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3. 生物質(zhì)能
3.1 纖維素類生物質(zhì)生物、化學、熱化學轉(zhuǎn)化液體燃料機理與調(diào)控(基礎研究類)
研究內(nèi)容：針對制約纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化液體燃料效率的基礎性問題，開展纖維素類生物質(zhì)生物、化學、熱化學轉(zhuǎn)化機理與調(diào)控機制研究。
具體包括：纖維素混合糖共代謝機制與基因調(diào)控;纖維素乙醇(丁醇)高產(chǎn)機理與動力學模型;纖維素類生物質(zhì)化學催化轉(zhuǎn)化液體燃料機理及調(diào)控;生物質(zhì)氣化調(diào)變、合成氣催化凈化、重整催化制備液體燃料的轉(zhuǎn)化機制;分子層面的纖維素類生物質(zhì)多組分耦合熱分解機理及產(chǎn)物定向調(diào)控機制。
考核指標：揭示纖維素類生物質(zhì)混合糖發(fā)酵乙醇(丁醇)機理，提出高效轉(zhuǎn)化新途徑。纖維素混合糖乙醇(丁醇)轉(zhuǎn)化率≥90%;纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為車用液體燃料能量轉(zhuǎn)化率≥37%，轉(zhuǎn)化為航空用液體燃料能量轉(zhuǎn)化率≥28%。
3.2 纖維素類生物質(zhì)催化制備生物航油技術(共性關鍵技術類)
研究內(nèi)容：針對纖維素類生物質(zhì)生物航油轉(zhuǎn)化效率低、經(jīng)濟性差的問題，開展纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化生物航油技術工藝研究。
具體包括：纖維素類生物質(zhì)高效水熱定向解聚技術;解聚產(chǎn)物碳鏈調(diào)控與加氫催化制備長鏈烷烴技術;木質(zhì)素水熱液化加氫提質(zhì)制取芳烴及環(huán)烷烴技術;纖維素類生物質(zhì)制取生物航油關鍵技術工程驗證;生物航油全生命周期評價。
考核指標：構(gòu)建纖維素類生物質(zhì)制取生物航油工藝技術體系。催化劑壽命≥4000h，纖維素和半纖維素制備生物航油轉(zhuǎn)化率≥85%，生物航油成本≤9000 元/噸，完成纖維素類生物質(zhì)制取生物航油千噸級示范生產(chǎn)線運行驗證;生物航油油品質(zhì)量達到生物航油標準(ASTM-D7566)要求，完成生物航油發(fā)動機臺架試驗。
3.3 纖維素類生物質(zhì)水(醇)解制備酯類燃料聯(lián)產(chǎn)化學品技術(共性關鍵技術類)
研究內(nèi)容：針對纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化酯類燃料過程中全組分高效利用的關鍵問題，研究清潔高效酯類燃料制取聯(lián)產(chǎn)高附加值化學品的共性技術與工藝途徑，實現(xiàn)纖維素類生物質(zhì)全組分高效利用。
具體包括：纖維素類生物質(zhì)組份清潔分離預處理技術;分離組分催化水(醇)解制備酯類燃料聯(lián)產(chǎn)高附加值化學品技術;水(醇)解酯化產(chǎn)物低能耗高效分離技術;纖維素類生物質(zhì)水(醇)解制備酯類燃料聯(lián)產(chǎn)化學品關鍵技術工程驗證;酯類燃料復配汽油或柴油技術及全生命周期評價。
考核指標：構(gòu)建纖維素類生物質(zhì)組分清潔分離以及催化水(醇)解制備酯類燃料聯(lián)產(chǎn)高附加值化學品工藝技術體系。纖維素類生物質(zhì)清潔預處理分離過程不使用二次污染化學品，木質(zhì)素脫除率≥80%，纖維素水(醇)解酯類燃料轉(zhuǎn)化率≥85%，纖維素酯類燃料聯(lián)產(chǎn)化學品綜合成本≤7000 元/噸，完成纖維素酯類燃料聯(lián)產(chǎn)化學品千噸級示范生產(chǎn)線運行驗證;在國六汽油或柴油中復配10%酯類燃料，其主要污染物排放下降15%以上。
