清华大学能动系能源环境技术创新研究中心

近五年来，清华大学能源与动力工程系通过“面向二级学科的研究所”与“面向研究对象的跨研究所科技创新研究中心”（简称：跨所中心）双轮驱动，积极推动学科交叉融合与协同创新，高质量服务“双碳”目标和能源动力领域的发展。

依托我系雄厚的学科基础与丰富的人才资源，跨所中心始终致力于打造高水平创新研究平台，助力科研合作，培养卓越创新人才，为我国能源与动力领域的技术进步和产业升级提供坚实支撑。

目前，聚焦人工智能赋能、燃料电池与储能、空天能源动力、能源环境技术、碳减排等关键研究方向的5个跨所中心，通过整合学术资源与技术优势、积极对接国家战略需求和大能源产业布局、加快推动学术研究与产业发展深度融合、不断深化国际科研合作与创新实践，综合研究能力持续跃升，为国家能源科技创新事业注入了强劲动力。

我们将通过系列推送介绍我系跨研究所科技创新研究中心的建设进展与创新成果，诚邀您的关注与见证，共同期待跨所中心的蓬勃发展。

能源环境技术

创新研究中心

Innovative Research Center for Energy and Environmental Technology

生物质高值化利用

包括生物质的直接燃烧、气化、催化转化、水热肥料化等关键技术，实现生物质的资源化和高值化，推动农业林业的可持续发展。

（1）湍动流化床气化焚烧技术。基于气化焚烧技术采用独创结构的气化焚烧一体化新型焚烧炉，在炉型结构和燃烧机理上与常规的炉排炉和循环流化床焚烧工艺不同，可在处置生活垃圾的同时协同处置陈腐垃圾、市政污泥、工业垃圾、医疗废弃物（若与垃圾同时处置需经高温蒸煮后运输）、农业废弃物等多元有机废弃物。

湍动流化床气化焚烧技术

（2）生物质高效热转化技术开发。包括生物质流化床纯氧气+水蒸气气化技术、高氧气当量比流化床生物质热转化技术等。

生物质流化床纯氧气+水蒸气气化

（3）气流床气化细渣循环流化床燃烧技术。针对超细颗粒、超低挥发分、超高水分、超低热值及超高石墨化气流床气化细渣，提出高温预热段给料的设计理念，较传统循环流化床锅炉颗粒停留时间增加近10倍，进而实现气流床气化细渣的高效燃烧。

气流床气化细渣循环流化床燃烧技术

废弃物资源化利用

包括废弃物热化学转化、生物转化技术，实现废弃物的无害化、资源化和能源化，推动城市环境的可持续发展。

（1）农村废弃物全处理技术。针对生态循环农业的需求，采用创新发明的无害化先进工艺高效制备有机肥，通过一定温度和压力的水热裂解反应全面杀灭病菌、病毒和虫卵，分解抗生素类激素等有毒有害物质，并可使部分重金属钝化。可将多种有机物混合，在一定温度与压力条件下用时1-3小时充分进行水热裂解反应快速将有机物质降解，并同时产出固、液有机肥。

农村废弃物全处理技术

（2）针对生物质、有机固废等含碳固体燃料的高效热转化开展研究，通过催化热转化材料开发、工艺探索、反应装置设计、数值模拟与量化计算、流程模拟和全生命周期评价等，实现含碳固体燃料的高效、高选择性、低焦油转化，促进生物质等可再生原料的多元高值化利用。

生物质等可再生原料的多元高值化利用

（3）风电废弃叶片热解处置技术。实验室热解风电废弃叶片，将热解后玻璃纤维残余碳进行氧化，进而回收玻璃纤维。

风电废弃叶片热解工艺

太阳能利用技术及其环境影响

包括太阳能光伏发电、光热发电、光伏/光热联合发电及其基础科学问题，推动清洁电力供应。

薄膜分光太阳能光伏/光热联合发电关键技术采用薄膜分光技术路线，基于现有太阳能光伏发电和光热发电两种技术，开发出了太阳能光伏/光热联合发电关键技术，对不同波谱的太阳能进行梯级利用，显著提高太阳能利用效率。

