清華大學山西清潔能源研究院（簡稱清華山西院）是由清華大學獨立舉辦、山西省人民政府支持設立和建設，從事科研相關活動和成果轉化的事業(yè)單位。自2015年12月正式成立以來，清華山西院充分發(fā)揮清華大學學科、技術、人才優(yōu)勢，與山西資源、產業(yè)、政策實現(xiàn)優(yōu)勢互補，誕生了一批卓有成效的科研和轉化成果。其中，晉華爐、600MW超臨界CFB鍋爐就是其合作的全球領先的科技創(chuàng)新成果。



      “十四五”時期，清華山西院將融合清華大學學科優(yōu)勢與山西省地方特色，繼續(xù)深度參與國家和地方創(chuàng)新驅動戰(zhàn)略，走出一條符合自身發(fā)展的新道路，為中國和山西帶來更多原創(chuàng)性貢獻。



      2014年7月14日，山西省人民政府辦公廳致函誠邀清華大學在山西科技創(chuàng)新城派駐研發(fā)機構，共建清華山西院，以實現(xiàn)資源共享、優(yōu)勢互補、共同發(fā)展。經過多方努力，2015年7月29日，清華大學校長邱勇與時任山西省委書記王儒林、省長李小鵬出席清華大學山西研究院簽約儀式，2015年12月清華山西院正式成立。



      自成立以來，清華山西院以市場需求為導向，以培育新動能為目標，建立起了科研成果潛力釋放與市場需求緊密結合的新機制，創(chuàng)立了新時代促進科技與經濟結合的新模式。清華山西院也由此成為聚集高端創(chuàng)新資源、提升原始創(chuàng)新能力、開展產業(yè)技術研發(fā)和成果轉化的重要載體。而晉華爐系列技術則是清華山西院交給山西省和中國的一份答卷。



      2016年4月1日，由清華大學和山西省聯(lián)合研發(fā)的晉華爐3.0，在陽煤豐喜一次投運成功；2017年12月25日，晉華爐3.0通過中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會組織的科技成果鑒定，鑒定結果為國際領先；2018年11月27日，水煤漿水冷壁廢鍋氣化爐（晉華爐）項目榮獲2018年度中國煤炭工業(yè)協(xié)會科學技術獎特等獎；2019年4月14日，晉華爐項目亮相第47屆日內瓦國際發(fā)明展并榮獲金獎。



      2019年，清華山西院可謂是碩果累累。2019年4月19日，由清華山西院與山西陽煤化工機械（集團）有限公司聯(lián)合組建的煤氣化技術與裝備國家地方聯(lián)合工程研究中心被列為國家地方聯(lián)合工程研究中心；2019年5月28日，清華山西院加入美國工業(yè)互聯(lián)網聯(lián)盟（IIC），成為山西省首個加入美國工業(yè)互聯(lián)網聯(lián)盟的科研機構。



      今年以來，清華山西院緊緊圍繞習近平總書記“在轉型發(fā)展上率先蹚出一條新路來”的重要指示，落實山西省委“四為四高兩同步”總體思路和要求，聚焦“六新”求突破，主動適應雙循環(huán)新發(fā)展格局，搶抓全省能源革命綜合改革試點重大契機，推動現(xiàn)代煤化工戰(zhàn)略性新興產業(yè)升級，借助清華大學能源與動力工程系，打造煤基科技及低碳創(chuàng)新平臺。



      2020年7月20日，清華山西院中標工業(yè)和信息化部“2020工業(yè)互聯(lián)網創(chuàng)新發(fā)展工程—工業(yè)互聯(lián)網標識解析二級節(jié)點（綜合型應用服務平臺）”項目。這是清華山西院連續(xù)第二年中標工業(yè)互聯(lián)網創(chuàng)新發(fā)展工程。



      清華山西院下設9個研發(fā)團隊和2個研究中心。自成立以來，他們以科技創(chuàng)新為核心，并結合制度創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、業(yè)態(tài)創(chuàng)新，深度參與國家、地方創(chuàng)新驅動戰(zhàn)略，貫徹落實國家、地方創(chuàng)新政策，取得了豐碩的成果。



