【項目精選】358期：節(jié)能與新能源技術項目推薦（一）
項目一：惡劣環(huán)境電氣外絕緣放電特性及其在電網(wǎng)中的工程應用
項目簡介：
該成果面向青藏鐵路、西電東送和特高壓等重大工程的迫切需求，解決惡劣環(huán)境國內(nèi)外至今沒有攻克的電氣外絕緣特性與設計的難題。
該成果在國內(nèi)外率先研究提出覆冰、高海拔、污穢“惡劣環(huán)境”電氣外絕緣特性的試驗方法；揭示絕緣子覆冰形成及其導致閃絡的規(guī)律和高海拔污穢絕緣子與空氣間隙的放電機理及其濕度等大氣參數(shù)對其放電的影響規(guī)律，建立“惡劣環(huán)境”絕緣子和空氣間隙放電的物理數(shù)學模型，提出其電氣外絕緣修正方法；首次提出采用V型與間插布置方式、優(yōu)化傘形結構防止冰閃的方法，發(fā)明高海拔地區(qū)用復合絕緣子和覆冰參數(shù)測量用圓柱體陣列積冰器，提出基于積冰器冰重的覆冰參數(shù)實時動態(tài)監(jiān)測方法。
項目二、氣體絕緣裝備特高頻局部放電監(jiān)測關鍵技術及其應用
項目簡介：
本成果屬于能源領域里電氣工程高電壓與絕緣技術學科。解決了最能反映設備內(nèi)部絕緣故障特征與程度的PD 信號傳感、提取、定位和標定等關鍵科學技術難題，建立了相應的絕緣故障專家診斷系統(tǒng)，研發(fā)的SF6 氣體絕緣裝備絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測裝置得到廣泛應用。其核心發(fā)明點為：
1．發(fā)明了特高頻PD 信號傳感技術：創(chuàng)新了特高頻傳感器展頻的附加阻抗匹配網(wǎng)絡、多層屏蔽諧振、非中心點饋電以及復合結構等關鍵技術，發(fā)明了強電磁環(huán)境下采集微弱PD 信號的微帶與橫電磁波喇叭超寬頻帶特高頻復合傳感器，檢測頻帶達到超寬范圍(在駐波比為2、增益不小于3dB 時，相對帶寬為25.6%)，且中心頻率在500MHz～1GHz 內(nèi)可選，并可調(diào)節(jié)多頻諧振點的相對位置以形成抑制窄帶干擾頻段的阻帶，解決了特高頻PD 信號監(jiān)測中的首要技術難題。
2．發(fā)明了抑制強電磁復合干擾方法與技術：率先提出復小波(包)變換需用復閾值的科學思想，給出了選取復閾值的原則與方法，構建出用于抑制強電磁干擾的最優(yōu)復合信息WTRIn 序列，發(fā)明了用復小波(包)變換抑制強電磁復合干擾的算法與技術，解決了強電磁環(huán)境下監(jiān)測(檢測)PD 信號需要抑制白噪聲、電暈脈沖、隨機混頻窄帶及其復合干擾的技術難題，同時建立了抑制干擾效果的綜合定量評價方法。
3．發(fā)明了基于傳感器陣列的泰勒遺傳PD 源定位方法與技術：創(chuàng)新了非平穩(wěn)脈沖信號多樣本能量相關提取信號時間差的方法和全局搜索PD 源最大概率位置的遺傳算法，提出了雙曲面定位方程的泰勒優(yōu)化方法，發(fā)明了利用陣列傳感器多樣本冗余檢測數(shù)據(jù)融合并逐次修正定位結果的逼近技術，使定位時間差求取誤差為皮秒級，距離誤差在厘米級。
4．發(fā)明了特高頻PD 定量監(jiān)測(檢測)的標定原理與技術：創(chuàng)立了用波形參量時頻域等效定量監(jiān)測(檢測)PD 量的標定方法，揭示了PD 波形參量與PD 量之間的內(nèi)在關聯(lián)，獲取了不同影響因素下標定PD 量大小的校正實驗曲線及解析表達式，發(fā)明了可方便用于實驗室和現(xiàn)場監(jiān)測(檢測)的人工注入特高頻標準校正波形與實測PD 波形時頻域等效定量標定PD 量的關鍵技術。