3.4 農(nóng)業(yè)秸稈酶解制備醇類燃料及多聯(lián)產(chǎn)技術與示范(應用示范類)
研究內(nèi)容：針對纖維素醇類燃料經(jīng)濟性差的問題，開展農(nóng)業(yè)秸稈制備醇類燃料及多聯(lián)產(chǎn)的生物煉制技術研究與示范。
具體包括：農(nóng)業(yè)秸稈原料高效清潔預處理及低成本纖維素酶制劑的制備與復配技術;酶解糖化與乙醇、丁醇發(fā)酵耦合工藝，同時代謝五碳糖和六碳糖技術;酶解糖液直接發(fā)酵乙醇、丁醇與分離耦合工藝，超低能耗乙醇、丁醇膜法分離集成技術;農(nóng)業(yè)秸稈制備燃料乙醇、丁醇多聯(lián)產(chǎn)生物煉制千噸級示范生產(chǎn)線;農(nóng)業(yè)秸稈制備燃料乙醇、丁醇，以及沼氣、復合肥多聯(lián)產(chǎn)萬噸級示范生產(chǎn)線。
考核指標：噸燃料乙醇的酶制劑成本不高于850 元，噸秸稈燃料乙醇得率不低于170kg，纖維素水解混合糖產(chǎn)丁醇、乙醇等得率不低于0.42g 溶劑/g 總糖，燃料乙醇綜合成本≤7000 元/噸，建立膜法分離集成的千噸級生物煉制示范生產(chǎn)線;建立農(nóng)業(yè)秸稈制備乙醇、丁醇年產(chǎn)3 萬噸以上示范生產(chǎn)線。
4. 地熱能與海洋能
4.1 干熱巖能量獲取及利用關鍵科學問題研究(基礎研究類)
研究內(nèi)容：針對我國干熱巖資源開發(fā)利用的需求，重點研究干熱巖能量獲取及轉(zhuǎn)換與高效利用中的關鍵科學技術問題。
具體包括：干熱巖儲層能量評價方法與靶區(qū)優(yōu)選;干熱巖能量獲取(現(xiàn)場壓、控裂)方法與測井技術;現(xiàn)場微震監(jiān)測及數(shù)據(jù)反演與人工儲層裂隙網(wǎng)絡評價方法;流體在人工儲層多物理場耦合流動傳熱機理與取熱速率優(yōu)化方法;干熱巖發(fā)電及綜合利用技術方案與經(jīng)濟性評價。
考核指標：優(yōu)選1~2 個地層溫度≥180℃的干熱巖開發(fā)靶區(qū);人工壓裂體積≥1×106m3，儲層滲透率提高10 倍以上;人工壓裂后反演的裂隙網(wǎng)絡尺度誤差≤井深的0.2%;多場耦合模型能量獲取的預測不確定度≤20%;干熱巖人工儲層的產(chǎn)熱率≥2000kWth。
4.2 海洋能資源特性及高效利用機理研究(基礎研究類)
研究內(nèi)容：針對自主創(chuàng)新海洋能技術的需求，研究海洋能資源特性評估方法及高效利用機理。
具體包括：重點海域海洋能資源特性，海洋能裝置與海洋環(huán)境耦合機制;低水頭潮汐水力轉(zhuǎn)換機理，新型雙向全貫流式潮汐發(fā)電原理;潮流能轉(zhuǎn)換機理，新型高效潮流能發(fā)電技術;波浪能轉(zhuǎn)換機理，新型高效波浪能發(fā)電技術;波浪能與潮流能裝置和模型實驗室及實海況測試技術方法與驗證;我國海洋能發(fā)展戰(zhàn)略。
考核指標：建立海洋能資源評估方法體系，海洋能裝置與海洋環(huán)境耦合模型及驗證;20kW 等級雙向全貫流潮汐發(fā)電原理樣機，正向發(fā)電效率≥85%，反向發(fā)電效率≥75%;1kW 以上新型高效潮流能發(fā)電技術，整機轉(zhuǎn)換效率≥35%;1kW 以上新型高效波浪能發(fā)電技術，整機轉(zhuǎn)換效率≥18%;波浪能和潮流能裝置實驗室及實海況測試方法，針對多種模型和裝置開展測試及驗證;2025年我國海洋能發(fā)展路線圖。
5. 氫能
5.1 太陽能光催化、光電催化和熱分解水制氫基礎研究(基礎研究類)
研究內(nèi)容：面向高效低成本綠色制氫需求，研究太陽能光催化、光電催化和熱分解水制氫的理論與方法。
