能源短缺和环境污染是21世纪人类所面临的首要问题，寻求清洁替代能源是解决这一问题的有效途径，尤其是汽车燃料替代。天然气作为汽油替代燃料已经表现出了经济、环境等各方面的明显综合优势，目前在世界范围内正处于迅速发展阶段。国内近年迅速发展的汽车工业、世界能源结构的调整、西气东输工程的顺利进行都在极大地推动着汽车燃料向天然气的转换。天然气在汽车中以200个大气压的高压状态储存，因而其充装需要在专门的加气站进行，并需要远比加油机复杂得多的专门设备，这些设备中最核心的装置是天然气压缩机组，它几乎占据了加气站设备投资的一半，这决定了其生产利润的可观性，因而这一产业近年迅速崛起。加气站压缩机也称CNG压缩机，根据使用场合及天然气来源的不同有母站压缩机、常规站压缩机、子站压缩机三种型式。这种设备属于机电一体化成套机组，具有较高的技术含量和生产技术难度，同时也具有较高的生产利润率。国内已有几个厂家已介入了CNG成套机组的生产，国外产品也正涌入中国市场。目前该产品生产的毛利率仍然较高，市场需求量也正大幅度提升，产品生产组织的条件和投资不大，因而是一个良好的进入楔机，具有广阔的市场前景。 本项目始于1995年，获2007年度国家863计划立项，所研发的产品和技术的主要创新性和领先性在于：①我们持有相关技术的多项自主知识产权专利，在国内最早开始从事相关技术研究和产业推广工作，具有丰富的研究成果和产业化推广经验；②我们具有丰富的实践经验，曾为国内多家企业开发过各种规格的母站、常规站、子站CNG压缩机产品，目前国内市场在售的许多国产CNG压缩机产品都是我们主持开发或协助开发的，部分产品已经出口国外数十台套；③我们具有敦实的基础性研究成果，著有国内唯一的《CNG压缩机及其设备》科研专著；④我们的研究水平居于国际前列，基于国家863计划研发的“大型CNG母子站成套压缩机组研发及产业化”项目产品已经被产业化实施，并服务于中石油、中石化等大型天然气发展机构。 目前国内天然气汽车的普遍应用仍只局限于西安、成都、乌市等西部地区和城市，随着西气东输工程的进行，以及东海油气田的探明，我国东部大部分地区将迅速开始天然气汽车技术的发展。加气站建设是燃气汽车发展的基础性设施，所以未来5～10年将会是一个加气站设备产品需求的高峰期，预计2010年前的国内市场需求至少在1000套。十年前的天然气汽车及加气站装备主要靠国外引进，近五年来相关技术和全部装置已经完全实现了国产化，技术研发、产品生产、零部件配套、相应工程设计和安装调试等国内均可解决，市场介入时机成熟。CNG压缩机组属于大型成套设备，订单式单件生产，属典型的机械制造业，目前产品生产的毛利率约在40％，效益比较可观。

汽车空调系统的核心部件是压缩机，它占据了空调系统成本的三分之一，并决定着空调系统的性能及可靠性，我国庞大的汽车产量和保有量决定了庞大的汽车空调压缩机市场需求。目前车辆空调压缩机的主流结构为摆盘和斜盘式，涡旋压缩机是80年代末期国际上最新的汽车空调压缩机产品。相比于其他形式的汽车空调压缩机，这种压缩机的主要优点是：结构简单、可靠性高；吸气平缓、容积效率高；多级压缩、运转平稳；噪音低、振动小；能效比高。因此其自诞生以来，迅速得到科研人员和用户的高度关注和认可，相应产品主要用于20座以下的中小型车辆，尤其适用于轿车，是市场上未来车用空调技术和产品发展的亮点和方向。

本试验台的用途是提供对汽车空调压缩机运行环境的模拟，使压缩机在各种不同的 工况下运转，按照行业标准完成汽车空调压缩机的耐久性试验。适用于小型汽车空调压 缩机的产品开发，以及定型产品的抽检所要求的耐久性试验和启动耐久性试验。

新型的无电解电容驱动器 100Hz机械频率实验波形 研究成果包括完整的空调压缩机驱动控制策略，核心包括机侧电流单电阻采样策略、q轴电流给定值计算、d轴电流给定值计算、谐振抑制以及无速度实现。其中，q轴电流给定值计算需要考虑逆变器输入层功率跟踪控制和转矩补偿；d轴电流给定值计算需要考虑电压约束和交叉弱磁调节；谐振抑制需要考虑主动阻尼控制和电流补偿；无速度实现需要考虑低速下的高频信号注入方法、中高速下的滑模观测器方法和二者的平滑切换。整个控制策略如下图所示。 图片系统控制策略框图 项目成果具有多个技术特点，包括LC谐振抑制技术、网侧电流谐波控制技术、功率稳定控制技术、高功率的系统稳定性控制、大电压跳变下系统稳定性控制等。相比于现有方案，所研发产品所需电抗小，LC谐振抑制良好，网侧电流谐波抑制性能优良，系统稳定性和功率稳定性优良，可以实现高功率运行，力矩补偿区电流稳定且低频运行效果好。