      煤炭清潔轉化中心張建勝教授帶領科研團隊，歷經近20年的自主研發(fā)和聯(lián)合攻關，構建了水煤漿水冷壁氣化爐系列理論創(chuàng)新和技術實踐體系，開創(chuàng)了完全自主知識產權的水煤漿水冷壁氣化爐系列技術，在實踐應用領域成果顯著。



      從追趕到超越，該團隊從基礎理論出發(fā)，建成世界首臺商業(yè)規(guī)模的水煤漿水冷壁氣化爐，突破了水煤漿氣化無法使用高灰熔點原料的國際禁區(qū)，大幅降低了氣化爐的運行維護成本，提高了氣化爐的可用率；建成世界首臺商業(yè)規(guī)模的水煤漿水冷壁廢鍋氣化爐，解決了輻射廢鍋穩(wěn)定傳熱與灰渣堵塞的矛盾，氣化系統(tǒng)熱效率提高至98.4%；建成世界首臺商業(yè)規(guī)模的氧氣分級水煤漿氣化爐示范裝置，實現(xiàn)了氣化爐內溫度優(yōu)化分布，合成氣有效成分的含量提升至83%。項目技術成功解決了水煤漿氣化存在的行業(yè)難題，且技術指標先進，被中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會鑒定為“總體技術處于國際領先水平”。



      目前水煤漿水冷壁氣化爐系列技術已實現(xiàn)產業(yè)化，在化工、電力、燃氣、供熱領域得到了綜合應用，并首次實現(xiàn)了我國自主煤氣化技術在海外的商業(yè)應用。



      2020年，清華山西院針對水煤漿水冷壁氣化爐的技術概況、優(yōu)勢特點、組裝制造和試驗交驗，申請了水煤漿水冷壁氣化爐技術條件中國煤炭工業(yè)協(xié)會團體標準，廣泛地進行了技術擴展和通用性延伸，覆蓋水煤漿水冷壁氣化爐使用條件，為水煤漿水冷壁氣化爐的工程應用提供針對性的實施準則。



      燃燒技術與設備團隊在呂俊復教授的帶領下，開展了超臨界CFB關鍵技術研發(fā)。在沒有先例情況下，經過10余年的聯(lián)合攻關，他們系統(tǒng)地解決了從300MW亞臨界自然循環(huán)突破到600MW超臨界強制流動帶來的工程挑戰(zhàn)，完成了世界首臺600MW超臨界CFB鍋爐的創(chuàng)新實踐，性能指標全面優(yōu)于國外同期開發(fā)的超臨界CFB鍋爐，取得了系列原創(chuàng)性成果。該團隊在入駐清華山西院后，積極開展與省內企業(yè)的合作，深度挖掘CFB鍋爐高效脫硫與低氮燃燒潛力，通過爐內控制，即僅僅依靠爐內石灰石脫硫和低氮燃燒，將SO2和NOx的原始排放濃度達到超低排放水平；依托山西省科技重大專項，與太鍋集團繼續(xù)20多年的產學研合作，共同開發(fā)了第三代超低排放循環(huán)流化床鍋爐技術；在鍋爐內燃燒煤的過程中，通過創(chuàng)新設計和工藝技術實現(xiàn)了污染物硫的爐內高效脫除與硝原始超低生成，最終使得鍋爐出口煙氣排放物直接達到國家最嚴格的超低排放標準。



      中溫氣體凈化研發(fā)團隊開發(fā)了具有自主知識產權的低能耗、低成本中溫（150℃~450℃）變壓吸附H2/CO2分離技術，設計搭建了國內首臺1~6Nm3/h處理量的中溫變壓吸附示范裝置，經具備中國計量認證（CMA）資質的第三方檢測，產品H2（含有效氣N2）純度達到99.9845%。該技術突破了傳統(tǒng)凈化溫度限制，拓寬了能源化工領域傳統(tǒng)氣體凈化溫度區(qū)間范圍，同步提升H2分離的收率和純度。目前該項目示范工程在陽煤豐喜泉稷能源有限公司工業(yè)現(xiàn)場完成。