項目三、多場耦合能質(zhì)傳遞強化及調(diào)控理論與方法
項目簡介：
能源、環(huán)境及化工等領域廣泛存在具有相變和反應的能質(zhì)傳遞和轉化問題，具有多區(qū)域、多場、傳遞與轉化等相互耦合的特點，是影響裝備性能的關鍵熱物理問題，對提升性能至關重要。本項目針對上述領域中共性的多場耦合能質(zhì)傳遞機理及其強化和調(diào)控方法的前沿科學問題開展研究工作，取得了系列原創(chuàng)性研究成果。主要發(fā)現(xiàn)點有：
一、分區(qū)耦合多相傳遞可視化實驗方法及其機理與特性：創(chuàng)新了滯止流和通流槽道內(nèi)逸出速率及位點可控的液滴和氣泡動力學行為、變孔隙率網(wǎng)絡流道及其與外部流場耦合的兩相流動、毛細阻力可調(diào)的多孔層內(nèi)相變傳熱及含反應邊界的兩相流及傳遞等可視化實驗方法。獲得了逸出液滴聚合衰減震蕩機理及規(guī)律；發(fā)現(xiàn)了微孔逸出氣泡脫離后涌入和界面震蕩現(xiàn)象；揭示了具有壁面逸出氣泡的槽道內(nèi)兩相流規(guī)律；闡明了具有微孔層和結構缺陷的氣體擴散層內(nèi)兩相分布特征；厘清了反向式毛細蒸發(fā)器多孔層內(nèi)相分布規(guī)律及其對相變傳熱的影響機理；揭示了燃料電池內(nèi)兩相流動和傳輸以及電化學反應的相互作用規(guī)律，獲得了流道水淹與壓降之間的定量關系及膜電極表面溫度分布特性。
二、多元多相分區(qū)耦合能質(zhì)傳遞及轉化理論模型：建立了多場耦合固體基質(zhì)表面細胞吸附成膜理論模型，揭示了生物膜結構與能質(zhì)傳遞及產(chǎn)氫/產(chǎn)電性能的相互關系；建立了含生化反應的多孔填料床內(nèi)多相能質(zhì)傳遞的毛細管模型和多相混合模型，闡明了流動和傳輸與生化反應的耦合特性，為固定化細胞生物反應器性能預測提供了方法；建立了毛細結構材料內(nèi)分區(qū)耦合相變傳熱理論模型，為反向式毛細蒸發(fā)器和微槽膜狀凝結換熱提供了理論計算方法；提出燃料電池兩相傳輸三維孔隙網(wǎng)絡模型和氣體有效擴散系數(shù)的分形模型，首次利用VOF 方法模擬了邊壁具有逸出液滴的燃料電池流道內(nèi)細觀兩相流行為，揭示了多孔擴散層與流場板流道內(nèi)兩相流的耦合關系以及流道結構和工況參數(shù)對兩相流特性的影響規(guī)律。
三、多場耦合能質(zhì)傳遞強化及調(diào)控方法：基于分區(qū)耦合強化傳熱思想，提出了三維肋表面和螺旋扭帶組合強化傳熱新方法；通過分區(qū)流動和傳遞強化與調(diào)控，發(fā)展了三維柱狀陣列結構陽極微流體燃料電池，顯著提升了電池性能；利用石墨烯表面修飾，實現(xiàn)了多孔電極內(nèi)微生物產(chǎn)電菌電子轉移速率和活性生物量調(diào)控和強化；創(chuàng)新性利用流場/濃度場/溫度場/光場的強化和調(diào)控，結合表面修飾和彌散光導體技術，實現(xiàn)微生物生化轉化全過程強化；提出了通過外接電阻控制陽極電勢誘導和調(diào)控生物膜結構，強化了質(zhì)子傳輸，大幅提升了微生物燃料電池性能。
項目四、燃煤煙氣協(xié)同脫硝脫汞催化劑制備關鍵技術及應用
項目簡介：
針對傳統(tǒng)SCR脫硝催化劑難以適應我國高硫、高灰、高汞燃煤煙氣而導致的催化劑失活、使用壽命縮短、脫硝成本增加等問題，以及實現(xiàn)燃煤煙氣協(xié)同脫硝脫汞目標，開發(fā)了具有完全自主知識產(chǎn)權、集多項核心技術于一體、適應我國惡劣燃煤煙氣條件的脫硝脫汞催化劑配方及制備關鍵技術。主要取得以下創(chuàng)新性成果：
