季杰,太阳能热利用科学技术守望先锋

时间:2020-10-15 18:58来源:国家光热联盟
  必须打破专业界限,将太阳能热利用与光伏、光化学、光生物等多学科技术结合起来,实现太阳能全光谱利用,让太阳能应用具有更高的综合效率、更多的应用功能、更低的使用成本、更高的全年利用率。因地制宜的将太阳能融入到综合能源系统是值得研究和发展的方向。
——季杰
  近年来,随着我国经济社会的快速发展,能源形势和环境问题日益严峻,太阳能热利用作为可再生能源之一,引起了越来越多人的关注。在新形势下,太阳能热利用产业要如何发展?未来的发展方向是什么?作为高校老师,要如何培养行业人才?带着这些问题,国家太阳能光热产业技术创新战略联盟记者对2020年度中国可再生能源学会科学技术杰出贡献奖获得者、中国科学技术大学季杰教授进行了专访。
  加大太阳能光电光热研究和应用力度
  季杰教授主要从事太阳能光电光热综合利用、太阳能建筑应用及太阳能热泵空调等方面的理论与应用研究。是中国科学院核心骨干特聘研究员,担任了中国科学院太阳能光热综合利用研究示范中心主任、安徽省太阳能光热综合利用重点实验室主任,国家863先进能源技术领域主题专家,中国可再生能源学会常务理事,太阳能热利用专业委员会副主任委员,太阳能热发电专委会副主任委员,国际可持续能源协会(WSSET)执委及Fellow等职务。
  季杰教授专注太阳能研究与应用已近30年,收获颇丰,取得了国内外认可的研究成果。出版《太阳能光伏光热综合利用研究》和《基于平板集热太阳能光热利用新技术的研究及应用》等专著;申请或获得国家专利70余项,发表高水平学术论文270余篇;2014年至2019年连续六年入选Elsevier中国最高被引学者名单。荣获了中国可再生能源学会优秀科技人物奖、国际可持续能源技术协会(WSSET)创新奖、欧盟Dragon-Star技术创新奖、日内瓦发明展特别金奖等多项荣誉,入围英国牛顿奖(finalist)和国际能源署太阳奖(shortlist)。
  作为2020中国可再生能源学会科学技术人物奖唯一最高奖项——杰出贡献奖获得者,既是业界对季杰教授在科学技术领域工作的充分肯定,也是对太阳能热利用技术应用的认可。而季杰教授则谦逊地表示:自己能获此殊荣感到非常荣幸,感谢中国可再生能源学会评奖委员会。同时也深感任重道远,今后还需加大太阳能光电光热研究和应用力度,让太阳能更多的造福人类。
  使命与责任兼具,奋斗与坚持共生
  2012年10月的《合肥晚报》刊登了一篇《中科大研制建成太阳能示范小楼》文章,报道了中国科大一幢面积约270平米的二层“太阳能小楼”的成功运行……
  文章指出,这一幢独特的绿色小楼,利用太阳光可以解决室内对能源的需求。该小楼就是时任中国科大工程科学学院副院长季杰教授和他的科研团队耗时一年多,从楼体设计到光伏光热设备研制,再到太阳能建筑一体化系统设计安装等亲力亲为建造的。季杰教授当时在采访中介绍:示范小楼的特点主要基于太阳能光伏与光热建筑综合利用的思想。采用的多项关键技术,都是的我们科研团队自主研发的,如光伏热水器、光伏Trombe墙装置、被动式双效集热器、主动式双效集热器等。他说,“太阳能小楼”的几项关键性原创技术具有重要的推广价值。随着常规能源价格的提高和可再生能源推广力度的加大,以及人们认识的提高和科技的不断进步,一些先进技术的市场竞争力将会凸显,在各方条件具备时,人们住上“太阳能建筑”就不再只是梦想了。
  时隔8年后,由中国科学技术大学、英利集团有限公司、广东五星太阳能股份有限公司等单位联合申报,季杰教授作为第一完成人的“太阳能全光谱综合利用技术及在建筑中的多效应用”项目荣获科学技术奖一等奖。该项目基于太阳能全光谱梯级利用的太阳能光电光热综合利用技术建立了太阳能全光谱梯级利用理论体系,开发了不同工质、聚光方式、换热类型的多种PV/T模块,研制了光电光热/催化洁净建筑一体化系统,研究成果在太阳能、建筑等行业得到广泛应用。
  “广泛应用”囊括了季杰教授坚持研究与奋斗所取得的成绩,他说,在产业发展过程中,无论哪一种可再生能源技术,靠政府补贴只是一种短期行为,要想可持续发展,必须要做到无补贴下“用户自觉需要”。
  自觉需要,太阳能光热技术在建筑上应用
  作为我国较早从事太阳能利用、建筑节能领域研究的学者,季杰教授研究认为,建筑是太阳能利用的最佳载体,太阳能是建筑节能的最大潜力所在。