具體包括：光催化劑微結(jié)構(gòu)對光吸收、光生載流子分離、輸運的影響機制及高效光吸收、寬光譜響應光催化制氫材料體系的構(gòu)建;光催化制氫反應器催化反應動力學及其與太陽能聚光系統(tǒng)耦合優(yōu)化設計方法;光電催化制氫多層復合界面間的協(xié)同作用和光生電荷在各層間的傳輸機制及水分解反應動力學;高效聚焦太陽能催化光電分解水制氫系統(tǒng)的構(gòu)建及光熱能綜合利用;直接太陽能聚焦光熱耦合分解水制氫機理、制氫反應體系設計及系統(tǒng)構(gòu)建。
考核指標：揭示光催化、光電催化分解水制氫構(gòu)效關系和多界面能量傳遞與損失機制;建立太陽能光催化、光電催化和熱分解水制氫反應器設計理論與方法;太陽能分解水制氫轉(zhuǎn)化效率≥10%，穩(wěn)定性≥3000h。
5.2 基于儲氫材料的高密度儲氫基礎研究(基礎研究類)
研究內(nèi)容：面向高密度安全儲氫需求，研究基于儲氫材料的高密度儲氫理論和方法。
具體包括：可逆氫化物吸/放氫熱力學和動力學調(diào)控機理及其雙向催化對吸放氫動力學的改良機制;不可逆氫化物可控催化放氫動力學及高集成度放氫系統(tǒng)的構(gòu)建;儲氫新材料的創(chuàng)制及其吸/放氫新機理;儲氫系統(tǒng)吸/放氫過程中的氫熱耦合機理及高密度設計方法;氫的高密度儲運技術路線戰(zhàn)略研究。
考核指標：闡明儲氫材料吸放氫熱力學和動力學調(diào)控機理及其構(gòu)效關系，建立高密度儲氫系統(tǒng)設計理論及方法;研制的高密度可逆儲氫系統(tǒng)重量儲氫密度≥5.0wt%;高集成的不可逆氫化物可控放氫系統(tǒng)最大放氫密度≥6.0wt%;新一代高容量儲氫材料重量儲氫密度≥7.0wt%。
5.3 高效固體氧化物燃料電池退化機理及延壽策略研究(基礎研究類)
研究內(nèi)容：針對固體氧化物燃料電池(SOFC)發(fā)電過程的長壽命運行關鍵科學問題開展研究。
具體包括：多相、多組分、多尺度、多物理場的燃料電池傳熱、傳質(zhì)過程及電化學過程;單電池材料(電解質(zhì)和電極)劣化和單電池性能衰減機理，單電池結(jié)構(gòu)和運行條件對單電池壽命影響及延壽策略;電堆中高溫密封、金屬連接體和界面接觸材料的退化機理及穩(wěn)定性研究;千瓦級電堆的多物理場耦合模型以及電池溫度場—應力場耦合效應與低內(nèi)應力長壽命電池結(jié)構(gòu)設計;輔助系統(tǒng)(BOP)動靜態(tài)分析與效率優(yōu)化的熱電管控策略。
考核指標：提出電池傳熱、傳質(zhì)過程及電化學過程建模和仿真方法;建立千瓦級電堆的多物理場耦合模型;完成長壽命電池的結(jié)構(gòu)設計和驗證，單電池性能0.6W/cm2@0.7V，短堆(500W)發(fā)電效率≥60%(以天然氣或合成氣為燃料，在300mA/cm2 電流密度條件下)，電效率衰減≤0.5%/千小時(不小于5000h 測試);完成BOP 建模和動靜態(tài)模擬仿真，提出效率優(yōu)化與熱電管控方法。
5.4 基于低成本材料體系的新型燃料電池研究(基礎研究類)
研究內(nèi)容：針對現(xiàn)有燃料電池成本高技術瓶頸，開展低成本材料體系燃料電池探索。
具體包括：質(zhì)子交換膜燃料電池離子導體內(nèi)高通量傳輸通道的可控構(gòu)筑及化學穩(wěn)定性影響機制;堿性離子交換膜的陰離子傳輸機制與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性;高效氫氧化和氧還原非貴金屬催化劑的可控制備及電催化動力學;膜電極微納結(jié)構(gòu)設計、可控構(gòu)筑規(guī)律和界面演化機制;千瓦級廉價燃料電池堆的結(jié)構(gòu)設計、集成及性能驗證。
考核指標：闡明新型高通量質(zhì)子交換膜和堿性離子交換膜的可控構(gòu)筑規(guī)律;實現(xiàn)單張膜面積≥1m2、厚度均一的可控制備。新型高通量質(zhì)子交換膜離子電導率≥0.15Scm-1(25℃)，堿性離子交換膜離子電導率(25℃)≥0.06Scm-1;新型質(zhì)子膜單電池壽命≥2000h(工作溫度≥80℃)，堿性離子交換膜單電池穩(wěn)定工作時間≥1000h(80℃，以空氣為氧化劑)。完成以新型離子膜和非貴金屬催化劑構(gòu)建的千瓦級電堆和驗證(以空氣為氧化劑)。
