作为全国首批三大国储技术产业教育融合创新平台之一,2022年天津大学国储平台在学校党委和未来技术学院党委的正确领导和大力支持下,积极贯彻教育部、国家发改委的指导方针,推进储能技术领域人才培养和科技创新,成为国家能源战略重要组成部分
2022年度,天津大学国储平台在学科建设、科技攻关、人才培养等方面主要取得10项工作进展。
01组织架构和基础设施功能更加健全
组织结构的基本成形
2022年6月,天津大学国家储能平台(简称“储能平台”)正式成立。 储能平台设置管理委员会由天津大学校长、中国工程院院士金东寒担任管委会主任,天津大学党委常委、副校长巩龙和中国工程院院士王成山担任管委会副主任,王成山院士同时担任储能平台主任。 储能平台党员组织关系属于未来技术学院党委,凌国维教授任党委书记,潘刚副教授任党委副书记。 在组织部、人事部等部门的大力支持下,储能平台根据学校文件要求和相关规定,设立内设机构,备案有关负责人,建设电化学储能、燃料储能与应用、储能装备与系统、储能安全与运维、储能经济与政策五大研究中心,五五亚太经合组织( apec )可持续能源中心依托能源储能平台,该中心主任朱丽教授兼任平台副主任,致力于推动能源国际合作。 设立蓄电平台办公室,全校完成公开招聘。
基础功能更加健全
在学校领导的高度重视和财务处、资产处、招标办、基建处等各部门的大力支持下,快速推进实验室设备仪器采购,高质量推进国库资金有序落实; 对北洋园校区核心功能区实验室实施楼宇改造工程,完成储运平台新楼选址工作,营造国家级产教融合创新平台形象的空间。
02学科建设体系持续完善
能源科学与工程交叉学科硕士学位授权点获批,重点培养博士学位授权点,有力支持高水平人才培养。
获天津大学“储能技术”学科交叉分科中心批准,是天大首批建成的六所校级学科交叉分科中心之一。 在研究生院的大力支持下,“储能技术”中心也将作为学校学科交叉中心办公室,充分发挥天津大学学科交叉中心的枢纽作用。
获得教育部、国家发改委、国家能源局批准实施储能技术的国家,急需建设高水平人才培养专业院校,全国只有10所。
03电化学储能取得重大突破
在锂电池储能技术领域,开发了实用致密硅碳材料,设计并制造了具有自主知识产权的公斤级材料致密化设备; 引入高性能催化剂,构建高能、长寿命硫基正极,推进锂硫电池产业化的原位高速化学镀锡技术,成功实现大面积超薄结构功能一体化锡铜复合负极集电体短时连续化制备,并准备了1000m大规模连续化处理生产线,宁德时代、国轩高科、亿盐模板原位制备三维石墨烯复合材料,负极表面改性提高充放电可逆性等一系列关键材料和电池技术实现突破,实现了低成本高性能电极材料的批量化制备,锂金属电池能量密度达500wh/kg,处于国际领先水平; 高比能二次锂金属电池技术研发已通过中国电子科技集团天津18处、航天科技集团上海811处、上海空间电源研究所等的实际测试和评估,性能和安全性均处于先进水平。
在锌镍电池储能技术领域,重点关注电极/电解液界面的设计和管理,在锌电极端、电解液端和隔板端展开多项水基锌离子电池技术攻关,显著提高金属锌负极循环寿命; 通过改善电极材料和电解质组成,开发高稳定性的锌镍电池负极材料,得到了高速放电性能、长循环寿命的锌镍电池() ) 5000次); 开展二次锌-空气电池正极材料可控制备和催化机理研究,发明超薄氧化物纳米膜可控制备技术,突破材料-电极-单体-电池系统全链核心技术,开发高耗能、高安全的二次锌空电池堆系统,开发能源循环寿命1600次,相关成果在实际生产线上得到验证,与太阳能/风力发电等可再生能源并行,与能源
