研究系统
新能源和海洋装备联合研发中心

   依托机器人与智能制造研究中心、先进结构材料与大型成形制造研究中心,联合冰轮环境技术股份有限公司、中集来福士海洋工程有限公司共同建设“大型特种装备联合研发中心”。开展特殊气体极限工况装备、氢能产业重大装备、大型海洋装备的应用基础研究及共性关键技术研究。针对我国海洋工程装备前期设计核心技术短板、总装建造技术不强等问题,面向深海资源开发、极地资源开发、矿产资源开发和深水海洋保障等四大领域的迫切需求,逐步完善海工装备设计技术体系和产业体系。围绕海洋工程装备总体技术领域和前瞻性技术发展趋势,突破装备的总体研发设计技术、试验验证技术、系统集成技术和并行协同设计技术等十大共性关键技术,全面形成深海、极地油气开采装备、矿产开采装备、海上保障装备的自主设计能力,为海工装备制造业提供全方位的技术支撑。

   具体联合研发内容包括:

 (1)特殊气体极限工况装备

   ①氦气压缩机

   氦气螺杆压缩机主要应用于大科学工程等领域的低温系统,是液氢温区以下(-253.15℃)大型低温装备的核心设备之一,如超流氦的超导、磁悬浮、量子计算机、空间技术及液氢的制备系统。氢液化需要温度低于-253℃,目前只能采用氦气制冷,而氦气属于小分子量易泄漏的气体,本身具有绝热指数高的特性,目前只有英国豪顿公司能够生产,目前我国各种大科学工程20K温区以下的大型氦制冷机和氦液化装置均为国外产品和技术的垄断。

   将全面进行系列化氦气螺杆压缩机开发,掌握全型谱范围内氦气螺杆压缩机研发制造的核心技术,具备全方位替代国外氦气螺杆压缩机的能力,打破国际大品牌在该领域的垄断地位,促进国内氢能源技术更好的发展。

   ②大型压缩机

   水蒸气螺杆压缩机主要应用在水蒸气制取、增压输送,乏汽的增压再利用、高压差MVR 系统的增压等领域,拥有广阔的市场前景。系统COP 高,节能潜力大,螺杆式压缩机能喷水冷却,压比高,变工况性能好,适用于饱和温升较高、中小流量的系统。在国家清洁能源利用,关停小吨位燃煤锅炉,同时,天然气锅炉运行费用高,燃气能源紧张的形势下,电驱动蒸汽热泵、水蒸汽制取输送机组更具有市场竞争力。

   将进行水蒸气螺杆压缩机的试制研发,试制成功亦可推广到其它无油气体增压输送场合,顺应国家政策,对推动我国绿色能源发展具有积极的作用。

   ③MRC混合工质压缩机

   MRC螺杆压缩机具有安全可靠、零泄漏的特点,主要应用于MRC 自复叠液化轻烃系统中。该技术将解决我国天然气、煤层气分布相对分散,运输不便的难题,加速了我国天然气、煤层气的深度开发利用,不仅可以实现资源综合利用、保护环境,而且对带动我国天然气行业的技术进步,解决我国能源危机具有重要意义。此外,该压缩机技术可移植到丙烷制冷系统中。

   将进行MRC 螺杆压缩机的研发,小型天然气、煤层气液化装置研发,有效补充国内液化天然气市场的需求,缓解了能源的紧张问题,同时,避免了煤层气、天然气排放造成的大气变暖问题。

 (2)氢能产业重大装备

   ①燃料电池压缩机

   六叶罗茨压缩机是氢能源汽车中燃料电池动力系统的核心设备。目前国内相关产品全部采用进口,国际上最先进的氢能源汽车采用的六叶罗茨压缩机是日本丰田公司研发的六齿扭叶罗茨压缩机,压缩机最大功耗20kW,最大压缩比为3,效率在60%以上,吸入的空气量能够在6-300Nm3/h内快速响应,为目前世界上最为先进的空气供给系统之一。