5.5 MW 級固體聚合物電解質(zhì)電解水制氫技術(共性關鍵技術類)
研究內(nèi)容：面向燃料電池汽車綠色氫源和利用可再生能源制氫的應用需求，開展高效MW 級固體聚合物電解質(zhì)電解水制氫技術研究。
具體包括：高活性低成本長壽命電解水制氫催化劑、催化電極微結(jié)構(gòu)與制氫效率的構(gòu)效關系;大面積高電流密度膜電極制備技術;適于高工作壓力雙極板及高導電性、低流阻、抗腐蝕的集電器制備技術;高壓力、低電耗、高功率密度制氫模塊集成技術;適應寬功率波動的制氫系統(tǒng)及控制技術。
考核指標：形成高效固體聚合物電解質(zhì)電解水制氫樣機，樣機制氫功率≥1MW，額定工況下電解槽直流電耗≤4.1kWh/m3，系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)范圍20-150%，出口氫壓≥3.5MPa。
5.6 質(zhì)子交換膜燃料電池長壽命電堆工程化制備技術(共性關鍵技術)
研究內(nèi)容：針對質(zhì)子交換膜燃料電池長壽命需求，研究長壽命電堆工程化制備技術。
具體包括：關鍵材料、膜電極以及雙極板理化參數(shù)對電堆壽命影響;電堆結(jié)構(gòu)和組裝工藝對電堆壽命的影響及失效模式;電堆高耐久性密封組件的高精度原位快速成型技術;系列電堆模塊的極板流場、堆型設計及工程化裝備制造技術;電堆模塊快速在線活化、氣密性快速在線檢測與裝備制造技術。
考核指標：車輛應用電堆額定功率≥60kW，電堆功率密度≥2.5kW/L;電堆低溫冷啟動環(huán)境溫度.30℃;電堆在車載工況下實測運行3000h 后電壓下降≤3%，電堆預期壽命≥10000h，電堆成本≤1500 元/kW(按產(chǎn)量10MW/年測算)。發(fā)電應用電堆平均單片電壓≥0.7V(1A/cm2)，電堆單片電壓(額定功率)標準偏差<15mV;電堆額定功率下實測運行10000h 后電壓下降≤5%，電堆預期壽命≥20000h;電堆生產(chǎn)能力≥1000 臺/年;電堆成本≤3500 元/kW(按產(chǎn)量10MW/年測算)。
5.7 固體氧化物燃料電池電堆工程化開發(fā)(共性關鍵技術類)
研究內(nèi)容：針對固體氧化物燃料電池(SOFC)單電池和電堆的一致性和壽命等技術難題，開展SOFC 單電池和電堆的批量生產(chǎn)技術及工藝裝備等工程化開發(fā)。
具體包括：單電池的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計以及批量生產(chǎn)工藝技術和裝備;SOFC 電堆高溫穩(wěn)定的連接體和密封件結(jié)構(gòu)設計以及批量制備工藝技術;長壽命電堆結(jié)構(gòu)設計和性能驗證;SOFC 電堆小批量制備技術及裝備;單電池、連接體、密封件以及電堆的檢測規(guī)范。
考核指標：建立長壽命SOFC 設計開發(fā)體系，電堆功率≥1.0kW，初始電效率≥60%，實測運行10000h，10000h 后發(fā)電效率≥55%;預期壽命≥20000h;電堆冷熱循環(huán)實測≥10 次，冷熱循環(huán)電效率衰減≤0.5%/c 次，可冷熱循環(huán)次數(shù)≥100 次;形成SOFC單電池和電堆的工程化技術，電堆產(chǎn)能≥500kW/年。
5.8 燃料電池電堆及輔助系統(tǒng)部件測試技術(共性關鍵技術類)
研究內(nèi)容：針對長壽命燃料電池系統(tǒng)測試要求，開展電堆及輔助系統(tǒng)部件測試技術研究。
具體包括：大功率燃料電池電堆性能、壽命測試技術和設備，電堆單片電壓巡檢、內(nèi)阻測量、健康診斷以及數(shù)據(jù)分析技術;氫氣循環(huán)泵、燃料電池電控單元等關鍵輔助系統(tǒng)部件測試設備;應用工況采集和燃料電池系統(tǒng)壽命試驗評價測試方法。
