科技部973計劃項目“多能源互補的分布式冷熱電聯供系統基礎研究”（No.2010CB227300）由中科院工程熱物理研究所、中科院理化技術研究所、浙江大學、清華大學、中國科技大學、上海交通大學、北京化工大學，以及東莞理工學院8家單位聯合承擔，首席科學家為金紅光研究員。項目設置六個課題，包括“燃料化學能釋放與能的綜合梯級利用”課題，發揮對項目的引領作用；“微小型燃氣輪機熱力循環”、“動力余熱驅動的熱聲發電”和“動力余熱驅動的循環耦合和功冷并供”三個課題旨在解決分布式供能中的熱能梯級利用問題；“蓄能/釋能過程與主動蓄能”和“多能源互補的全工況系統集成”兩個課題主要從系統層面研究全工況性能調控和示范驗證。

項目從能源、環境等領域的多學科交叉層面，開展分布式供能系統基礎研究，擬解決的兩個關鍵科學問題為：1）燃料化學能與熱能綜合梯級利用原理；2）多能源互補機理與全工況性能調控機制。

項目主要研究內容：研究對轉沖壓發動機等微小型動力、變溫動力余熱驅動的熱聲發電、功冷并供的正逆耦合循環等分布式供能新方法。研究可再生能源與燃料的品位互補原理，探索“源頭蓄能”、多能源互補的系統主動調控新方法。構建全工況集成的分布式供能系統，開展太陽能與天然氣互補的冷熱電聯供系統示范驗證。

項目目標：拓展傳統熱力循環理論框架，闡明燃料化學能與熱能、可再生能源綜合梯級利用的本質規律，創建能的綜合梯級利用理論，形成國際一流的理論研究成果；實現化石燃料與太陽熱能互補、對轉沖壓發動機、熱聲發電等核心技術的突破，促進微小型動力技術革新；提出多能源互補、燃料化學能和熱能的綜合梯級利用的新一代分布式供能系統，示范驗證系統的節能率達到30％以上。建立分布式供能的自主創新技術支撐。

本項目前兩年，各項研究工作全面展開，從能的綜合梯級利用原理、多能源互補機理與方法，到系統全工況性能主動調控機制的三個方向，開展了分布式的基本理論、核心技術和系統集成研究，初步建立了能的綜合梯級利用理論，形成一系列理論研究成果；研制了8個關鍵技術的實驗臺和1個系統集成實驗平臺，在化石燃料與太陽熱能互補、對轉沖壓發動機、熱聲發電等核心技術方面取得突出進展，發表研究論文137篇，其中國際期刊66篇（計劃36篇），SCI收錄61篇，申報51項國家發明專利（計劃13項），出版學術著作2部。前兩年研究達到了預期目標，2011年9月6日，項目通過科技部組織的中期評估，成績優秀。

再經過三年的研究，本項目將在理論、技術、示范驗證三個層面，形成國際一流的研究成果。理論創新方面，建立燃料化學能有序釋放的基本原理，揭示燃料化學能釋放與燃燒后熱力過程及循環的能量耦合規律，提出化石能源與可再生能源互補的全工況系統性能調控方法，構建能的品位與循環耦合理論框架，突破傳統熱力循環僅考慮熱能利用的局限性，在燃料化學能、熱能綜合梯級利用的系統節能理論方面取得重要進展。技術突破方面，掌握太陽能熱化學發電技術，實現系統源頭節能；完成對轉沖壓發動機關鍵部件的設計與驗證，促進微小型動力技術革新；提出變溫動力余熱驅動熱聲發電新方法；建立多熱源互補的吸收式正逆耦合循環與熱泵循環新方法；提出溶液蓄能等蓄能新介質及其蓄能/釋能新工藝；建立分布式供能的自主創新技術支撐。示范驗證方面，基于本項目建立的能的綜合梯級利用理論，面向工業和建筑節能，提出多能源互補與全工況集成的新一代分布式供能系統，建立MW級冷熱電聯供系統，進行示范驗證。

作者：分布式供能與可再生能源實驗室 隋軍