在液流电池大规模储能技术领域,开发了液流电池多级尺度电极结构,使多孔电极反应面积达到提高2位; 发展了基于机器学习的流道结构设计方法,实现了关键零部件设计从经验到半经验的突破; 提出了高性能液流结构的设计方法,液流电池核心性能指标达到国际最高水平( 600ma/cm2下80%能效); 探索新型双金属热再生氨基液流电池,开发了能密度、热电转换效率和温度适应性大幅提高的5千瓦液流电池堆,设计了10千瓦液流电池系统。 堆栈的性能达到了国际领先水平。
相关科研成果获2022年天津市自然科学一等奖1项,包括energyenvironmentalscience、advancedenergymaterials、energystoragematerials、chemicalreviews、aad angewannced国家自然科学基金重点项目、共同重点基金、面上项目、jkw重点项目等一大批研发项目获批,胡文彬教授、钟澄教授、韩晓鹏副教授等多位核心成员组成了2022年度科睿唯安全球高被引学者和世界顶尖科学家拉拉
二次水基锌电池开发与生产线
04燃料电池储存取得重大突破
在固体氧化物燃料电池和电解槽技术领域,开发出了具有梯度微孔的氢电极支撑固体氧化物电池,800下功率密度突破1.2瓦/平方厘米,达到国际先进水平,形成了批量生产工艺; 设计了固体氧化物燃料电池与燃气轮机混合系统,实现了62.0%的电气效率,降低了甲醇重整燃料模式下的co2浓度,实现了清洁低碳发电的初步目标,为零碳发电系统的设计提供指导; 开发了可调节系统热电功率比的新型sofc热电联产系统配置策略,与上海中氟新能源科技有限公司合作开发了5千瓦电站及千瓦级sofc热电联产系统,为兆瓦级模型奠定了基础。
在制氢和储氢系统设计技术领域,突破储氢/供氢关键技术,设计了250kg/天储氢装置,在东方电气完成示范运行,设计了150kg/天储氢装置,完成了装置的建设; 开发了高效碱电解槽系统,电流密度为5000和10000a/m2时所需槽电压分别为1.73v和1.85v,能耗显著低于工业装置; 开发了绿色甲醇燃料合成技术,开发了co2加氢制甲醇燃料的高效铜系催化剂。 co2单程转化率为11.1%,甲醇选择性为78.1%,优于合成气制甲醇商业铜系催化剂,为工程拓展和工业应用奠定了基础; 开发了绿色氢氨技术,设计完成了50mwh级电解水制氢-绿色储氢-液氨裂解氢能燃料电池全产业链中试系统。
在高性能燃料电池技术领域,开发出了具有优异热稳定性、碱稳定性、氧化还原稳定性的离子交换膜,相关成果由尹燕教授和michaeld.guiver教授于2022年发表在国际顶级学术杂志《chemicalengineeringscience》上,nature官方微博上应用快速电流驱动合成法得到孔结构可控的催化剂层后,在提高下提高了催化剂层的制备效率; 开发了部件级、电池级、核反应堆级、系统级多尺度仿真模型,实现了仿真技术和仿真平台的全自主化; 设计了燃料电池馀热回收利用系统电路,得到了系统中关键节点的物质和能量输运特征; 研制了超高功率密度质子交换膜燃料电池样机,功率密度达到6.0kw/l,电压超过0.6v,电流密度为2.5a/cm2,单元厚度小于850um; 开发的仿真技术已应用于中汽中心、德国博世、潍柴动力、捷氢科技、新源动力、一汽集团、上汽集团、宇通客车、长城汽车等20余家合作企业,相关产品已有天津、山东、浙江、上海、河北等
在阴离子交换膜电解水制氢技术领域,根据不同类型商业阴离子交换膜的不同物理特性,确定不同的商业阴离子交换膜活化方案,初步形成膜应用数据库; 通过活化方案的调整,开发出了国产阴离子交换膜在电解槽中性能优于进口阴离子交换膜的高性能阴离子交换膜制备技术,实现了1a/cm2时单电解槽电压低于1.85v的指标,有利于摆脱进口阴离子交换膜的限制; 开发高性能的膜电极制备技术,使单电解槽运行时电流密度能达到5a/cm2,达到国际先进水平。