考核指標：燃料電池電堆和輔助系統(tǒng)部件測試設備樣機;燃料電池電堆測試系統(tǒng)可測試容量≥100kW，測試臺動態(tài)響應需要模擬實際應用的響應時間，濕度調(diào)節(jié)響應時間≤10 秒、流體調(diào)節(jié)響應時間≤3 秒、陽極實現(xiàn)主動供氫、氫循環(huán)和間斷排放供能，提交電堆單片電壓分布、具備在線內(nèi)阻測試功能和健康診斷方法，單片電壓測試精度≤0.1%，內(nèi)阻測試精度≤1%;建立燃料電池壽命試驗評價規(guī)范并形成標準建議稿。
6. 可再生能源耦合與系統(tǒng)集成
6.1 風電場、光伏電站生態(tài)氣候效應和環(huán)境影響評價研究(基礎研究類)
研究內(nèi)容：針對我國可再生能源開發(fā)利用的生態(tài)氣候環(huán)境影響，開展風電場、光伏電站生態(tài)氣候效應和環(huán)境影響評價研究。
具體包括：風電場局地生態(tài)氣候效應事實、機理及參數(shù)化方法研究;光伏電站局地生態(tài)氣候效應事實、機理及參數(shù)化方法研究;大規(guī)模風能、太陽能資源開發(fā)的氣候情景預估及不確定性研究;風電、光伏行業(yè)生命周期環(huán)境影響評價研究;氣候環(huán)境約束下我國風電和光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展對策研究。
考核指標：揭示海陸風電場、不同下墊面光伏電站局地生態(tài)氣候效應事實和機理，發(fā)展參數(shù)化方法;提交我國大規(guī)模開發(fā)風能、太陽能資源的10km 分辨率區(qū)域氣候情景預估;提出風電和光伏行業(yè)生命周期環(huán)境影響評價方法，建立至少15 種風電、光伏行業(yè)產(chǎn)品生命周期清單數(shù)據(jù)庫;建立氣候環(huán)境約束下風電光伏區(qū)域優(yōu)化布局模型，提出產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展對策。
6.2 特色小鎮(zhèn)可再生能源多能互補熱電聯(lián)產(chǎn)關鍵技術(共性關鍵技術類)
研究內(nèi)容：針對我國特色小鎮(zhèn)綠色低碳發(fā)展的需求，形成西部和東部特色小鎮(zhèn)完全依賴可再生能源的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)解決方案。
具體包括：多時空多類型可再生能源熱電耦合利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和規(guī)劃設計方法;基于可再生能源的小鎮(zhèn)熱電聯(lián)產(chǎn)能源站設計集成、控制及儲能技術;與綠色低能耗建筑結(jié)合的可再生能源熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)設計集成及能量管理技術;鎮(zhèn)級可再生能源熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)先進控制和高效能量管理技術;西部和東部特色小鎮(zhèn)可再生能源熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)示范。
考核指標：系統(tǒng)規(guī)劃設計軟件包含可再生能源≥5 種;建立西部500 戶以上和東部1500 戶以上特色小鎮(zhèn)的可再生能源熱電聯(lián)產(chǎn)示范系統(tǒng)，總裝機≥20MW，其中東部和西部小鎮(zhèn)能源站各1座、包含可再生能源≥3 種，建設可再生能源熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)≥3 個，可再生能源多能互補系統(tǒng)100%滿足小鎮(zhèn)能源需求。
