国内市场平均占有率47%。
[成果] 1800290148 广东
[TK01, TP319] 应用技术 [工程和技术研究与试验发展, 公共软件服务] 公布年份:2018
成果简介:多能互补集成优化的分布式能源系统可以充分满足不同地域用户多样化用能需求,创新能源供应模式,实现电/气/热(冷)多能源系统之间及源-网-荷-储不同环节之间的协同高效利用。我国在分布式发电与微电网方面已经突破了规划、调度、控制和仿真等关键技术,但仍然面临多能源系统间缺乏有效协同、与上级电网间友好度不高、对用户供能的保障能力不足、综合供能成本超过预期、能源利用效率不高等分布式综合能源系统问题。在多能互补集成优化的分布式能源系统协同规划、智能调控、联合仿真、能效评估技术等方面的研究还不够深入,未能形成系统化的研究成果,是未来研究的重点方向。 研究内容: 以园区电/气/热(冷)等多种用能需求和燃气三联供、可再生能源等多能源供应方式的互补集成优化为目标,聚焦规划、运行、仿真和评估等领域的关键技术难题,重点从分布式综合能源系统协同规划、分层调控、独立供电、联合仿真、能效评估及工程示范等方面设置5个课题开展研究。主要内容包括开发3套软件系统(规划、调控、仿真),并在广东惠州建设一个世界领先的示范园区,具体研究内容如下: (1)分布式综合能源系统协同规划技术:提出分布式综合能源系统技术架构及适应不同地域特征的典型运营模式;揭示系统源荷时空分布特征和互补替代特性,提出中长期预测方法;基于“源-网-荷-储”准稳态模型,提出综合可靠性与负载能力评估方法;提出分布式综合能源系统协同优化规划方法,开发辅助决策软件。 (2)分布式综合能源系统分层调控技术:基于多能源运行特性,研究分布式能源单元状态实时感知与综合研判方法,获取各能源控制能力和运行边界;针对多源调控过程,研究多类型能源动态协同控制方法及需求互动环境下多能源流的多维度优化调度方法;研究多能源耦合下分布式能源运维计划;研发覆盖感知-控制-调度-运维的多层调控系统。 (3)多能源互补发电及重要负荷独立供电技术:研究独立运行下的供能特性、用户需求特性、能源出力风险特性、负荷重要性分类方法,提出多能互补特性定量评价方法和典型供用能组合模式及能量平衡策略;研究以孤网稳定运行为目标的快速切换技术和以负荷损失最小并提高能源综合利用效率为目标的自愈恢复及优化调度策略。研发具有自愈恢复能力的多能互补发电和独立供电优化调度控制系统。 (4)分布式综合能源系统联合仿真技术:构建多能互补系统中转化、存储、输配、需求设备及网络动静态模型,建立通用的分布式能源系统元件模型库;提出多时态混合求解方法,构建集电/气/热(冷)耦合环节的准稳态仿真模型;研究动态控制下多能耦合机制,开发分布式能源系统离网状态下小步长能量平衡仿真模型;开发多能流交互的分布式能源系统全数字仿真平台,完善物理仿真平台并完成仿真模型校验。 (5)分布式综合能源系统能效评估技术及工程示范:挖掘分布式能源转化、存储、输配和使用过程中量质转化和负荷变化特征,研发分布式综合能源系统的能效评估技术;应用上述成果在广东惠州博罗工业园建设具有国内典型园区综合用能需求并达到国际领先水平的多能互补集成优化的分布式能源系统示范工程,指标全面超出指南要求。 预期目标: 将研发出规划、调控、仿真等3套软件系统;获软件著作权10项;在核心期刊及以上发表论文40篇以上;培养博士、硕士研究生30名。
[成果] 1800120715 广东
TQ517.4 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:在国家973、863、国际合作计划项目、国家重点基金项目、中科院重点部署项目等支持下,木质纤维素类生物质原料合成航空燃料技术成果已建成了国际首套百吨级秸秆生物航空煤油中试系统,构建了生物质转化制航油新途径。航油产品达到国际生物航空燃油ASTM7566标准,整体技术属国际领先(通过科技成果鉴定),形成了广泛的影响力,国家发改委、科技部、黑龙江省政府、波音公司、南航集团、中航材、以及部分民营企业已与该技术依托单位开展不同层面和深度的合作。将在“十三五”期间,在黑龙江省等多地形成千吨级示范,并开展万吨级产业化工程建设和推广应用。成果创新性:该技术经过8年的基础研究和技术攻关,提出了“动态液膜效应”理论,构建了复杂多相反应体系,构建了生物质烃燃料碳链构建新途径。该技术首创了综合利用生物质纤维素和半纤维素制备平台分子,形成航油前驱体,再精制航油的途径,具有反应步骤短、效率高和全组分综合利用的优势。设计制备了高效、稳定的多功能催化体系,突破了传统硅铝分子筛催化剂稳定性较差的局限。目前已申请及授权国内外专利30余项。成果独占性:该技术通过研发和集成一批核心单元技术,形成了独具特色的生物质水相催化合成生物航空燃油新工艺,建成国内外首套百吨级水相催化合成生物航空燃油中试示范装置,实现了整个工艺流程的连续化生产。技术上难以被其他科研机构获取或复制,具有显著的独占性。成果盈利性:该技术路线生物航油直接成本约为9000-10,000 元/吨,相比于国际上主要依赖于植物油脂(包括废弃油脂等)加氢脱氧制备生物航油的传统路径(为18,000元-20,000元/吨),成本更低,在原料普适性、转化途径、过程能效及催化材料寿命方面均具有优势和潜在的经济竞争力。虽然由于目前油价处于历史低点,生物航油与石化航油相比成本略高,但综合考虑到未来极可能实施的碳税,潜在的政府补贴及油价上涨因素,该技术产品将更加具有经济竞争力。成果持续性:该技术申请专利37项,已获美国、欧洲和中国发明专利授权15项。后续将抓住生物航油处于国际领先地位的契机,继续保持持续创新,并加速科技成果产业化。成果先进性:该技术建成了国内外首套百吨级秸秆制备生物航空煤油中试系统,产出油品经石油石化产品质量监督检验中心(广东)及Boeing 公司委托海外检测机构检测,达到国际生物航空燃油ASTM7566标准,整体技术属国际领先(通过科技成果鉴定)。相较于油脂路线,本技术路线产品组分更接近于石油基航油,油脂路线产品一般需要与石油基航油50:50调和使用,而本技术产品既可调和使用,也有望不需调和直接使用。