相关科研成果获得2022年天津市自然科学一等奖1项、技术发明一等奖1项、中国能源研究会能源创新一等奖1项、中国汽车工程学会科技进步一等奖1项、国际绿色能源协会技术创新奖1项等多项奖金。 在fundamentalresearch、angewandtechemieinternationaledition、chemicalreviews等贮藏领域高水平期刊70余篇发表论文,涉及申请的国家重点研发计划项目、 包括国家重点研发计划(氢能技术专项)、国家杰出青年科学基金项目、国家自然科学基金(重大项目)、国家自然科学基金(面上项目)、 获得批准的内蒙古自治区“双宝”科技创新重大示范项目“揭牌先导”项目等一大批研发项目,胡文平教授、巩金龙教授、杨全红教授、邹吉军教授和潘伦助教授等多位核心成员是2022年度科睿唯安全球高招学者和世界知名学者焦魁教授曾任国际绿色能源协会( iage )储能专业委员会成立和主席,国际期刊frontiersinenergyresearch储能学科专栏撰写和专栏主编。
液体有机化合物储氢模型装置
天津大学绿色氨合成示范装置
05储能系统应用取得重大突破
在新型电力系统储能并网控制和关键装备技术领域,围绕储能并网控制、微电网储能变流器、高效高密度双向储能变流器技术、模块化储能变流器和城市规模化电动汽车并网控制五大领域快速推进电力系统储能领域的技术创新。 与南方电网公司共同组建“南方电网公司-天津大学智能配电与能源存储”联合研究院,南方电网公司未来五年将投入一亿元以上支持双方科研。 与国网天津市电力公司联合开展储能领域技术攻关,前期投入3000万元,今后每年通过科研项目合作等方式,投入1000-2000万元资金深度合作,合作完成的“光伏充电检测一体化城市大型充电站关键技术与应用”成果与中国电气装备集团有限公司密切合作,共同开展智能配电和储能领域技术与装备研发,联合申报全国重点实验室。
在储能系统运行可靠性和混合储能系统关键技术领域,提出了柔直线公路单端暂态量超高速保护新原理,并与北京四方继保公司合作研制直流线路暂态量保护装置,通过工业级试验,工作时间3ms,速度提升1个数量级,暂态电阻300 被中国电机工程学会技术认定为国际领先水平,提出了适用于未来直流电网工程工程预期储能和新能源并网系统的自适应直流故障限流器,已与行业龙头企业南瑞继保完成了样机开发可行性分析、测试方案设计等工作,在国际上尚属首次开发了基于云计算的充电桩大数据智能运维平台,支持数十万级充电桩接入,完成了企业内部测试和部署。 研制新型超导储能/转换装置,突破超导储能能量转换效率难题,使能量转换率从提高提高到95%以上。
在储藏经济和政策研究领域,面向中国生态环境的根本好转和co2排放峰值碳中和这两个战略需求,对大气环境监测感知和污染减排碳协同调控的关键问题,提出了精确感知(大气污染因子和温室效应因子协同精确感知技术)、 协同管控)、减排碳全链协同智能管控和综合评价技术)、智能决策(基于云链的减排碳数智能管控平台)三大关键技术突破形成
获得2022年天津市科技进步一等奖3项、电力创新大奖1项的中心成员有国家优秀青年科学基金项目、优秀青年基金项目、共同基金重点项目、海外优秀青年基金项目、国家重点研发计划课题、国家社科基金重大项目等多个研发项目中心主办ieeepesday2022天津分会学术论坛,承办ieee-acpee2023第八届电力电气工程亚洲会议( 2023年4月在天津大学召开),孵化三家国家级高新技术企业,推动电力储运等领域技术成果转化和产业化发展。 杜慧滨教授负责国际期刊的能源政策合作编辑。
基于云计算的充电桩大数据智能运维平台
天津市最大规模的充电站——津门湖新能源车综合服务中心
直流线路暂态量保护装置
06人才培养体系更加完善
初步建设一流师资队伍