（1）率先建立了高硫高灰高汞燃煤煙氣條件下催化劑中毒失活機理模型，開發(fā)出適應我國復雜燃煤煙氣的耐磨抗中毒鈦鎢-堇青石復合催化劑載體；
（2）揭示了汞在燃煤煙氣中的熱力學特性和遷移行為，建立了汞在脫硝過程中的吸附與氧化機制，開發(fā)出了適應高硫高灰高汞煙氣的寬尺度協(xié)同脫硝脫汞催化劑；
（3）建立了我國典型煤種汞分布與賦存形態(tài)數(shù)據(jù)庫，開發(fā)了汞高效吸附氧化設計平臺，構建了針對不同煤質(zhì)條件的協(xié)同脫硝脫汞催化劑設計與快速響應系統(tǒng)；
（4）開發(fā)出協(xié)同脫硝脫汞復合載體催化劑制備關鍵技術與生產(chǎn)工藝，建立了具有國際先進水平的脫硝脫汞試驗平臺，構建了催化劑運行智能監(jiān)測管理系統(tǒng)。
本項目研制的新型脫硝脫汞催化劑脫硝率、汞氧化率、耐磨性、使用壽命等指標達到國際先進水平，其它性能指標達到國內(nèi)領先水平。
項目五、柔性儲能器件及傳感器件
項目簡介：
利于層狀納米材料比表面積大的特點，在碳基柔性襯底上制備了高性能柔性超級電容器，及葡萄糖傳感器。超級電容器的能量密度最大為50.2 Wh kg-1, 功率密度為8002 W kg-1 at 17.6 Wh kg-1, 充電1分鐘能點亮兩只綠色LED燈3到5分鐘。
非酶葡萄糖傳感器：檢測范圍為0.002mM~4.096mM，檢測極限為0.53μM（信噪比為3），響應時間為3s，另外還具有較優(yōu)異的選擇性與再現(xiàn)性，因此該復合材料是高性能非酶葡萄糖傳感器的潛在候選者。
項目六、一種用江河水/污水作為冷卻介質(zhì)的換熱器
項目簡介：
利用地表水為低位冷熱源實現(xiàn)冬夏空調(diào)的地表水源熱泵系統(tǒng)應用前景廣闊，目前在國內(nèi)得到了迅速發(fā)展。但是，對于含沙量較大的水體，水質(zhì)處理上占用了很大的增量成本。降低水處理措施，讓地表水直接進入機組是降低能耗，降低系統(tǒng)投資的有效途徑。針對目前傳統(tǒng)熱泵的蒸發(fā)器、冷凝器無法接受非工業(yè)標準冷卻水進入換熱器的不足，發(fā)明了一種全新兩器結構，實現(xiàn)地表水直接進入。在冬夏季利用地表水換熱管束兩端由管板固定于殼體上，兩端的管板和封頭分別圍成兩個管箱，換熱管束的兩端分別與管箱相通；兩個管箱上分別設有被冷卻或加熱介質(zhì)的入口和出口；殼體兩側上部設有冷卻介質(zhì)入口和出口；換熱管束橫向布置在殼體內(nèi)的中上部，殼體下部設有具有錐度的集沙斗，其下部接排沙管，實現(xiàn)換熱與泥沙分離。當含有固體雜質(zhì)的液體在殼體內(nèi)流動時，由于水流沖擊和重量作用泥沙落入集沙斗，解決了換熱器易堵塞，管箱內(nèi)沉淀淤積、清洗不便、復雜的水處理過程等問題，可明顯減少初投資和運行成本，適合于以江河水和污水等含固體雜質(zhì)多的液體為冷卻介質(zhì)的換熱器。目前適合國家可再生能源利用的地表水源熱泵最大的障礙是水處理工藝。而該成果可以實現(xiàn)免水處理，發(fā)展應用前景巨大。
該產(chǎn)品的技術圖紙如下：
換熱管束1，殼體2，管板3，擋板4，管箱5，兩端的封頭6，隔板7，可拆卸蓋板8，具有錐度的集沙斗9，排沙管10，被冷卻或加熱介質(zhì)的入口11和出口12；冷卻介質(zhì)入口13和出口14。