研究成果包括完整的空调压缩机驱动控制策略，核心包括机侧电流单电阻采样策略、q轴电流给定值计算、d轴电流给定值计算、谐振抑制以及无速度实现。其中，q轴电流给定值计算需要考虑逆变器输入层功率跟踪控制和转矩补偿；d轴电流给定值计算需要考虑电压约束和交叉弱磁调节；谐振抑制需要考虑主动阻尼控制和电流补偿；无速度实现需要考虑低速下的高频信号注入方法、中高速下的滑模观测器方法和二者的平滑切换。整个控制策略如下图所示。

面向国家发展自主重大装备关键技术需求，针对大型PTA装置优质增产、节能降耗和减排 目标，综合应用化学工程、过程建模与流程模拟、智能计算与优化、工业过程数据协调与校正 等多学科交叉的理论方法和技术，研究开发了PTA装置对二甲苯（简称：PX）富氧氧化反应 过程、粗TA加氢精制反应过程、共沸精馏溶剂脱水过程等关键生产单元的系列建模与优化操 作技术，研发了氧化反应尾气冷凝系统的用能优化、加氢反应器进料预热系统与后续五级结晶 器换热网络的节能优化技术以及PTA 联合装置PX 氧化反应尾气优化利用、中低压蒸汽优化配 置、PTA装置循环水、蒸汽换热网络等系统用能优化技术，为工业装置优化运行提供实用技术 和软件。研发和实施的技术与软件具有“智能化”功能，适应性强，多项技术和软件属国内首 创，填补了国内空白，达到国际先进水平，更适合国内PTA 装置优化运行的需求。 上述技术成果自2004 年开始陆续在扬子石化2 套36 万吨/年、65 万吨/年PTA 装置、天津 石化34 万吨/年PTA 装置上成功应用，主要技术经济指标达到或超过了同类装置国际先进水平 (装置综合能耗平均降低20%) ，近三年累计实现新增利税7.79 亿元，已形成11 项国家发明专利 (授权7 项、申请4 项) ，登记5 项软件著作权和6项专有技术。技术成果获得2010年教育部科技 进步一等奖，2007年上海市发明创造发明专利一等奖。

面向国家发展自主重大装备关键技术需求，针对大型PTA装置优质增产、节能降耗和减排目标，综合应用化学工程、过程建模与流程模拟、智能计算与优化、工业过程数据协调与校正等多学科交叉的理论方法和技术，研究开发了PTA装置对二甲苯（简称：PX）富氧氧化反应过程、粗TA加氢精制反应过程、共沸精馏溶剂脱水过程等关键生产单元的系列建模与优化操作技术，研发了氧化反应尾气冷凝系统的用能优化、加氢反应器进料预热系统与后续五级结晶器换热网络的节能优化技术以及PTA 联合装置PX 氧化反应尾气优化利用、中低压蒸汽优化配置、PTA装置循环水、蒸汽换热网络等系统用能优化技术，为工业装置优化运行提供实用技术和软件。研发和实施的技术与软件具有“智能化”功能，适应性强，多项技术和软件属国内首创，填补了国内空白，达到国际先进水平，更适合国内PTA 装置优化运行的需求。上述技术成果自2004 年开始陆续在扬子石化2套36 万吨/年、65万吨/年PTA 装置、天津石化34 万吨/年PTA 装置上成功应用，主要技术经济指标达到或超过了同类装置国际先进水平（装置综合能耗平均降低20%），近三年累计实现新增利税7.79 亿元，已形成11项国家发明专利（授权7项、申请4 项），登记5 项软件著作权和6项专有技术。技术成果获得2010年教育部科技进步一等奖，2007年上海市发明创造发明专利一等奖。该项目先后获得了国家科技进步二等奖，第五届上海市发明创造专利奖发明专利一等奖，形成了4项国家专利。

面向国家发展自主重大装备关键技术需求，针对大型PTA装置优质增产、节能降耗和减排目标，综合应用化学工程、过程建模与流程模拟、智能计算与优化、工业过程数据协调与校正 等多学科交叉的理论方法和技术，研究开发了PTA装置对二甲苯（简称：PX）富氧氧化反应过程、粗TA加氢精制反应过程、共沸精馏溶剂脱水过程等关键生产单元的系列建模与优化操作技术，研发了氧化反应尾气冷凝系统的用能优化、加氢反应器进料预热系统与后续五级结晶器换热网络的节能优化技术以及PTA 联合装置PX 氧化反应尾气优化利用、中低压蒸汽优化配置、PTA装置循环水、蒸汽换热网络等系统用能优化技术，为工业装置优化运行提供实用技术和软件。研发和实施的技术与软件具有“智能化”功能，适应性强，多项技术和软件属国内首创，填补了国内空白，达到国际先进水平，更适合国内PTA 装置优化运行的需求。 上述技术成果自200 年开始陆续在扬子石化2 套36 万吨/年、65 万吨/年PTA 装置、天津石化34 万吨/年PTA 装置上成功应用，主要技术经济指标达到或超过了同类装置国际先进水平（装置综合能耗平均降低20%），近三年累计实现新增利税7.79 亿元，已形成11 项国家发明专利（授权7 项、申请4 项），登记5 项软件著作权和6项专有技术。技术成果获得2010年教育部科技进步一等奖，2007年上海市发明创造发明专利一等奖。