   将对标丰田六叶罗茨压缩机的性能,开发出具有自主知识产权的六叶罗茨空压机,在脉动与振动噪音控制技术、复杂空间曲面间的高效密封技术、无油环境下的压缩热高效导出技术、轻量化等关键指标方面展开攻关研发,立足成为中国最大的氢能源汽车空气供给罗茨压缩机的最大生产基地。

   ②车用燃料电池氢气再循环泵

   氢气再循环泵(即含湿氢气压缩机)是质子交换膜燃料电池系统提升寿命和氢气利用率的核心部件。主要研究氢气再循环泵全工况复杂多相介质环境下引发的一系列问题,突破多因素关联的氢气泵再循环全工况协同总体设计技术瓶颈,开发先进的氢气再循环泵小批量制造工艺和配套应用技术,为氢气再循环泵产业化应用提供支撑。

   将开发适应复杂介质环境的氢气再循环泵总体设计技术,研制两种具有参数互补特点的氢泵结构,完善高精度加工和批量制造工艺,实现与燃料电池发动机车的配套应用,促进我国车用燃料电池技术的发展。

 (3)“梦想号”海底钻探船

   目前全球仅有美国“决心号”和日本“地球号”两艘深海钻探船,牢牢掌握着深海钻探的主导权。后疫情时代,关键产业链和供应链的安全问题将更加突出,突破卡脖子核心技术,将成为海洋产业可持续发展的战略举措。中心与青岛海洋科学与技术试点国家实验室联合发起了“梦想号”海底钻探船项目,希望打造海洋地质创新联盟,实施由我国主导的海洋大科学计划,探索出一条龙头企业参与重大科技创新的模式,为山东建设海洋强省做出贡献。该项目总体装备和综合作业能力位于国际领先水平,将取代2028年退役的美国“决心号”的现有国际地位。

 (4)“百箱计划”深远海智能网箱海洋牧场

   我国是全球最大的渔业生产和消费国家之一,尤其是今年以来随着全球新冠疫情的蔓延,人们对优质蛋白的需求将大幅提升。中心计划实施“百箱计划”深远海智能网箱海洋牧场项目,拟投放100座深水智能网箱,预计年产鱼类产品10万吨,年产值60亿元。该项目将在烟台海域建设亚洲规模最大、装备水平最高、综合效益最好的海洋牧场。同时,该模式可以结合各地海域特色进行复制推广,形成规模效应,打造中国一条鱼的产业模式。“百箱计划”对建设海上粮仓、做大做强渔业产业链、带动传统渔民转型转业等影响深夜,同时通过牧海戍边推进军民融合具有重要战略意义。

 (5)海上风电高速公路

   借鉴欧洲海上风电发展成功经验,统筹建设山东海上风电基地,统一建设海上升压站、换流站、上岸电网接入设施等海上风电基础设施,形成标准化、批量化和规模化,减少开发商各自为政分散重复建设的低效和浪费,并有利于形成海上风电产业链聚集。

 (6)海上海水淡化平台

   山东水资源总量仅占全国1.09%,需要向浩瀚的海洋要淡水。针对山东淡水资源紧张问题,中心将与国电投、天津海淡所合作,设计10-30万吨级的海上海水淡化平台技术方案,这是具有全球标志性的示范项目,可以在省内推广应用。

 (7)海洋综合能源岛

   海洋综合能源岛以海上居住、海上旅游等功能为中心,兼顾能源自给、海上养殖、海上基地、能源自给自足及环保处理等配置,构建以综合清洁能源为基础的人工岛/海上城市,基本实现能源自给自足良性循环利用,实现人与海洋自然和谐生态发展,进而推进能源发展与人文自然有机融合,促进经济效益、社会效益与生态效益有机统一。聚集海上风电大基地、海上LNG集输中心、海上核电平台、波浪能发电等海上新能源项目,配套发展海上风电制氢、海上休闲综合体等项目,建设海上数据中心、分布式智能电网,打造海上新基建标杆项目。


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