薄膜分光太阳能光伏/光热联合发电技术

洁净水能高效利用

研究针对国家能源转型重大需求，主要聚焦超高水头水能利用、高适应性抽水蓄能的新技术开发。通过生物仿生学、电机电磁学、材料科学与工程等多学科的交叉融合，提升能量转换装置的外部性能和内流稳定性，力求在洁净水能利用关键设备研制技术方面取得重大突破。

水斗与高速射流

能量转换过程中的复杂漩涡结构

流体机械综合试验平台

清洁、高效能源系统的集成优化与运行调控

（1）有机朗肯循环设计及系统集成。针对国家中低温热能高效利用需求，主要聚焦有机朗肯循环（ORC）的热力-经济性能、循环工质、循环结构、系统集成方法等方面的设计优化。通过引入非共沸工质、多压蒸发、分液冷凝提升循环性能；通过发展多目标集成设计、基于时间聚合的“设计-运行”协同优化方法，大幅提升系统全工况性能。

ORC设计及系统优化

（2）多能互补系统集成设计优化。针对国家能源低碳转型重大需求，主要聚焦在光热发电（CSP）系统和多能互补系统的储能容量的集成设计优化研究。通过提出变工况调控策略、发展子系统协同优化集成设计方法，有效降低发电成本并提升供电可靠性。通过计算比较可再生能源系统集成储电、储氢、储热等储能技术的经济性和供电可靠性，明确不同储能技术集成效果和最佳容量配置。

多能互补系统集成设计优化

高性能计算工作站

工业烟气常规与非常规污染物的形成与控制技术

通过颗粒动力学、多相反应、界面物理化学等多学科的交叉融合，开发了颗粒物、氮氧化物、重金属、硫酸雾等污染物的专门高效控制技术与多污染物一体化协同脱除技术，形成了面向污染物超低与近零排放要求的系统控制策略与支撑技术体系。

中心主任张衍国教授

能源环境技术创新研究中心目前拥有11名专家，49名研究人员。中心成员在超临界循环流化床技术、清洁高效工业锅炉、火电机组深度调峰、煤气化、海洋能发电、燃料电池及中品位发电等技术领域已取得突出成果，累计完成100余项科研项目，其中包括多项国家及省部委重点科研项目，发表770余篇学术论文，ESI高被引用论文书数篇，获得了国家、省部级多项科技奖励。中心致力于为“零碳生物质高值化”、“清洁能源高效利用”与“可再生能源领域”的发展奠定坚实基础。

能源环境技术创新研究中心拥有先进的实验室和设备，包括：X射线衍射仪、同步热分析仪、热重分析仪、化学吸附仪、气相色谱仪、高效液相色谱仪、质谱仪、傅里叶红外光谱仪、原子荧光光度计、双靶磁控溅射镀膜机、手套箱、水热裂解反应器、反应釜、电化学工作站、荷电低压颗粒撞击器、高速相机、片光源、携带流反应器、固定床、流化床性能评价装置等设备。

能源环境技术创新研究中心与多家知名电力公司及水电设备制造商携手，致力于下一代超高水头冲击式与混流式水轮机技术以及变速抽水蓄能技术的研发。此外，中心与国内能源领域龙头企业，如中石油、中石化、大唐集团、华能集团、中煤集团、东方锅炉，以及三菱、东芝、康宁等国际知名企业均建立了广泛合作，共同开发有机固废高效热转化、甲烷排放控制等碳减排及原料绿色替代技术。与此同时，中心还聚焦于中低温热能高效利用，构建多能互补系统设计的优化方法。这些成果取得了一定的经济、社会和环境效益，推动了固废无害化与资源化处理领域的技术进步。

能源环境技术创新研究中心积极响应国家级战略需求，以解决重大能源与环境问题为己任，秉持“能源安全与环境保护”的目标，汇聚本系优势资源，通过技术研发和合作开发，助力以化石能源为主的系统逐步向以可再生能源为主的系统过渡，积极探索从碳正排放到碳零排放甚至碳负排放的减排路径，并在含碳可再生能源高效转化领域开展有益尝试，力求为能源与环境的协同创新发展贡献力量，不断开辟可持续发展的新路径。

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