中国矿业大学低碳能源研究院

中国矿业大学领导下的研究院

中国矿业大学低碳能源研究院成立于2010年，是学校直属的专门从事煤炭能源（资源）低碳利用和新能源开发的研究实体，是一个集基础研究、技术研发、成果转化、技术服务和高层次人才培养、国际合作等为一体的高水平研究平台。围绕国内外低碳能源的发展态势，研究院设有煤与有机固体废弃物共利用团队、CCUS团队、微纳新能源材料与器件团队。

院所概况

成立背景

中国矿业大学低碳能源研究院引成立于2010年初，是中国矿业大学直属的专门从事煤炭能源（资源）低碳利用和新能源开发的研究实体，中国矿业大学为加快建设在能源和资源领域具有重要国际影响、特色鲜明的多科性研究型高水平大学，经2009年12月29日校党委常委会研究，决定成立“中国矿业大学低碳能源研究院”。

研究方向

低碳能源研究院是中国矿业大学直属的科研机构，旨在应对气候变化，促进高能效低排放能源技术的研发和推广，推动新能源研究，促进高碳能源低碳利用，是一个集技术研发与服务、成果转化、高层次人才培养、国际合作为一体的高水平研究平台。

科研条件

研究院是一个集基础研究、技术研发、成果转化、技术服务和高层次人才培养、国际合作等为一体的高水平研究平台。在全球面临能源新革命、学校新百年面临重大机遇与挑战等重大背景下，新成立的研究院旨在整合全校相关学科研究资源，推动新能源研究，促进高碳能源低碳利用，保证我校在新能源革命浪潮下的优势地位，寻求学科新的增长点，实施学校科技发展规划和人才培养新战略。研究院现有研发人员16名，计划两年内发展到50余名。现有实验用房3000平方米，正在建有江苏省煤基二氧化碳捕集与地质封存重点实验室、煤地下气化实验室、煤低碳利用实验室、新能源实验室和碳足迹监测实验室等。研究院采取以研发团队为考核实体的新型科研管理模式，设有CCUS团队、煤地下气化团队、碳资源高效利用团队、生物质能团队、碳足迹调查、评价与监测团队、低浓度瓦斯综合利用团队、低碳经济团队、低碳认证与信息咨询团队、太阳能研发团队等。研究院设有学术委员会和发展战略委员会，是研究院最高决策与咨询机构。研究院正以开放、合作的姿态热忱欢迎国内外大型能源企业、科研院所一起攻关共建，推动我国低碳能源的发展，也愿意和国际一流大学、国际大型公司等一起建立低碳能源研究联盟，共同创造应对全球气候变化的能源技术。

现任领导

机构职责

CCUS团队

煤炭能源利用过程中不可避免产生大量CO2等温室气体。煤炭能源低碳转化与利用的一个重要途径就是将这些二氧化碳收集起来再利用或者封存于地下。因此，碳捕获、利用与封存(CCUS)是一个集理论基础和技术应用研究于一体的新的温室气体控制方向。低碳能源研究院CCUS团队整合了学校水文地质、化学工程、环境工程、电力工程等学科的优势研究资源，引进清华大学、华东理工大学、浙江大学、中国矿业大学等高校优秀博士。团队首席专家有秦勇教授、冯启言教授等。团队依托“江苏省煤基CO2捕集与地质封存重点实验室”，重点对煤层储存CO2的机理、能力评估和储存技术、煤炭燃烧前CO2的捕集与提纯技术、CO2资源化再利用技术、CO2地质封存安全监测技术以及CO2捕集与封存的经济、管理与政策等方向开展研究。

煤地下气化研发团队

煤地下气化研究在中国矿业大学已有近30年历史。先后在江苏徐州，河北唐山、山东新汶、内蒙乌兰察布、甘肃华亭等地进行了大量半工业、工业试验。取得了井式“长通道、大断面、两阶段”地下导控气化新技术、深冷空分制氧系统制备地下气化剂新技术、无井式煤炭地下气化技术等。2010年5月我校在甘肃华庭进行的“矿区难采煤气化绿色低碳开采与绿色煤电产业化”示范试验，成功点火运行。日产气量16万标准立方米/天，空气煤气热值平均5.45兆焦耳/标准立方米, 水煤气热值10.26 兆焦耳/标准立方米。尤其是在地下气化炉的燃烧可测可控性、产气优质稳定性、气流的畅通性和炉体的密闭性等方面都取得了突破性进展。从煤炭清洁转化与利用角度，将我国数千亿吨经济不可采的以及大量滞留的煤炭采用地下气化方法变成煤气，然后发电或者化工利用，是一个非常重要的高碳能源低碳转化途径。为此，研究院整合采矿工程、安全工程、地质工程、化学工程等学科的优势研究资源，引进南京大学、太原理工大学、中国矿业大学的优秀博士形成了“煤地下气化研发团队”。首席专家是王作棠教授。团队重点对煤地下燃烧的催化剂与抑制剂的研发、导控工艺流程的设计与优化、燃烧控制机理、多联产技术、工业设计等开展重点攻关。主要研究方向包括：