6.3 獨立運行的微型可再生能源系統(tǒng)關鍵技術研究(共性關鍵技術類)
研究內(nèi)容：針對我國海島(礁)、極區(qū)、邊遠地區(qū)資源和氣候特點，開展獨立運行的微型可再生能源系統(tǒng)關鍵技術研究及裝備研制。
具體包括：獨立運行的微型可再生能源系統(tǒng)資源分析、規(guī)劃設計和性能評估通用方法及軟件;海島(礁)光伏/風電/海洋能等多能互補發(fā)電系統(tǒng);適應極區(qū)高寒、極晝/夜且可實現(xiàn)與柴油發(fā)電系統(tǒng)兼容的極區(qū)科考站可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，極區(qū)可再生能源移動供電平臺;邊遠地區(qū)離網(wǎng)光伏系統(tǒng)剩余性能評估、擴展重構(gòu)和互聯(lián)技術;高耐候性光伏組件、儲能裝置及電力電子裝備。
考核指標：海島(礁)微型可再生能源發(fā)電系統(tǒng)≥100kW;極區(qū)科考站發(fā)電系統(tǒng)≥50kW，考核運行0.5 年以上;移動供電平臺≥500W;改造西部離網(wǎng)光伏電站≥10 座，總裝機≥500kW;極區(qū)科考站可再生能源發(fā)電系統(tǒng)和移動供電平臺部件及系統(tǒng)的長期工作最低溫度.50℃，海島多能互補發(fā)電部件及系統(tǒng)最大濕度≥90%。
6.4 大規(guī)模風/光互補制氫關鍵技術研究及示范(應用示范類)
研究內(nèi)容：針對冬奧賽區(qū)對綠色、低碳能源的重大需求，開展風/光互補制氫系統(tǒng)關鍵技術研究及示范。
具體包括：基于直流微網(wǎng)的離/并網(wǎng)風電/光伏制氫、儲氫系統(tǒng)設計集成、運行控制與能量管理技術;適應離/并網(wǎng)運行及直流微網(wǎng)接入的大功率風電機組、光伏控制/逆變關鍵技術和設備;適應寬功率波動環(huán)境下的高適應性電解水制氫關鍵技術及設備;風/光互補制氫系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控、安全保護技術和設備;大規(guī)模風電/光伏互補制儲氫系統(tǒng)應用示范。
考核指標：張家口冬奧賽區(qū)大規(guī)模風/光互補制儲氫示范系統(tǒng)，風電場、光伏電站總?cè)萘坎恍∮?00MW;其中用于制氫、適應離/并網(wǎng)運行及直流微網(wǎng)接入的大功率風電機組和光伏電站，風電機組總?cè)萘?ge;6MW，光伏電站容量≥2MW;高適應性、模塊化電解制氫設備，制氫純度≥99.995%，制氫量≥800Nm3/h，產(chǎn)氫量調(diào)整范圍20-135%;建成風/光制氫系統(tǒng)多能源監(jiān)控中心。
3.1 纖維素類生物質(zhì)生物、化學、熱化學轉(zhuǎn)化液體燃料機理與調(diào)控(基礎研究類)
研究內(nèi)容：針對制約纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化液體燃料效率的基礎性問題，開展纖維素類生物質(zhì)生物、化學、熱化學轉(zhuǎn)化機理與調(diào)控機制研究。
具體包括：纖維素混合糖共代謝機制與基因調(diào)控;纖維素乙醇(丁醇)高產(chǎn)機理與動力學模型;纖維素類生物質(zhì)化學催化轉(zhuǎn)化液體燃料機理及調(diào)控;生物質(zhì)氣化調(diào)變、合成氣催化凈化、重整催化制備液體燃料的轉(zhuǎn)化機制;分子層面的纖維素類生物質(zhì)多組分耦合熱分解機理及產(chǎn)物定向調(diào)控機制。