一、成果简介： 2010年，我院杨培岭教授等人完成的《农业化学节水调控关键技术与系列新产品产业化开发及应用》获得国家科技进步二等奖，该项目突破传统单一的节水技术模式，采用多类型化控制剂联合应用，系统研究农业化学节水调控技术领域新产品研发、工业化生产、技术配套各环节中的关键技术问题，建立综合体系，全面提升降水-土壤水-作物水-大气水转化效率。 二、技术指标： 1.农业化学节水协同调控技术及新

微藻可以通过自身的光合作用高效固定二氧化碳，同时生产生物燃料以及高 附加值产品，已成为国内外技术开发的热点。在微藻能源利用工艺流程中，用于 微藻培养的光生物反应器占总设备投资和运行成本的一半。由于相关研究工作的 缺乏，生物反应器受微藻光合效率、传质以及光照的限制，体积大、占地宽、成 本高、产率和效率低。为了强化微藻光生物反应器中光传递，提高光分布的均匀 性，构建了内嵌空心导光管的新型平板式微藻光生物反应器，通过空心导光管的 引入实现了将光能导入反应器中光衰减严重区域，提高了反应器内藻细胞的产量。 在此基础上，为了优化反应器的光分布，设计了内置导光板的光生物反应器，并 将其用于工业化中常用的跑道池反应器中（如图1所示），使微藻产量提到了 193. 33%,生物质产量达到2. 31g/L,油脂产量达到1258. 65mg/L。导光板目前工 艺成熟，成本低廉，对微藻无毒害作用，因此将其用于微藻产业化培养的跑道池 反应器中，基本不会增加建造及运营成本。按目前藻粉市场价来算，微藻150 元/千克，传统跑道池反应器的收益为0.18元/升，而利用内置导光板的跑道池 光生物反应器可获得0.35元/升的收益。同时，在工业化常用的管式反应器的基 础上，创新性的提出了一种新型非连续光照管式光生物反应器，通过间断遮光方 式，形成了反应器内明区和暗区的周期性分布，实现了微藻在反应器内流动时的 规律性明暗交替，从而触发闪光效应，使微藻生长速率提高了 15%。 在微藻生长到稳定期后，需对反应器中的微藻进行采收。传统的采收方式包 括离心、絮凝、气浮、膜过滤等，这些方法均耗能较多。为了降低采收成本，提出聚丙烯酸系高吸水性树脂吸收培养基浓缩微藻，吸收后可通过高温烟气脱水回 收再利用。利用采收后的湿藻进行水热液化的预处理方式，将藻细胞破壁，使细 胞内的多糖、蛋白质、油脂等析出并解聚成小分子的单糖、氨基酸、脂肪酸，之 后这些小分子物质经微生物发酵，产出甲烷、氢气等高热值的生物燃料。此外， 微藻破壁后，可直接经萃取等过程，得到硫代多糖、二十碳五烯酸（EPA）、二十 二碳六烯酸（DHA）、虾青素等高附加值产品。其中，硫代多糖具有抗氧化、抗肿 瘤、抗炎、抗病毒等活性，并且可以作为抗凝血剂和免疫调节剂。EPA被称为“血 管清道夫"，能促进循环系统的健康和防止胆固醇和脂肪在动脉壁上积聚，并对 治疗由自身免疫缺陷引起的炎症有效。DHA俗称“脑黄金”，是神经系统细胞生 长及维持的一种主要成分，是大脑和视网膜的重要构成成分，在人体大脑皮层中 含量高达20%,在眼睛视网膜中所占比例最大约50%。虾青素是已知氧自由基清 除能力最强的天然色素，其抗氧化能力是维生素E的1000倍，雨生红球藻是最 佳的天然虾青素来源，含量达到3%-5%,是目前唯一被美国FDA审核准许可用于 人类直接使用的虾青素产品，我国于2010年批准纳入食品新资源产品目录。 针对微藻生物质高效能源化利用的问题，提出太阳能加热实现微藻水热预处理， 再利用水解液和固态残渣厌氧发酵制取富氢甲烷气，实现微藻全组分转化利用， 并建立了中试系统（如图2, 3）o通过太阳能水热水解，微藻发酵产甲烷过程的 速率和转化率得到显著提升。