蓄电平台注重突破现有专业、学院、行业限制,通过共建学院联合办学、挖掘校外资源和引进海外人才等方式,建立跨学科、复合式、高水平的师资队伍,不断增强师资水平。 2022年,王拓教授获得第17届中国青年科技奖,杜慧滨、焦魁教授被评为国家级领军人才,崔明建、穆云飞、潘伦、潘家营等多位教师被评为国家级青年人才,李斌、焦魁教授被评为英国工程技术学会院士( ietfellow ) 目前已形成以金东寒院士、王成山院士、赵天寿院士3名院士为组长,20多名国家级领军人才,40多名国家级青年人才的400多支跨学科教育科研团队,覆盖储能全环节和全链条,全面开展人才培养、学科建设和科研
科学设计人才培养方案
2022年,采取入校二次选拔方式,招收首批储存科学与工程专业本科生。 平台围绕“夯实基础、交叉融合、项目教学、模块选择、本研究贯通”目标,聚焦“两性一次”,深化交叉融合、科教融合、产教融合,不断优化课程体系,完善人才培养方案,为国家同时,面向储能学子开展“学术赋能享受未来之云”系列前沿讲座和“走进储能,面向未来”实验室开放日,铸就学生科研梦想。
07教育改革和育人成效显著
深化教育教学改革研究
在教务处的大力支持下,将“国储科技产教融合创新平台课程改革实践”作为天津大学2022年本科教育教学改革研究项目校级专项和41项。
许多教育成果取得了好成绩
获得2022年高等教育(研究生)天津市级教育成果特等奖4项,2022年高等教育(本科 )天津市级教育成果特等奖4项,一等奖2项。
科教融合育人成效显著
许多学生在储能领域的高水平比赛中获得大奖,王博文、樊林浩等多名博士研究生获得中国汽车工程学会、中国内燃机学会优秀博士学位论文的2017级直博生冉昭玉被评为中国电工技术学会等离子及应用专业委员会2022年度“优秀博士研究生”。 陈煜队、韩静洋队、陈宸队和李雪娇队参加了全国大学生节能减排大赛,分别获得特等奖、一等奖、二等奖、三等奖。
08微专业建设方案逐步落地
在教务处的大力支持下,系统设计了储能微型专业建设方案,设置了核心技术类、前沿开拓类、实用方法类、政策市场类、实习实践类5类课程模块6门核心课程,共有12个学分,储能平台兼职副主任、经管类主任、国家级领军人才杜杜
09储能高端培训有序开展
储能平台秉承高度使命感和责任感,紧密围绕国家“生物炭”发展战略,聚焦产业热点和行业需求,依托储能交叉学科和优秀师资,面向全国储能领域企业和天津市地方高校,开展“新能源储能工程师”全领域培训和认证从碳排放、碳金融几个方向建设若干培训课程,构建储备非学历高层次人才培训项目。 2022年,为东方电气、金风科技、特变电工、中海油、潍柴、一汽解放发动机事业部等能源领域的头部企业和环保部门、研究机构定制了10多个高端班级,培训学生1100多人。
10构建“1nx”产学研合作新模式
实施产教融合协同培养计划,结合储能学科专业为主体(1)、校内各优势学科为支撑( n )、储能行业龙头企业( x ),构建“1 n x”产学研深度融合的教育教学新体系,加强与企业的协同技术攻关和人才培养。 目前,与国家电网、南方电网、中国电气装备、东方电气、华为、航天科工、航天科技、中汽研、玉柴、潍柴等数十家储能行业龙头企业开展科技攻关合作,国家能源投资集团、中国能建、中石化、南方电网、比亚迪、东方电气、上海捷支持专业博士生参与企业研发项目,支持博士生依托企业科研条件和重大研发项目开展博士学位论文研究,鼓励企业优秀青年技术骨干申请定向博士生,并与国网天津市电力公司联合挂牌
2023年,天津大学国储平台将以党的二十大精神为指导,深入贯彻落实教育部、国家发改委的要求,聚焦人才培养、学科建设、科技攻关等重点工作,努力建设国际一流的国储平台,为我国储能产业发展和国际竞争提供有力的人才和技术支撑