      工業(yè)鍋爐污染排放控制技術研發(fā)團隊則注重在山西省污染物控制面臨的“卡脖子”技術問題，圍繞山西煤企的實際困難，在部分技術上實現(xiàn)了重大創(chuàng)新突破。該團隊歷經數(shù)余年研發(fā)形成的爐內脫硫技術立足于污染控制環(huán)節(jié)向前端轉移的發(fā)展趨勢，在提出的高效微納米鈣基脫硫劑簡易制備方法的基礎上，通過火山灰反應將微細脫硫劑擔載于大顆粒表面，大幅增加了脫硫劑的爐內停留時間及其利用率，并通過3臺工業(yè)鍋爐的試驗驗證，實現(xiàn)了低鈣硫比下的高脫硫效率。該團隊入駐清華山西院后，與山西蘭花華明納米材料有限公司開展合作，將科研成果“擔載型脫硫劑”實現(xiàn)產業(yè)化生產，并應用于循環(huán)流化床鍋爐內，實現(xiàn)爐內脫硫凈化，簡化化工企業(yè)廢氣處理流程，降低環(huán)保成本，有效達到國家生產環(huán)保標準。



      鹽堿地生態(tài)修復研發(fā)團隊在“十三五”期間，先后開展大安市叉干鎮(zhèn)民樂村的土地開發(fā)整理項目、康�？h環(huán)聚谷豐光伏電站場地鹽堿地改良項目等多個項目，實現(xiàn)33902畝鹽堿土壤改良，改良后鹽堿地能滿足作物生長需求，改良效果顯著。此外，以“十三五”國家重點研發(fā)技術項目——河套平原鹽堿地復合型生態(tài)治理制劑產品研發(fā)和蘇打鹽堿土無機礦物質改良劑優(yōu)選及應用示范2個項目為依托，該團隊重點針對河套平原和東北地區(qū)典型鹽堿土壤開展復合高效型調理劑產品研發(fā)。針對不同項目區(qū)土壤鹽堿程度差異，兼顧快速與長效改良及地力提升，發(fā)明了以脫硫石膏為主、有機物料和無機化合物為輔的土壤調理劑產品，研制出適用于河套地區(qū)的調理劑產品3種，適用于東北蘇打鹽堿土的調理劑產品2種，并對調理劑產品進行了施用量和施用方式的研究，最終針對不同程度鹽堿土提出相應的調理劑參考用量，進而有助于實現(xiàn)鹽堿化地區(qū)土壤的快速高效改良。鹽堿地區(qū)全域綜合整治的開展，創(chuàng)新了鹽堿化地區(qū)生產發(fā)展模式。



      清潔供能與非常規(guī)能源研發(fā)團隊在工作中注重從機制和技術方面創(chuàng)新突破，將在清華大學多年相關基礎研究與清華山西院的技術應用研究緊密結合。該團隊研發(fā)的CO2熱泵技術，將應用于山西的供暖煤改電、商超制冷、工業(yè)供熱等領域，在環(huán)境溫度-20℃~40℃條件下，均可實現(xiàn)55℃~95℃高溫水制取，夏季系統(tǒng)平均COP約3.9，冬季平均COP約2.5，可直接替代傳統(tǒng)的燃煤、燃氣鍋爐，節(jié)約運行費用達75％以上。



      智慧能源研發(fā)團隊則圍繞智慧能源系統(tǒng)的關鍵技術開展研發(fā)和應用。該團隊開發(fā)的火電機組性能監(jiān)測系統(tǒng)，與太原理工大學、山西華仁通電力科技有限公司、山西漳電大唐塔山發(fā)電有限公司合作承擔山西省科技計劃揭榜招標項目——火電機組全過程節(jié)能智能監(jiān)控技術及工程示范，實現(xiàn)了上述技術在山西省火電機組的示范應用。



生物質清潔利用研發(fā)團隊與山西省長治市政府積極接洽，就建筑節(jié)能及打造生物質小鎮(zhèn)、光伏小鎮(zhèn)等特色小鎮(zhèn)初步確定合作計劃，提出了利用本地化資源實現(xiàn)清潔供暖的可靠路徑，將智能型溫室大棚生物質增溫爐、智能型戶用生物質顆粒取暖（炊事）爐等研究成果成功轉化，研發(fā)產品已批量生產市場化，并在山西、山東、河北等多地進行實際應用。