[成果] 1800120675 广东
P743.2 基础研究 海洋服务 公布年份:2017
成果简介:2011年中国科学院广州能源研究所成功发明了“一种具有半潜船特征的新型漂浮鹰式波浪能发电装置”,获中国、美国和澳大利亚发明专利授权,PCT国际专利检索书面意见显示,该技术具有创造性、新颖性和工业实用性。实海况试验证明,鹰式波浪能技术能够实现将高度不稳定的波浪能转换为相对稳定的电能,启动做功的波况范围宽,对波况的适应性好,可在0.5米微小波高下间歇发电,4米高大浪工况下安全发电,机能量转换效率基本保持在20%以上,最高达到37.7%,处于国际领先地位。成果创新性:(1)多个鹰式吸波浮体共用一个母船基体。看似一个装置,实为一个波浪能装置群,其单个一基多体式装置相当于一个波浪能群,但其所占海域仅为一个波浪能群的几分之一,节约海域资源的效果明显;(2)装置基础平台为半潜船体,一体多用。装置投放、回收和维修时为拖行载体和维修平台,工作时船体下潜到设定深度成为稳定装置的水下附体。装置稳定性好,海上拖航、投放、维护便利;(3)经过水动力学优化的轻质鹰式外形吸波浮体,随浪性好,响应敏捷,适应波况范围宽;(4)具有蓄能环节的自治液压转换系统,在无人值守条件下将不稳定的波浪能转换为稳定的电力输出,各级能量转换环节均保持较高的效率,装置整机转换效率大于20%。多个波浪能吸收体共用一套能量转换系统,集中发电,有效降低装置建造成本。成果独占性:鹰式外形吸波浮体已申请专利保护,具有随浪性好,响应敏捷,适应波况范围宽等特点。具有蓄能环节的自治液压转换系统已申请专利保护,实现机械式自治控制,将不稳定的波浪能有效转换为稳定的液压能。模块化设计的鹰式技术具有延展性,发电能力可迅速扩展至MW级。鹰式波浪能发电技术,也可以充分利用其半潜驳的基体和产生的电能做深海养殖,该技术模式也已申请专利技术保护。成果盈利性:鹰式波浪能发电技术采用半潜驳为基体,可在海上随时上浮维修,该特点大大降低了已有波浪能装置的维护成本;同时,基体所提供的宽阔平台空间可以搭载各类海洋测量仪器并通过自身产出的电能给其供电,既降低了海上测量仪常规维护费用又提高了测量数据的密度及真实性,从提高产出方面,更加降低了波浪能装置的建造成本。鹰式波浪能发电技术,可以解决岛屿供电问题。通过电缆将清洁绿色能源输送到岛上,同时又不影响岛屿的生态环境,为岛屿的可持续开发利用提供支持。技术成熟后,漂浮式海洋波浪能独立发电系统的发电成本约为1.5元/度,而我国边远的沿海地区、岛屿、海上孤立场所的发电成本超过2元/度。若以电价2元/度计,年平均发电功率10kW的海洋波浪能独立发电系统每年可盈利4.38万元;若以电价3元/度计,每年可盈利13.1万元。若将海洋波浪能独立发电系统应用于海洋开发,其经济效益更加明显。鹰式波浪能发电技术,可以充分利用其半潜驳的基体做深海养殖发展。基体内部空间可转换为养殖空间,通过波浪转换的电能使搭载各种设备持续运转,通过波浪能制造的淡水可供人居住生活实用,可促使海洋养殖逐渐向深海发展。成果持续性:鹰式波浪能技术已经中国、美国、澳大利亚发明专利授权,同时还申请相关波浪能技术的专利保护。该技术的逐渐成熟,形成了一套科学严谨的试验方法,培养了一个团结实海况经验丰富的技术团队。鹰式波浪能技术主要解决海上绿色能源供给问题,在海洋科考及监测、海上生活补给、海岛能源输送、海洋渔业等很多方面都有切入点。在现有成熟的技术基础上,加强实际应用的开发,不久的将来会形成各种面向客户的成熟产品。成果先进性:(1)获得中国、美国、澳大利亚发明专利授权,在国内外属于独自创新;(2)鹰式装置设计图纸获法国船级社(BV)认证,是稳定可靠的波浪能技术;(3)鹰式波浪能技术以半潜驳船为基础,加装水动力学优化的鹰式吸波体。与国内外同领域技术相比,鹰式技术便于拖拽运输,便于投放,便于现场维修,便于大型化,而国外研发了13年的英国Oyster技术和10年的美国PowerBuoy技术,均无法实现现场维护,运输和安装也存在着问题;能量转化方面,目前国内外从波浪到电的转换效率大多在15%左右,而鹰式技术转换效率基本保持在20%以上,最高达到37.7%。
[成果] 1800060456 广东