考核指標：揭示纖維素類生物質(zhì)混合糖發(fā)酵乙醇(丁醇)機理，提出高效轉(zhuǎn)化新途徑。纖維素混合糖乙醇(丁醇)轉(zhuǎn)化率≥90%;纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為車用液體燃料能量轉(zhuǎn)化率≥37%，轉(zhuǎn)化為航空用液體燃料能量轉(zhuǎn)化率≥28%。
3.2 纖維素類生物質(zhì)催化制備生物航油技術(共性關鍵技術類)
研究內(nèi)容：針對纖維素類生物質(zhì)生物航油轉(zhuǎn)化效率低、經(jīng)濟性差的問題，開展纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化生物航油技術工藝研究。
具體包括：纖維素類生物質(zhì)高效水熱定向解聚技術;解聚產(chǎn)物碳鏈調(diào)控與加氫催化制備長鏈烷烴技術;木質(zhì)素水熱液化加氫提質(zhì)制取芳烴及環(huán)烷烴技術;纖維素類生物質(zhì)制取生物航油關鍵技術工程驗證;生物航油全生命周期評價。
考核指標：構(gòu)建纖維素類生物質(zhì)制取生物航油工藝技術體系。催化劑壽命≥4000h，纖維素和半纖維素制備生物航油轉(zhuǎn)化率≥85%，生物航油成本≤9000 元/噸，完成纖維素類生物質(zhì)制取生物航油千噸級示范生產(chǎn)線運行驗證;生物航油油品質(zhì)量達到生物航油標準(ASTM-D7566)要求，完成生物航油發(fā)動機臺架試驗。
3.3 纖維素類生物質(zhì)水(醇)解制備酯類燃料聯(lián)產(chǎn)化學品技術(共性關鍵技術類)
研究內(nèi)容：針對纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化酯類燃料過程中全組分高效利用的關鍵問題，研究清潔高效酯類燃料制取聯(lián)產(chǎn)高附加值化學品的共性技術與工藝途徑，實現(xiàn)纖維素類生物質(zhì)全組分高效利用。
具體包括：纖維素類生物質(zhì)組份清潔分離預處理技術;分離組分催化水(醇)解制備酯類燃料聯(lián)產(chǎn)高附加值化學品技術;水(醇)解酯化產(chǎn)物低能耗高效分離技術;纖維素類生物質(zhì)水(醇)解制備酯類燃料聯(lián)產(chǎn)化學品關鍵技術工程驗證;酯類燃料復配汽油或柴油技術及全生命周期評價。
考核指標：構(gòu)建纖維素類生物質(zhì)組分清潔分離以及催化水(醇)解制備酯類燃料聯(lián)產(chǎn)高附加值化學品工藝技術體系。纖維素類生物質(zhì)清潔預處理分離過程不使用二次污染化學品，木質(zhì)素脫除率≥80%，纖維素水(醇)解酯類燃料轉(zhuǎn)化率≥85%，纖維素酯類燃料聯(lián)產(chǎn)化學品綜合成本≤7000 元/噸，完成纖維素酯類燃料聯(lián)產(chǎn)化學品千噸級示范生產(chǎn)線運行驗證;在國六汽油或柴油中復配10%酯類燃料，其主要污染物排放下降15%以上。
3.4 農(nóng)業(yè)秸稈酶解制備醇類燃料及多聯(lián)產(chǎn)技術與示范(應用示范類)
研究內(nèi)容：針對纖維素醇類燃料經(jīng)濟性差的問題，開展農(nóng)業(yè)秸稈制備醇類燃料及多聯(lián)產(chǎn)的生物煉制技術研究與示范。
具體包括：農(nóng)業(yè)秸稈原料高效清潔預處理及低成本纖維素酶制劑的制備與復配技術;酶解糖化與乙醇、丁醇發(fā)酵耦合工藝，同時代謝五碳糖和六碳糖技術;酶解糖液直接發(fā)酵乙醇、丁醇與分離耦合工藝，超低能耗乙醇、丁醇膜法分離集成技術;農(nóng)業(yè)秸稈制備燃料乙醇、丁醇多聯(lián)產(chǎn)生物煉制千噸級示范生產(chǎn)線;農(nóng)業(yè)秸稈制備燃料乙醇、丁醇，以及沼氣、復合肥多聯(lián)產(chǎn)萬噸級示范生產(chǎn)線。