  将太阳能光伏光热综合利用技术(PV/T)、太阳能被动采暖/冷却技术、太阳能催化净化技术、太阳能热除菌杀毒技术应用于建筑当中,是降低建筑能耗和提升室内环境品质的重要途径。此外,太阳能光电光热/催化洁净建筑应用技术在降低建筑能耗的同时,还能将健康的概念引入到太阳能光伏光热建筑一体化系统上,不仅改善了建筑的室内热舒适,而且提高室内空气品质和空气质量,保证了居民的身体健康,促进太阳能低能耗建筑向太阳能健康建筑的升级。
  他分析:建筑能耗主要包括电能、生活热水、采暖及空调能耗,用于空调的能耗比例约为50%;而我国城镇既有建筑中约有60%的不节能建筑,节能潜力巨大,也是一个巨大的市场;因此,建筑节能是我国实现节能减排目标的优先发展领域。“新型冠状病毒肺炎疫情爆发以来,人们对于居住环境的要求越来越高。如,房间中的建材和家具持续释放挥发性污染物(VOCs);空调内部潮湿阴暗的环境易导致细菌和病毒的滋生(或外界病毒释放源如新型冠状肺炎病毒),随空气流动形成生物气溶胶,导致疾病的发生;建筑为了减少空调能耗,房间紧闭的环境给室内的污染物的积累创造了条件,严重威胁着人类健康。而热催化净化技术具有装置简单,易于太阳能结合的优点。”
  “应用于建筑的低成本、高效率、多功能、全年利用、工作方式灵活可靠的太阳能光伏光热/催化洁净建筑应用技术,有机结合太阳能光电光热综合利用技术、太阳能被动供热/冷却技术、太阳能热催化技术和太阳能热除菌杀毒技术,在满足建筑中发电、采暖、热水、冷却等多种用能需求外,还能实现甲醛净化和除菌杀毒功能,在系统发电的同时,实现了热能的高效多元利用,提升了太阳能综合利用效率。”季杰教授表示,多种技术融合、一机多能,不但是提升效率,还是降低成本的关键,才能被无补贴时代的“用户自觉需要”。推而广之,所有的可再生能源技术研发和应用应遵守“低成本、高效率、高可靠、长寿命”原则。
  产业升级,培养复合型C位人才是关键
  创新是行业发展的生命线,而创新则需要更多的专业人才。太阳能热利用是最为悠久、最为广泛、最为成熟、效率最高的应用方式,未来一定会获得更大的发展。季杰教授认为,目前,太阳能热利用的研究和产业发展会由传统的热水器为主向多元化发展,如太阳能供暖、太阳能热发电、太阳能热泵与制冷、太阳能干燥、太阳能工业应用、太阳能热化学应用等;特别是在供暖市场、工农业热利用市场潜力较大,应用前景广阔。
  但要遵守太阳能热利用技术研发和应用的“低成本、高效率、高可靠、长寿命”原则,达到无补贴下“用户自觉需要”,获得更大的市场空间,则必须打破专业界限,将太阳能热利用与光伏、光化学、光生物等技术结合起来,实现太阳能全光谱利用,让太阳能应用具有更高的综合效率、更多的应用功能、更低的使用成本、更高的全年利用率。此外,太阳能作为间歇性能源,储热技术很重要,但目前的储热依然存在经济性、可靠性等问题,与其它能源构建多能互补非常重要。因此,因地制宜的将太阳能融入到综合能源系统是值得研究和发展的方向。
  已经培养了包括5位欧盟玛丽居里学者在内的大批优秀人才,获得中国科学院优秀研究生导师荣誉的季杰教授提出:太阳能行业人才需要更宽广的专业知识面,对于太阳能热利用,仅掌握热工方面的知识是远远不够的,还需了解和掌握计算机、控制、机械、电力电子、化学与材料等专业的知识;另外,要让学生更多的接触实际,到企业、应用实地去提高感性认识和动手能力;再者,要培养学生对于太阳能研发的兴趣和对太阳能行业的信心,这样才能让他们成为未来的行业人才。
  接受采访的季杰教授,举手投足间都透着睿智专注,娓娓而谈却又条理清晰;坦诚谦逊,流露出对专业的挚爱与行业发展的信心,“虽然太阳能行业发展波动较大,但我坚信,随着科技的进步,政策的鼓励,环保的要求,太阳能应用需求会越来越大,行业应注重学科交叉、产学研结合,打破行业界限,通过材料的创新、成本的降低、工艺的更新、系统的完善,实现太阳能大规模应用。我对未来太阳能行业的发展充满信心。”
  “我对未来太阳能行业的发展充满信心。”元气满满的话语,勾勒出一幅“阳光能照到的地方,就有无限可能!”的画卷——太阳能是个很奇妙的能源,只要太阳能照到的地方,我们都可以利用它!只要敢想敢做,太阳能热利用的未来充满无限可能!

热点排行榜

推荐图文