TQ032.4 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:生物质是储量丰富的可再生资源,将其转化为绿色液体燃料和高值化学品,是解决人类清洁能源供给和低碳生活的理想途径之一。在国家973计划、国家自然科学基金等项目资助下,针对生物质聚合结构、热敏性和亲水性的特点,提出了水相催化转化新理论,实现了生物质向交通燃料和高值化学品的高效转化,取得了原创性成果。 主要科学发现如下:(1)阐明了生物质大分子水热定向解聚机理。明析了生物质在水热解聚环境下的结构演变规律及解聚中间产物分布控制的机理。探明了热敏性中间体多相间的传递规律,提出了动态液膜效应理论,设计了氢化去官能团循环水热解聚新工艺及甲基化耦合原位加氢水热解聚木质素新方法,从源头上解决了影响生物质定向转化的热敏性物质解聚与相际输运的科学难题。成果被评价为“优异的性能”、“最高的”“更有效的”、“更高活性的催化剂”、“更温和的转化条件”。(2)提出了解聚产物C-O/C-C选择性断键与偶联的调控机制及催化理论。揭示了糖类和酚类解聚产物水相催化制取烷烃燃料、含氧燃料及化学品的转化机理,构建了强化大分子能量物质传递与反应耦合的微纳受限空间与功能化界面,揭示了催化剂多级孔结构调控能量物质传递与转化的耦合协同机制,形成了水相反应催化剂设计制备理论和四相反应器设计理论。解决了水相催化转化过程的定向性及稳定性等关键难点问题。成果被评价为“选择性断键的关键”、“有效方法”、“廉价的非贵金属催化剂”、“转化条件温和的”。(3)建立了生物质水相催化转化为烃类燃料及化学品的系统理论。提出了水相芳构化新概念,首次在水热体系中实现碳水化合物芳构化转化制芳烃;提出了呋喃类化合物交叉缩合与自缩合增碳异构合成生物航油新路径,构建了低能量密度碳水化合物向高能量密度烷烃燃料的温和高效转化体系,解决了国际上传统生物航油合成路线需要外加化石原料的瓶颈;建立运行了国际首个生物质水相催化合成生物航空燃油中试系统。在水相催化工艺、四相反应器设计及高水热稳定催化剂等方面取得了理论和技术突破,系统能效达36.8%。成果被评价为“航空燃料新合成路线”、“更高效的”、“转化新过程”、“首次报道”。 该项目共发表98论文,其中SCI论文70篇,SCI他引1407次;10篇代表性论文SCI他引271次。相关核心技术已获授权的国家发明专利4项。项目负责人主持完成的国家973计划等项目形成的相关理论促进了水相催化及工程热物理交叉学科的发展。成果被欧美加中日等多国院士及学者在Chem Rev、Nature子刊、Chem Soc Rev及Energy Environ Sci等广泛引用。培养了国家万人计划、百千万人才工程国家级人才及创新人才推进计划等高层次人才。获2016年度联合国工业发展组织评选的“蓝天奖”。
[成果] 1700440875 浙江
TQ436 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2017
成果简介:该项目研究开发新型高倍率天然高分子壳聚糖衍生物-导电聚合物复合水性粘结剂,并进行产业化。其主要研究内容包括:水溶性导电聚合物的设计和制备;复合导电水性粘结剂的制备和优化;电池性能和机理分析;复合导电粘结剂材料的产业化开发。项目设计合成的复合水性粘结剂具有良好的粘结性,能满足锂离子电池极片的大规模生产,同时特有的导电性能能显著减少导电剂的用量,提高电极的压实密度以及电池能量密度和倍率性能。产品经UTL国内指定检测机构"东莞市联鼎电子科技有限公司"检测,制成电极浆料的固含量最高可达53%,压实密度2.33g/cm,1C循环1000次,容量保持率≥90%,3C/0.5C和5C/0.5C倍率容量保持率分别为98.1%和96.5%,并经广州力柏能源科技有限公司、浙江日普新能源股份有限公司等三家用户应用测试,反映良好,检测结果基本符合各项指标。项目执行期内完成销售104万;申请并授权8项专利,其中发明专利2项;发表SCI收录论文1篇;制定企业标准2项。
[成果] 1800060117 广东
TM619 应用技术 电力生产 公布年份:2017
成果简介:项目针对海岛区域供能需求,开展以太阳能光伏为主,多种可再生能源(包括太阳能、风能、海洋能等)发电、蓄能、燃气/油发电为辅的MW级多能互补分布式微电网集成化关键技术研究与工程示范,为分布式发电微网技术在区域电力系统中的应用提供技术支撑与工程应用经验,推动可再生能源的规模化应用。 主要研究内容: 1、多能互补分布式微网的优化组网技术结合微网电源特点及海岛用电需求,提出直流母线微网与交流母线微网两种方案,通过建模与评估,确立海岛微网网架结构;根据微网系统的运行模拟和可再生能源的应用特点,以系统能源平衡控制、可再生能源发电最大化利用、投资成本最经济作为微网组网目标,构建微网适应度函数,设计微网运行控制约束条件,建立微网电源规划模型;运用智能优化算法,采用全局搜索优化策略,实现分布式微网电源的优化配置。 2、微网能量管理策略研究以建立合理可靠的能量管理机制为目标,针对分布式微电源的高渗透率、经济性及可协调性问题,采用微网的分层控制结构,一方面研究下层微电源网侧PQ、V/f控制策略,模糊决策算法和功率平抑控制策略,使得系统整体输出功率能跟随模糊控制策略的参考功率;另一方面研究上层微网能量协调优化控制算法以及储能荷电状态、可再生能源发电和负荷预测技术,确定各微电源的最优功率分配,使微网内各分布式发电高效运行。 3、大功率双向变流器研制研制了100kVA和500kVA两种双向变流器样机,实现并网型微网和离网型微电网多模式运行。