西交大何雅玲院士团队：太阳能高效利用中能量转化与传递协同调控技术

太阳能高效利用是解决能源短缺和环境污染、实现“双碳”目标的有效手段。太阳能本身存在能流密度低且不连续的共性问题，以及由此引起的能量聚集、存储技术效率低、可靠性差等问题，成为太阳能光热利用技术规模化发展的瓶颈。如何在强烈非稳态能流直接影响下，对多场耦合的复杂能量传输过程进行协同调控，是太阳能高效率、高可靠性、高参数转化利用必须解决的关键问题之一。

2007年起，中国科学院院士、西安交通大学教授、国家太阳能光热产业技术创新战略联盟专家委员会主任委员何雅玲带领团队，针对太阳能聚光、集热、储热及光热协同匹配等核心问题，经过10余年努力，攻克了聚光系统内光子多尺度传播与捕获过程的实时准确描述及定向定量调控这一难题，创新性地构建了适用于多种太阳能聚光集热系统的光子多尺度传输普适计算体系，提出了兼顾计算速度与精度的“多重网格、逐级搜索、快速寻的”新方法，该方法计算时间相比于国际通用方法可大幅缩短。发展了用于处理太阳能光热转换过程的聚光-集热系统无缝耦合跨接原理及全场数值求解方法，揭示了多尺度、多物理场耦合的热质传递机理，提出了光热耦合过程的动态定向瞄准、局部定量强化、以及“按流均光、以光定流”的光场-流场协同调控的思想，有效提升了光热转换效率。

针对储热过程中储热速率、储热密度和储热品质难以兼顾的共性难题，揭示了储热材料微观结构、热量传输机制与储热性能的内在关联，提出了材料设计、过程强化及系统优化相匹配的性能强化方法，实现了热量高速率、高密度、高品质存储。

在上述研究的基础上，构建了聚光集热储热系统多物理场协同的光热调控理论和方法，实现了对光热系统的协同设计与综合优化，为太阳能光热利用技术的发展提供了理论基础。团队在该领域发现的新现象、揭示的新机理、提出的新方法被国内外广泛引用和高度评价，被评价为“成功的”“有效的”“好方法”“最全面的”“正确的”“新发现”等，常被本领域学者大篇幅地引作理论方法、验证数据或技术参考。

该项成果已成功应用于太阳能光热转换及储能、太阳能供暖/热水系统等的研制及能流调控，并获得2019年陕西省自然科学一等奖。

来源：西安交大新闻网

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