1、煤炭地下导控气化绿色开采新理论与工艺；

2、基于“三下一上”滞留煤条带充填气化开采的岩层控制理论及技术；

3、煤炭地下导控气化过程测控技术研究；

4、煤炭地下导控气化工程技术装备研究；

5、煤炭地下导控气化工程技术经济研究；

6、煤气甲烷化与发电的能源化工多联产新技术。

碳资源高效利用研发团队

随着新的可再生能源的不断开发，从长远看化石能源在我国能源结构中的比例将逐渐减少。煤炭的能源属性弱化的同时，其资源属性将强化。碳资源高效低碳利用研发团队整合学校化工学院、材料学院和有关重点实验室的优势资源，引进了日本、加拿大和美国等发达国家相关领域的高端人才及南京大学、清华大学、大连理工大学及太原理工大学等高校毕业的优秀博士。团队首席专家是魏贤勇教授。团队致力于用可分离和非破坏性或轻度破坏性的方法从分子水平上揭示重质碳资源中有机质的组成结构，在此基础上开发温和条件下重质碳资源中有机质的定向转化和反应混合物精细分离的新工艺，以期实现重质碳资源中有机质的高附加值利用，形成相关技术的产业链。主要研究方向包括：

1. 煤中有机质的组成结构分析和定向转化

2. 煤焦油、煤液化重质油和残渣及重质石油的精细分离

3. 沥青基高性能炭材料的制备和功能性大分子的合成

4. 生物质的温和解聚和高附加值利用

5. 药用植物中生物活性成分的分离和分析

生物质能研发团队

尽管我国人多地少，发展生物质能受到一些限制，但是我国土地农业利用率高，每年生产大量农作物副产品如秸秆等是生物质能的主要原料。目前国际生物质能研究的热点是：具有可选性和总体效益的高级生物质能转换技术的开发、生物燃料在燃烧与热力过程中的转化机理、生物燃料的理化特性对可靠性的影响、生物质能转换设备、可靠与低成本的能源作物、新的生物制炼技术、新一代交通使用的生物燃料等。低碳能源研究院生物质能研发团队整合化工学院、环境与测绘学院等的相关优势资源，引进日本、挪威等国家高级专业人才。首席专家是宗志敏教授。主要在生物质的温和解聚和高附加值利用、药用植物中生物活性成分的分离和分析等方面展开研究。

碳足迹调查、监测与评价研发团队

碳足迹(Carbon Footprint)通常也被称为“碳耗用量”，是一个用于描述某个特定活动或机构产生温室气体（GHG）排放量的术语，它是评价部门、行业或企业、个体排放的温室气体对气候变化贡献的一个国际通用指标。其中的“碳”，就是石油、煤炭、木材等由碳元素构成的自然资源，“碳”耗用的越多，排放二氧化碳也越多，“碳足迹”就越大；反之，“碳足迹”就越小。由此可见，碳足迹是一种新的用来测量因消耗能源而产生的二氧化碳排放对环境影响的指标。

煤炭生产的碳足迹应该如何科学测算？碳足迹应该包括哪些内容？研究院的碳足迹调查、监测与评价研发团队主要研究煤炭开采地表植被破坏和土壤扰动的碳足迹当量计算方法；煤炭开采中甲烷等温室气体排放量测算方法；煤炭加工中碳足迹计算方法；碳足迹监测技术等。团队首席专家是张绍良教授。

低浓度瓦斯综合利用研发团队

这里的低浓度瓦斯主要是指矿井风排瓦斯。瓦斯的温室效应是二氧化碳的21倍，因此将这些低浓度瓦斯收集、提纯并利用起来，对减少煤矿的碳足迹作用十分明显。低浓度瓦斯综合利用研发团队整合安全工程、煤矿瓦斯治理国家工程研究中心、化学工程、电力工程等优势研究资源，针对乏风瓦斯的采集、提纯、运输和综合利用等的关键技术难题展开研究。该团队正在组建中。