分别采用三相三桥臂和三相六桥臂的主电路拓扑结构,数字锁相和改进的空间矢量控制策略,实现了双向变流器的稳定并网运行,各项指标优于现有产品;双向变流器还具备接受远程有功、无功调度的能力(可控性)。 4、微电网智能调度集控系统的开发采用分布式的体系结构、面向对象的组件技术等先进计算机控制技术,使系统具有高度开放性和可扩充性;构建海岛局域网络保证微电网监控的实时性,实时系统具备多层结构的特征;采用商用和实时统一、面向设备对象数据库管理系统,实时数据库按照分布式的要求设计,具有Client/Server模式,自动实现全系统数据同步;实现能量的优化调度与管理,减少后备柴油机的开机运行时间,最大化利用用可再生能源;据示范工程3年运行统计,实现全年可再生能源贡献率70%以上。 5、多能源互补分布式微电网示范工程建设该项目建成国内首个海岛MW级多能源互补分布式微电网示范工程,解决了岛内电力供给。采用交流母线方案和分层微网结构,提高了微电网的可扩展性、可控性、可靠性。通过示范工程的实施,获得微电网设计与建设经验,为今后分布式微网工程的设计、建设、商业化运营和维护积累经验,起草国内首个微电网地方标准《多能源互补微电网通用技术要求》,2015年3月批准正式实施。
[成果] 1800060457 广东
P314 基础研究 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:埋藏于地下3-10千米干热岩地热资源具有清洁无污染、储量大、分布广、可稳定持续利用等优势,已成为国际研究的热点。干热岩地热资源也是中国最有潜力的可再生能源发展方向之一,属于国家中长期科技发展纲要重点支持的领域。 该成果以中国第一个国家层面的干热岩研究项目:863课题-“干热岩地热地质资源评价与开发技术研究”为依托,成果覆盖了干热岩地热资源评价方法、干热岩资源数据库、高效开采仿真技术三方面,将能够有效服务于国家能源战略需求,对中国可再生能源的发展有着重要的深远影响。该成果首次制定了中国干热岩数据库建设标准,并首次通过大量数据搜集与实际地质勘探建成了干热岩基础数据库,该数据库包含了全国31个省份的干热岩资源数据信息,其中地热井野外调查2900多个,收集整理地热钻孔数据2000余个,动态资料一万多点次,各类测试资料6000余份,包括详细的地理位置信息、地质环境、地温分布等,数据量大、代表性强,可直接为中国干热岩资源勘查靶区的选定和资源潜力评价提供数据支撑。该成果创立了一套干热岩高效开采仿真技术,该数值仿真技术涵盖了干热岩地热三维地质模型建立、开采过程的地下多物理场复杂交互作用分析、开采过程热储演化及EGS性能分析等多方面关键技术。籍助该成果,能够详细获取储层内流动、换热及岩石/流体相互作用,预测EGS采热效率、生命期,分析评价EGS的经济性;结合干热岩资源数据库,可以对EGS的多井布局、工质选择和开采参数等进行设计和优化,为实际EGS建设及运行策略等提供技术支持和重要理论依据。该成果建立了一套基于地理信息系统与泰森多边形的深层地热资源评价方法,该方法相比传统体积法资源评价模型具有更高的精度,充分利用了采样点地理位置信息以及采样数据,细化资源评价模型,具备高精度展示干热岩地热资源、估算干热岩资源量的特征。干热岩资源评价与展示系统中,绘制的中国地表热流误差小于5%,干热岩地热资源深度-温度切片图水平比例尺达到1:50万,而深度比例尺达到1:5万,数据偏差小于10%。该成果可直接用于干热岩资源开发综合评价,为中国干热岩地热资源开发典型区域圈定、资源开发可行性等方面提供了重要的理论及技术支撑。 该成果已公开发表论文30余篇,出版英文专著1部,获得6项计算机软件著作权授权。该成果已应用于全国31个省份的干热岩资源数据库建设和干热岩资源综合评价。
[成果] 1700520127 广东
TQ517.4 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:该项目属于环境科学技术领域,符合国家环境与能源等重大战略需求,属于国家政策重点支持的战略新兴产业项目。中国年产生的“地沟油”等餐饮废油达1200万吨以上,利用其生产车用生物柴油,既能解决地沟油回流餐桌及其污染环境的问题,又可提供大量的清洁可再生液体燃料,有效减少雾霾产生。十余年来,在国家863计划、科技(支撑)攻关计划、粤港关键领域重点突破项目等国家及地方政府部门科技计划的相关课题的支持下,该项目针对传统液体催化工艺存在的二次污染、系统能耗高和原料适应性差等问题,开发出适合处理地沟油的生物柴油清洁生产工艺与技术,取得了如下创新点:(1)创建了固体酸碱催化转化地沟油清洁生产生物柴油的技术体系和模块化连续生产系统,提出了地沟油-生物柴油质量评价标准与方法。开发出固定床-活塞流两段式地沟油连续催化转化工艺,构建了固体酸碱协同催化连续清洁生产技术体系。集成原料固体酸固定床预处理、活塞流转酯化和分离提纯工艺单元,开发出全自动地沟油-生物柴油模块化成套设备。完成生物柴油质量标准和生产规范的研究,提出了地沟油来源的生物柴油质量标准指标与方法。(2)构建了地沟油转化生产生物柴油的固体催化剂体系,研发了耐地沟油复杂成分的高效催化剂。制备了超稳Fe(Ⅱ)-Zn双金属固体酸,可高效活化羰基碳;结合浓氨水原位共沉淀制备出纳米磁性氧掺杂CaO-Fe2O3固体碱;采用柔性模板剂调控亲疏水基比例并晶化孔壁,构建了金属/酸双功能位点镍基分子筛催化剂。