在中国矿业大学电气化低碳技术研究中心，原熙博教授正在跟团队成员集中攻关新一代宽禁带电力电子器件功率模块并联和主动均流技术，进一步提升储能设备的功率和转换效率。让我们一起走进中国矿业大学校园里的减碳降碳相关研究实验室，了解绿色低碳技术研究进展。
随着全球对能源转型问题的重视，能够满足新能源电力即时存储、释放，实现削峰填谷的储能产业迎来重大发展机遇期。
截至2024年6月底，我国风电光伏发电合计装机已超过煤电装机，据统计2023年我国新能源发电量占总发电量的15.6%。“随着新能源装机持续增长，系统调节能力不足问题逐渐凸显，研发选址灵活、建设周期短、响应快速灵活的新型储能，加快推进先进储能技术规模化应用势在必行。”中国矿业大学电气工程学院院长、电气工程学科带头人原熙博教授介绍说。
在矿大电气化低碳技术研究中心，国际首台500千瓦大功率碳化硅电力电子储能变流器竖立窗边，这台基于新一代宽禁带电力电子器件的储能设备能量转化率可达99%。如果一个家庭用户用电量以5个千瓦来计算，该设备可为100个家庭提供充足电能。
“这台储能变流器设备实际上是由5个100千瓦的变流器组成，可以根据能源需求组合使用，灵活小巧的储能优势便于拓展工业及交通领域应用新能源。”原熙博说。
电气化低碳技术研究中心同时挂牌中欧电气化低碳技术联合实验室，积极应对气候变化是全球普遍共识，原熙博联合国际专家共同推进高效电能变换、电气低碳化技术发展。在他的构想中，通过跨时区不间断收集新能源，组建高压直流输电全球网络互联，构建全新电力库，实现全球范围内新能源存储调配。
CCUS是指可有效用于捕集二氧化碳的技术，可以将生产过程中排放的二氧化碳捕集、封存，或提纯后投入新生产过程中循环再利用，是目前为止唯一能够大量减少工业流程温室气体排放的手段，也是应对全球气候变化的关键技术之一。
走进中国矿业大学二氧化碳捕集与利用实验室，碳中和研究院研究员、博士生导师陆诗建带领团队成员攻关燃煤烟气二氧化碳捕集与煤基固废减污降碳技术。陆诗建指着桌上不同的绿色化学材料介绍说：“我们研发出高吸收容量、低解吸温度的二氧化碳吸收剂、加速再生反应速率的催化剂、保持捕集稳定性的抗氧化剂，以及煤基固废选择性提钙浸取剂。试剂与能量梯级利用节能工艺、高通量反应塔、深度矿化反应釜，一同形成低能耗二氧化碳捕集与资源化利用技术，使二氧化碳捕集率大于90%，再生能耗降至2.0 GJ/t CO2，达到国际领先水平。”
陆诗建团队参与了国内多项具有代表性的CCUS示范工程，其中“国能锦界电厂15万吨/年烟气CO2捕集与封存工程”，实现低能耗燃煤电厂碳捕集与近零排放，成为全国碳捕集标杆项目。
碳排放曾经是电力、钢铁、石油等行业头疼的“老大难”。如今却成了推动煤电绿色低碳转型、煤基固废资源化利用及石油增产的“香饽饽”。
“齐鲁石化-胜利油田100万吨/年CO2捕集与驱油封存工程”是国内首个百万吨CCUS项目，该项目打通二氧化碳捕集、利用与封存的全产业链，二氧化碳从捕到用闭环处理。“据测算，一年百万吨的CCUS项目‘吃碳’本领相当于植树近900万棵，近60万辆经济型轿车停开一年。”陆诗建说。
每年秋季，矿大校园里的花海引来很多学生打卡出片。花海旁有一幢颇具科技感的木质小屋挂牌建筑、能源与环境跨专业联合实验室，这幢建筑是以太阳能为主要能源，绿色环保、零能耗小屋。
零能耗小屋的能源供给主要来自于太阳能，建筑屋顶使用太阳能集热器和晶硅光伏，廊沿正面使用彩色光伏。通过完全依靠太阳能及被动式设计手段，零能耗小屋实现能源自给自足，据实测，建筑全年发电量约为1.4万度，而建筑全年耗电量约为6000度，产能远大于耗能，不仅实现了建筑全年零能耗运行，还能对储能电池进行充电，并向电网输送。
“整个系统使用了光电、光热、地热三种能源技术。经过测算，建筑的产能大于整个建筑的耗能，符合‘零能耗’建筑的标准。”零能耗小屋设计者之一、中国矿业大学建筑与设计学院建筑系副主任姚刚介绍。
利用太阳能为一座房屋的运转提供能量，并非易事。夏季太阳能比较充足，太阳能转化为电能和热能可以满足生活所需，而冬季就略差一些。零能耗小屋团队自主研发改良版地源热泵系统，夏季将经过太阳能集热器产生的热水注入地下，给大地加热；冬季再进行提取。大地相当于一个储热装置，助力小屋实现跨季节性储能。
此外，房屋还致力打造智能、更人性化的室内环境。比如，一条语音指令，即可遥控室内顶灯和电动窗帘；一键触摸，便能实现对家用电器的远程操控。
“房屋建造过程，是团队在能源高效清洁利用方面的一次有益尝试和探索，团队在跨季节冷热双储系统、优化集热墙等方面取得前沿研究成果，在能源利用、环境综合治理等方面提出大量原创性构想，丰富师生们在能源利用领域的实践经验。”零能耗小屋设计者之一、矿大能动院教授陈宁说。
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