新能源研究所

新能源研究所由中国矿业大学材料、物理、化学、机械、热能、电子、光学等学科共同组建。主要研究方向包括高纯多晶硅材料、高效多晶硅材料、光伏能源关键技术、薄膜太阳能电池、生物质能源、风力发电技术等。研究所与德国RWE公司、乌泊塔尔大学，英国诺丁汉大学、伯明翰大学，美国明尼苏达大学、俄亥俄州立大学保持紧密合作关系。研究所承担“973”、“863”、“十一五”科技支撑计划、国家自然科学基金重大项目等研究课题多项，同时为中能硅业科技发展有限公司提供重要技术支撑。

节能减排研究所

节能减排研究所由中国矿业大学地质、安全、化学工程、环境工程、地球物理、电气工程、采矿工程等学科共同组建。主要研究方向为煤层气抽采与利用技术、二氧化碳捕集与储存技术、矸石充填采煤技术、呆滞煤炭资源再开采技术、煤炭地下气化技术等。研究所与德国RWE能源公司、波鸿工业技术大学、DMT公司，澳大利亚昆士兰大学、联邦科学研究组织（CSIRO）、西澳大学，美国西弗吉尼亚大学、肯塔基大学，波兰煤炭科学院、西里西亚工业大学保持着紧密的科研合作关系。研究所承担国家“973”、“863”、国家科技重大专项、国家“十一五”支撑计划和国家自然科学基金重点项目等科研项目。

矿区生态环境研究所

矿区态环境研究所由环境、测绘、采矿、地质、岩土工程、资源与城乡规划、建筑、景观设计与管理等学科共同组建，主要从事矿区矿山生态遥感监测技术与理论、矿山生态风险评价、矿山生态演替过程模拟和演替规律、矿山生态修复新技术开发与推广应用、矿山生态修复政策以及矿山可持续发展等方面的研究。同时，研究所为矿山企业和国土资源管理部门提供相关技术支持和教育培训。研究所与德国波鸿工业技术大学、柏林工业大学、亚琛大学、莱布尼兹生态环境研究所，美国北卡罗莱那大学，加拿大多伦多大学、滑铁卢大学和西安大略大学保持亲密合作关系。研究所正在承担国家“863”、“十一五”科技支撑计划、国家自然基金项目等科研项目。

江苏省煤基CO2捕集与地质储存重点实验室

煤基CO2捕集与地质储存重点实验室面向江苏省燃煤产生的温室气体减排和控制所需的重大高新技术需求，针对燃烧前CO2捕集、分离与提纯以及CO2在地质环境储存的重大地质科学与工程技术问题，大力推进条件建设和能力建设，使重点实验室总体居于国内领先水平，基本形成申报国家重点实验室的能力。搭建高起点的CCS研究与高层次专业人才培养平台，大力培养和引进能够跟踪国际发展前沿、具有较强科技创新能力的人才，建设一支在国内同学科领域具有强大学术影响力的创新团队。

主要研究方向：

CCS技术体系十分庞大，牵涉到物理、化学、地学、工程等众多领域，江苏省煤基CO2捕集与地质储存重点实验室主要依托中国矿业大学的研发优势，在燃烧前捕集和地质储存两大领域、三大方向重点攻关。

(1)煤基CO2燃烧前捕集关键技术体系

煤基CO2燃烧前的捕集思路是通过煤的气化生成H2和CO2，H2直接用于燃烧，CO2则捕集起来，所以重点实验室将通过煤基分解化学过程、合成气体理化性状等的基础研究，重点研发低温煤脱硫、降灰和气化一体化集成工艺，达到提高煤热值利用率、获得较高纯度CO2的目标；同时重点研发低温制冷捕集CO2技术，形成一套完整的捕集技术方案。

(2)CO2地质储存关键技术体系

CO2地质储存的关键技术包括处置场所的地质评价、处置量评估、CO2注入技术以及深部含水层/煤层/油田处置CO2的多物理过程的模拟等。该研究方向的目标是形成一套地质处置场所评价指标体系、CO2储存量估算标准与规范、CO2灌注井施工技术、管道、井孔及设备防腐技术、防堵防垢技术、灌注关键技术及相关参数等；开发深部含水层/煤层/油田处置CO2的多物理过程的模拟系统和地下CO2环境演化模拟系统。

(3)CO2地质储存状态监测技术体系

该研究方向的目标是将地震法、电磁法、电阻率法等地球物理探测技术和遥感技术结合起来用于CO2的稳定性探测，形成一套完整的监测体系。

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