开发的固体催化剂可有效消除地沟油水分和金属离子侵蚀酸性位点的影响,为实现地沟油-生物柴油清洁转化和连续工艺过程提供了技术支撑。(3)创制了分离与纯化单元技术与设备,实现低能耗连续生物柴油精制、甲醇回收和甘油实时分离。利用多级高真空精馏塔将不同含碳量脂肪酸甲酯低温连续分离,创制了新型低能耗生物柴油连续精馏装备,达到脂肪酸甲酯四段分馏精制;以自主研发的渗透汽化膜为核心,创制了低能耗甲醇连续提纯回收新装备;创制了低动力生物柴油/甘油分离装置,实现连续实时分离过程。(4)解析出地沟油固液非均相催化表面反应机理,创建了地沟油固体催化合成生物柴油理论。针对地沟油转化生物柴油的科学问题,完成了固体催化转化的机理研究与理论创新,系统解析了地沟油杂质对固体催化剂的影响机理,脂肪酸甲酯生成过程中脂肪酸/甘油酯关键官能团羰基碳活化与反应机理,为开发高效固体酸碱催化剂和清洁生物柴油生产工艺奠定了理论基础。该项目获授权发明专利21件,出版专著2部,发表SCI/EI论文46篇;鉴定科技成果2项;获省部级科技奖励一等奖2项、国家专利优秀奖1项、广东省专利金奖1项等多个奖项;项目技术与设备在国内10家企业应用。
[成果] 1700410086 广东
[TM911.3, TM910.2] 应用技术 电池制造 公布年份:2016
成果简介:项目经费来源于中国科学院百人计划和东莞新能源公司(ATL)横向委托项目。 电化学能源/动力装置能够实现化学能-电能间的直接转化,能量转化效率高。锂离子电池因其高比能量、长寿命等优点已经在电子产品、移动通讯行业得以广泛应用并逐步发展成为电动车动力电池和可再生能源电力存储设备的主流。存在的一些主要问题有:性能需要进一步提升、安全性问题等。为了克服传统研发模式(尝试法)耗时、耗资且不易操控的弊端,该项目开发出锂离子电池的多尺度数值模型,包括基于滑移离子水力学方法(SPH)、格子Boltzmann(LB)方法或计算流体直接数值模拟(DNS)的介孔尺度数值模型,以及宏观电化学-热耦合模型和热滥用模型。数值模拟揭示电池性能与电极介孔结构的关联性,对电极的介观组元构型和微孔结构进行虚拟设计;同时,结合宏观模型模拟,研究探讨电池不同条件下的热行为及可能诱发的热失控,揭示相关物理-化学机制。研究结果可为开发先进的锂离子电池及合理定制电池的运行和管理策略等提供理论基础和技术指导。 项目主要成果如下:1.发展了多种用于数值重建锂离子电池电极三维微结构的方法,并开发出介观孔尺度数值模型预测电极的宏观物性、研究揭示孔尺度传输机制。国际上最早将模拟退火方法发展用于重建锂离子电池电极,最早将格子玻尔兹曼(LB)方法用于模拟PEFC催化层内扩散过程的两个课题组之一,最早开始锂离子电池全电池介孔尺度直接数值模拟(Direct Numerical Simulation,DNS),最早将SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)方法用于锂离子电池介孔尺度数值模拟。锂离子电池电极是多组元材料复合而成,不同组元相担负不同的传输任务,介质内三维微结构必然关联其宏观性能。重建电极微结构一方面可以对电极微结构进行虚拟设计、最优化其宏观性能,另一方面可以为介观尺度直接数值模拟提供基础条件。通过介观尺度模拟,可以研究和揭示电池介观尺度基础物理机制、预测宏观物性、获得电池宏观性能与电极微结构关系,继而优化设计电极。2.开发了LiFePO4锂离子电池充放电过程的数值模型并进行了模型的实验验证,模拟并重点分析了电池放电时的热生成及电池的热行为。成果发表在Journal of Power Sources杂志。论文审稿人评述为"The detailed electrochemical/thermal description of the LiFePO4/graphite cell is presented, which offers interesting information to the relevant readers."。数值模型软件自主开发,在国际同类软件中居领先地位。锂离子电池的热管理对电池的性能和寿命至关重要,锂离子电池的安全性问题通常都是由于电池热失控(Thermal Runaway)造成的。瞬态、多尺度、多组元、多物理传输并且与电化学反应耦合使得过程极度复杂,实验测试对研究和揭示相关传输机制的作用非常有限,数值模型是非常有效的研发工具。课题组开发的模型可以详细刻画电池内多物理传输过程,可用以研究电池性能的各种极限机制、分析电池内热的产生/传输/累积等,预期可在高性能电池研发、电池热设计及热管理方案设计等方面发挥效用。3.开发了LiCoO2锂离子电池热滥用的数值模型,模拟发现在高温环境,电池发生热失控时,负电极是最高热生成速率区域,尽管正极活性材料与电解液反应是最大的热生成源;如果高温不足以导致热失控,正电极是最高热生成速率区域;给定散热条件,存在导致热失控的临界环境温度。电池滥用是造成安全性问题或事故的重要原因。欲改善锂离子电池的安全性:可以从电池材料本身着手,提高电极材料(包括电解液)的热稳定性或是采用热稳定更好的电极材料;或可以从电池的设计和制备、运行和管理着手,通过电池制备过程的高质化控制、电池散热结构或方案的优化设计以及电池热控制或管理方案的合理定制,抑制或避免热失控的发生。所开发的数值模型,可以作为有效工具,用于研究揭示相关基础物理机制、进行电池结构或散热方案的设计优化、辅助新的电极材料研发。 该项目总共发表学术论文约四十篇,其中十余篇被SCI摘引,总他引五十余次;出版英文专著独立章节1章;获授权软件著作权7件,其中多件软件为著名锂电池企业--东莞新能源公司(ATL)采用。项目成果有助于提升基础认知,服务于锂离子电池的设计和制备、运行和管理,促成相关关键技术的突破进展,实质性改善锂离子电池的安全性,继而提高民众对电动汽车的认可度和接受度,具有巨大的社会效益和经济效益。