      多功能低溫脫硝催化劑研發(fā)團隊針對山西乃至全國非電行業(yè)的煙氣污染物排放高效治理，以新型堿式鐵基硫酸鹽氧化物脫硝催化劑為基礎，重點開展低溫條件下催化劑的抗硫、抗水、抗化學污染物并聯(lián)合脫汞等特性的研究。該團隊根據(jù)現(xiàn)場鍋爐爐膛情況，采用低氮燃燒器+煙氣再循環(huán)的技術路線，以分析軟件Fluent為平臺計算模擬火焰燃燒情況，對寧夏建筑設計研究院1.05MW熱水鍋爐進行低氮排放改造，實現(xiàn)NOx排放不高于30mg/Nm3的目標。此外，在2019年，研究院作為排名第三的起草單位，與工業(yè)互聯(lián)網研究中心牽頭制定了3項國家標準，分別是“智慧城市—跨系統(tǒng)交互第1部分：總體框架”；“智慧城市—跨系統(tǒng)交互第2部分：技術要求及測試規(guī)范”和“智慧城市—跨系統(tǒng)交互第3部分：接口協(xié)議及測試規(guī)范”，助力城市信息化和智能化水平的提升。



      分布式能源研究中心根據(jù)清潔能源利用研究的需要及冷熱源的實際情況，對清華山西院冷熱源機房進行設計，新增水冷螺桿式地源熱泵機組2臺、燃氣三聯(lián)供機組1臺、燃氣熱水鍋爐1臺及其配套設備，實現(xiàn)了能效合理利用。



      “十三五”時期，清華山西院堅持自主創(chuàng)新，構建“產、學、研、用”相結合的技術創(chuàng)新體系，密切關注企業(yè)創(chuàng)新型需求，努力突破創(chuàng)新型技術難點，在山西省政府的指引下與高校、企業(yè)開展全方位、深層次、多形式、新模式的合作，相互支持，共同發(fā)展，實現(xiàn)了共贏的發(fā)展模式。



      2019年10月19日，清華山西院與中北大學、古交市政府簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，為雙方的進一步深度合作奠定了堅實基礎。



      為了更好的貫徹落實國家“新基建”的整體要求，響應山西省十四個戰(zhàn)略性新興產業(yè)集群建設，清華山西院所申項目均服務于高新技術領域，并逐漸向綜合能源發(fā)展模式、集中式與分布式相協(xié)調的能源系統(tǒng)以及依托能源互聯(lián)網技術的“能源+”綠色產業(yè)目標轉變，為創(chuàng)新型技術的發(fā)展提供了強有力的支持。



      此外，清華山西院參考清華大學管理制度中合理、適用、科學的部分，結合山西省政府相關制度要求，以項目“帶產業(yè)、引人才”，形成了一套完整、科學的運行機制及管理制度，合理控制成本、多方組織經費，準確把握研究院發(fā)展方向，保障了研究院健康運營、可持續(xù)發(fā)展。



      在人才管理方面，清華山西院著重專業(yè)隊伍建設，重點引入了包括清華大學、復旦大學、同濟大學、中科院山西煤化所、太原理工大學等一批國內雙一流大學博士、碩士，以及海外高校優(yōu)秀留學生等，形成了一支高層次人才隊伍；大力推行人才激勵制度，突破傳統(tǒng)事業(yè)單位的“鐵飯碗”弊端，采用更具活力的激勵機制促進組織高效運轉；通過對基礎研究成果，承擔項目，發(fā)表論文、專利，科技成果轉化等進行考核，使科研人員的積極性、主動性、創(chuàng)造性充分發(fā)揮出來，也提高了清華山西院對人才的吸引力。



      “十四五”時期，清華山西院將繼續(xù)落實成果轉化激勵政策，探索成果轉化和產學研合作新機制新模式，努力建成功能完善、高效運行、規(guī)范有序、服務專業(yè)、市場導向的新型科研平臺和科技成果轉移轉化體系；融合清華大學學科優(yōu)勢與山西省地方特色，繼續(xù)深度參與國家和地方創(chuàng)新驅動戰(zhàn)略，走出一條符合自身發(fā)展的新道路。