[成果] 1700630205 湖北
TK019 应用技术 技术推广服务 公布年份:2017
成果简介:该项目属于能源合理利用与节能、能源信息化管理、现代服务业等多学科融合产物,可为节能与电能替代工作的开展提供技术支撑及推广的全过程服务。 节能与替代工作已成为国家能源转型的重大发展战略,湖北省节能与电能替代工作面临重大发展机遇和挑战。与其它发达省份相比,湖北省能源利用水平和电气化水平还有很大差距,节能与电能替代潜力巨大。但该项工作开展涉及行业领域广、参与对象多,存在产业资源分散、信息零散、资源互动与共享缺失等问题。 该项目针对以上难点,在能耗仿真、诊断评估、测量验证、资源整合与市场推广等方面取得重大突破,研发了拥有自主知识产权的节能与电能替代一体化综合服务平台。主要创新点包括:1)建立了锅炉、电机、空调、燃气分布式能源等典型用能系统能耗仿真模型,研发了用能系统能耗仿真、诊断、验证及节能策略分析的图模一体化平台软件。2)提出了燃气分布式能源项目通用能效模型与优化规划方法,提出了能效评价指标及标准体系并形成国家标准1项,提出了分阶段分层的燃气分布式能源项目能效现场测试方法,建立了燃气分布式能源电源选址定容优化模型。3)提出了锅炉、电机和空调热泵节能项目的节能量测量与验证方案,实现典型项目的现场评估与定量计算。4)面向“互联网+”,实现了节能与电能替代项目各方资源共享与全过程管理:提出了节能与电能替代用户需求识别方法,提出“多角度服务流程再造”的节能与电能替代新型综合服务模式,研发了节能与电能替代“互联网+”综合服务平台。 该项目共形成中国授权专利8项,其中发明专利6项,实用新型专利2项;登记软件著作权4项;形成报批稿国家标准1项;在国内外发表论文多篇。2016年经中国电机工程学会鉴定研究成果整体达到国际领先水平,同时得到武汉科技报、中国电力报、国家电网报等相关权威媒体多次报道。
[成果] 1800120002 江苏
TQ517.4 应用技术 专用化学产品制造 公布年份:2017
成果简介:针对生物质热化学转化(液体)产物升级成本高、效率低、不能实现分级转化以及全组分利用等主要问题,通过两条催化转化工艺路线,突破生物质制备清洁液体燃料中的关键共性技术,并实现系统耦合集成与工程示范。课题主要包括以下几个方面的关键技术:(1)以已有的生物质快速热裂解上游工艺为技术基础和出发点,对获得的生物油进行水相与油相(非水溶相)分离;油相生物油进入化学链制氢系统,在还原反应器中被载氧体氧化后,生成高温气体以及高温的金属还原体,而金属还原体在蒸汽制氢反应器中被氧化成低价金属氧化物的同时,释放出较纯的氢气,低价金属氧化物进入空气反应器再生后循环使用;而还原反应器中的释放的高温气体以及蒸汽制氢反应器中制备的高纯度氢气,用来提供(中温与低温)浆态床水相生物油催化加氢过程所需的热量和“氢源”,从而实现生物油催化加氢转化的“氢源自给”,催化加氢后的固液产物通过挥发器进行分离,固相催化剂进入再生系统实现多次循环利用,液体产物通过分馏提纯工艺获得(低碳链异构多元醇类)含氧液体燃料。通过建立相关的物理模型以及相关计算,完成整套系统中不同反应器的参数设计与运行参数优化,最终实现整套系统的集成以及千吨级生物质制备含氧液体燃料的中试装置的建设与调试,实现生物质制备含氧液体燃料的连续性生产。(2)生物油提质制备航空燃油技术,主要包括两部分内容:①从废弃油脂转化制得生物柴油后经电解脱氧技术获得直链烷烃,然后经加氢异构化获得航空生物燃料的烷烃组分;②从秸秆类生物质资源经过热解气化制取生物油,然后经过生物法处理、多级萃取提取出芳烃成分,经加氢重整制得航空生物燃料的芳烃组分。最后通过调和两种组分的比例,获得能替代常规航空燃料的生物质基航空燃油。取得的具体成果:(1)完成了生物油油相化学链制氢研究,并搭建了生物油水相小试加氢系统,设计了化学链制氢三联床联合运行动力学冷模和生物油制氢热态实验平台,对载氧体性能和运行工况进行了优化研究,获得了适合水相生物油加氢要求的“氢源”,制氢量超过加氢需求量;针对生物油水相小试加氢提出采用酯化-加氢的转化思路,并对加氢催化剂的设计与制备、水相生物油及其典型组分的酯化-加氢特性进行了系统的研究,最终在理想工况下多元醇类的选择性达到96%。(2)完成了千吨级含氧液体燃料中试系统总体物料和能量的衡算,确定了系统总体和各子单元的设计方案,并形成了工艺软件包,并完成了系统集成工程示范系统的搭建和调试工作,完成了72小时连续运行实验,所得多元醇选择性经第三方评价达到87%,含氧液体燃料产率达到5.54吨生物质制1吨多元醇类液体燃料,生物油总碳利用率达到89.3%。(3)建立了百吨级航空生物燃料示范装置,开发出生物质制备航空生物燃油新工艺及关键装备,并进行了72小时连续实验研究,结果经第三方检测,数据如下:芳烃收率64.2%,合成生物柴油油品转化率95.3%,生物柴油电解脱氧率93.3%,催化裂化异构化转化率为96.3%,精制萃取后生物油合成芳烃组分75.2%。(4)该课题共发表论文20篇,培养博士生8人、硕士生17人,此外,撰写专著1部,培养长江学者特聘教授2人,入选百千万人才工程1人,入选国家科技创新人才推进计划中青年科技创新领军人才1人。
[成果] 1800120503 浙江
[X701, S968.4] 应用技术 环境治理 公布年份:2017
成果简介:项目是以燃煤电厂烟气二氧化碳和煤化工厂烟气二氧化碳的减排为目标,以已实现规模化养殖的螺旋藻、小球藻、微拟球藻等固碳藻种为基础,诱变驯化选育烟气耐受性强和固碳效率高的优良藻种,以高光效低成本微藻光反应器研发为突破,以燃煤电厂和煤化工厂的两种主要烟气二氧化碳源的微藻固碳工艺为主线,开发微藻减排烟气二氧化碳成套技术。研究微藻废水养殖技术,降低微藻固碳养殖系统成本。建立燃煤电厂烟气二氧化碳直接净化利用微藻固碳和煤化工厂烟气二氧化碳捕集提纯后微藻固碳的两种模式,实现工艺稳定、过程可控、连续稳定养殖微藻,为微藻烟气固碳产业提供不同的技术,开展微藻固碳的工程
[成果] 1700280477 广东
[X705, X799.3] 应用技术 非金属废料和碎屑的加工处理 公布年份:2016
成果简介:该项目属于环境保护行业中固体废物处理领域。垃圾转化减量技术与装置是在成熟的固体物处理方法——热解气化法的基础上,融入尖锐风刺、喷雾助燃剂等技术形成的新的专利技术——热力转化法。热力转化法是在一个封闭环境中,在控温条件下,把垃圾转化成混合气体和可回收的有机碳化物的过程。该法与其他垃圾处理方法不同,一般垃圾的焚烧是在高温环境下提供充足的氧气,燃烧后的产物是二氧化碳和水等不可再燃烧的烟气,并放出大量的反应热;而该方法结合了先进的热力转化技术和传统的控温控氧气化技术,实现生物质垃圾的热力转化。该项目于2012年12月19日获“一种垃圾转化减量处理设备”实用新型专利证书(编号:201220194822.4);2016年5月11日获“餐饮园林生物质废弃物资源循环综合利用工艺”发明专利证书(编号:201310429434.9)。该项目在2013年至2015年新增利润为390.6万元人民币,新增税收为56.8万元人民币。该产品使用后,对人居环境有明显改善,运输过程中二次污染现象基本消失,大大降低垃圾填埋场的压力和填埋场周边环境的影响。对当地地表水和地下水的保护具有显著作用。响应了国家节能减排的号召,努力营造健康、优美的环境来提升城市投资空间。生活垃圾热力转化减量技术及装置运用在城市街道、小区,餐厨垃圾、园林垃圾等垃圾经脱水后连同渗滤液进入垃圾转化减量机进行热力转化,产生的碳化物可作为土壤改良剂用于绿化;运用在边远地区、农村,则生活垃圾直接进行热力转化减量。转化减量设备产生的尾气通过尾气净化系统处理后可达标排放。该项目所研发创新技术——生活垃圾转化减量技术和设备,为垃圾处理小型成套设备,具有模块式、一体化、移动式的特点,运用热力转化技术,适用于城乡及边远地区,通过网点式收集和就地处理,可以最大限度的减少生活垃圾的体积(最大减量率可达95%),可以减少大量的运输成本,减少垃圾填埋量,节省大量的费用。该转化技术达到了固废垃圾的减量化、无害化和资源化效果,填补了国内空白,处于国内领先水平,走出了垃圾处理的新模式,推动了城镇生活垃圾处理方式的发展。该转化技术有利于减少生活垃圾污染,减少垃圾排放对人类生产、生活的影响;有利于提高垃圾管理的经济效益,既节约了大量资源,减轻了城镇生活垃圾处理处置成本,又减少了原材料在生产、加工和消费过程中所带来的环境污染状况;对实现国家所倡导的循环经济与低碳生活有积极意义。该设备已被多个园林垃圾处理企业、边远地区项目和街道使用,设备投入使用后减量效果好,外运数量减少,大大降低垃圾处理费用。
[成果] 1700280018 广东
TF125.6 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:介孔材料是指孔径介于2-50nm的一类具有规整(孔)结构的多孔材料,这种材料具有极高的比表面积、规则有序的孔道结构、狭窄的孔径分布、孔径大小连续可调等重要优点。使得其吸附、分离,尤其是催化反应中具有微孔分子筛难以比拟的优势,介孔材料的成功合成,是继微孔分子筛材料的成功合成和应用之后,人类在催化材料领域的另一个里程碑式的重要成果。除了在吸附分离和催化领域的重要应用之外,近年来,人们利用介孔材料的小尺寸效应、量子尺寸效应以及主客体效应,制备了可应用于光电器件、微电子技术、化学传感器、非线性光学材料等方面的基于介孔材料的新型材料,使得介孔材料具备更为广阔的应用前景;有关介孔材料的研究已成为国际上跨多学科的热点前沿研究课题之一。具有特殊形貌、特殊结构的介孔材料的合成一直是介孔材料领域的十分重要的研究课题,在理论及应用两个方面均具有十分重要的意义;理论上可以深化人们对于介孔材料的形貌及结构形成的机理的认知,揭示介孔材料形成的规律;同时,合成具有特殊形貌的介孔材料可以极大地拓宽介孔材料的应用范围,促进介孔材料的实际应用。该项目的主要内容包括:具有特殊形貌及结构的介孔材料的合成研究;在具有空心球形貌的介孔材料的介孔上合成“分子阀门”,制备了对于药物分子具有可控释放功能的新型药物缓释材料;以空心球状及介孔纳米粒子为载体,通过有机浸渍法,制备了系列具有优异性能的金属及合金催化剂,研究了这些催化剂的选择加氢及氧化性能;研究了在介孔上酶类分子的吸附及其固载化作用。重要科学发现包括:首次采用双模板剂方法,可控合成了具有空心球、树叶、海绵、纳米粒子等特殊形貌的介孔材料;并且初步探索了双模板剂的作用机理;首次以具有空心球形貌的介孔材料为载体,通过在介孔材料的介孔上设计pH值敏感的分子阀门,制备了一类具有药物可控缓释功能的介孔材料,材料表现出了优秀的可控释放功能;提出了一种有机浸渍法,以介孔材料为载体,制备了系列具有良好选择性加氢性能的催化剂,这些催化剂对于烯醛及烯酮类物质表现出了优秀的选择加氢性能。发现基于介孔材料的加氢及氧化催化剂中,少量金的添加可以大幅度提高钯催化剂的催化性能,并对其机理进行了深入的研究。研究成果发表在了JACS (美国化学会志)、Journal of Catalysis等化学类国际顶级刊物,并得到了国内外同行的高频率引用和高度评价,单篇最高引用达到181次,引用及评介的刊物包括Nature Materials, Nature Chemistry, Chemical Review等国际顶级刊物。国际知名的壳牌公司曾与课题组合作开展基于介孔材料的高性能催化剂的开发研究工作。发表的10篇代表作总他引次数为345次;10篇代表作与10篇他引论文的总他引次数为444次。
[成果] 1700020677 广东
[TM214, TM911.3] 应用技术 电池制造 公布年份:2015
成果简介:有机硅电解质材料具有优良的热稳定性和低温离子传导性能、高电导率、无毒性、低可燃性,和高分解电压等优点,与碳基类似物相比,具有更高的电化学稳定性。有机硅电解质材料应用于电化学储能器件中,表现出了优良的充放电循环性能、高能量密度和功率密度。广州能源所开发的有机硅基电解质材料体系包括有机硅小分子电解液及添加剂、有机硅离子液体、有机硅双性离子材料(zwitterion)、有机硅氧烷聚合物固态电解质等。该项目采用国内生产的廉价有机硅原料为起始物,通过有机合成的手段合成上述各种类型的有机硅电解质材料,具有完全自主知识产权。将该材料添加于锂离子电池电解液中能显著改善电池的成膜性能,提高电池的容量和长循环寿命,并大大改善电池的安全性。这些材料在其他电化学储能与转化器件(如超级电容和染料敏化太阳能电池等)也可以得到很好的应用。
[成果] 1600040045 广东
TQ221.11 应用技术 基础化学原料制造 公布年份:2015
成果简介:开发了固体渗滤床水解产酸反应器,原料产氢率达到55-125L/kgVS-1,解决了易腐有机废弃物单相高浓度发酵产生的有机酸抑制问题;开发了纤维填料床产甲烷反应器,利用产氢渗滤液,原料产甲烷率达到488.52L/kgVS-1,沼气中甲烷浓度达到78%,提高了反应器性能。开发了氢甲烷联产反应系统,能在原料固体浓度高达30%的条件下处理易腐性有机垃圾,且将厌氧消化过程的水解产酸过程(水解产酸相)和产乙酸产甲烷过程(产甲烷相)分开。
[成果] 1700020171 广东
TM616 应用技术 电力生产 公布年份:2015
成果简介:该项目结合中国中低温地热资源特点,开展中低温地热双工质发电系统及关键技术的研究,通过对氨水溶液传热传质特性和立管内降膜强化传热技术的研究,研制开发新型结构紧凑的发生器、吸收器换热设备,自主研制开发kW级小型低压氨蒸汽气轮机,建设5kW中低温地热双工质发电试验系统,形成具有自主知识产权的中低温地热双工质发电新技术,为中国中低温地热发电系统的研制开发提供理论基础和技术支持。该系统适用于各种低品位能源领域如地热能、工业余热等,中低温地热双工质发电系统全年运行时间不低于7000小时,同时中低温地热资源的开发将带动温泉旅游、房地产、农产品加工、养殖等产业,实现显著的社会经济效益。
[成果] 1700020173 广东
[TQ517.5, TK62] 应用技术 燃气生产和供应业 公布年份:2015
成果简介:广州能源所集成生物燃气工业控制技术、工业生物燃气锅炉热力系统技术、生物燃料工程技术及工业生物燃气替代石化能源价值工程技术,形成系统、完整、高效的工业生物燃气系统,替代工业企业传统石化能源热力系统,实现工业节能减排,清洁生产,可大幅度降低工业的热力成本,并有效减轻温室效应。生物质气化燃气锅炉新增与改造的系统由原料储存、上料设备、气化系统、灰渣处理装置、燃气输送、锅炉燃烧器、锅炉烟风系统及主辅设备控制系统构成,使生物质燃料在高温条件下发生链裂解变成CO、H<,2>、CH4等可燃性气体,利用效率较高,用途广泛,具有可观的经济和社会效益。
[成果] 1700020608 广东
TU831.31 应用技术 风机、衡器、包装设备等通用设备制造 公布年份:2015
成果简介:蓄冷是利用夜间低谷电力制冰并蓄存起来,在白天用电高峰时候用蓄存的冰作为冷源供给空调系统,以减轻白天电网的高峰负荷,达到为电网削峰平谷的目的。广州能源所研发了动态冰浆蓄冷技术、高温相变蓄冷技术、潜热输送技术等一系列先进的蓄冷技术,可适用于:各种中央空调系统蓄冷改造;大型区域供冷系统蓄冷改造;工业厂制冷系统的冷蓄冷改造;食品行业的工艺用冰;建设行业用冰:如大坝、码头、桥梁等大型混凝土工程。
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