考核指標：噸燃料乙醇的酶制劑成本不高于850 元，噸秸稈燃料乙醇得率不低于170kg，纖維素水解混合糖產(chǎn)丁醇、乙醇等得率不低于0.42g 溶劑/g 總糖，燃料乙醇綜合成本≤7000 元/噸，建立膜法分離集成的千噸級生物煉制示范生產(chǎn)線;建立農(nóng)業(yè)秸稈制備乙醇、丁醇年產(chǎn)3 萬噸以上示范生產(chǎn)線。
4. 地熱能與海洋能
4.1 干熱巖能量獲取及利用關鍵科學問題研究(基礎研究類)
研究內(nèi)容：針對我國干熱巖資源開發(fā)利用的需求，重點研究干熱巖能量獲取及轉(zhuǎn)換與高效利用中的關鍵科學技術問題。
具體包括：干熱巖儲層能量評價方法與靶區(qū)優(yōu)選;干熱巖能量獲取(現(xiàn)場壓、控裂)方法與測井技術;現(xiàn)場微震監(jiān)測及數(shù)據(jù)反演與人工儲層裂隙網(wǎng)絡評價方法;流體在人工儲層多物理場耦合流動傳熱機理與取熱速率優(yōu)化方法;干熱巖發(fā)電及綜合利用技術方案與經(jīng)濟性評價。
考核指標：優(yōu)選1~2 個地層溫度≥180℃的干熱巖開發(fā)靶區(qū);人工壓裂體積≥1×106m3，儲層滲透率提高10 倍以上;人工壓裂后反演的裂隙網(wǎng)絡尺度誤差≤井深的0.2%;多場耦合模型能量獲取的預測不確定度≤20%;干熱巖人工儲層的產(chǎn)熱率≥2000kWth。
4.2 海洋能資源特性及高效利用機理研究(基礎研究類)
研究內(nèi)容：針對自主創(chuàng)新海洋能技術的需求，研究海洋能資源特性評估方法及高效利用機理。
具體包括：重點海域海洋能資源特性，海洋能裝置與海洋環(huán)境耦合機制;低水頭潮汐水力轉(zhuǎn)換機理，新型雙向全貫流式潮汐發(fā)電原理;潮流能轉(zhuǎn)換機理，新型高效潮流能發(fā)電技術;波浪能轉(zhuǎn)換機理，新型高效波浪能發(fā)電技術;波浪能與潮流能裝置和模型實驗室及實海況測試技術方法與驗證;我國海洋能發(fā)展戰(zhàn)略。
考核指標：建立海洋能資源評估方法體系，海洋能裝置與海洋環(huán)境耦合模型及驗證;20kW 等級雙向全貫流潮汐發(fā)電原理樣機，正向發(fā)電效率≥85%，反向發(fā)電效率≥75%;1kW 以上新型高效潮流能發(fā)電技術，整機轉(zhuǎn)換效率≥35%;1kW 以上新型高效波浪能發(fā)電技術，整機轉(zhuǎn)換效率≥18%;波浪能和潮流能裝置實驗室及實海況測試方法，針對多種模型和裝置開展測試及驗證;2025年我國海洋能發(fā)展路線圖。
5. 氫能
5.1 太陽能光催化、光電催化和熱分解水制氫基礎研究(基礎研究類)
研究內(nèi)容：面向高效低成本綠色制氫需求，研究太陽能光催化、光電催化和熱分解水制氫的理論與方法。
具體包括：光催化劑微結(jié)構(gòu)對光吸收、光生載流子分離、輸運的影響機制及高效光吸收、寬光譜響應光催化制氫材料體系的構(gòu)建;光催化制氫反應器催化反應動力學及其與太陽能聚光系統(tǒng)耦合優(yōu)化設計方法;光電催化制氫多層復合界面間的協(xié)同作用和光生電荷在各層間的傳輸機制及水分解反應動力學;高效聚焦太陽能催化光電分解水制氫系統(tǒng)的構(gòu)建及光熱能綜合利用;直接太陽能聚焦光熱耦合分解水制氫機理、制氫反應體系設計及系統(tǒng)構(gòu)建。
考核指標：揭示光催化、光電催化分解水制氫構(gòu)效關系和多界面能量傳遞與損失機制;建立太陽能光催化、光電催化和熱分解水制氫反應器設計理論與方法;太陽能分解水制氫轉(zhuǎn)化效率≥10%，穩(wěn)定性≥3000h。
5.2 基于儲氫材料的高密度儲氫基礎研究(基礎研究類)
研究內(nèi)容：面向高密度安全儲氫需求，研究基于儲氫材料的高密度儲氫理論和方法。
具體包括：可逆氫化物吸/放氫熱力學和動力學調(diào)控機理及其雙向催化對吸放氫動力學的改良機制;不可逆氫化物可控催化放氫動力學及高集成度放氫系統(tǒng)的構(gòu)建;儲氫新材料的創(chuàng)制及其吸/放氫新機理;儲氫系統(tǒng)吸/放氫過程中的氫熱耦合機理及高密度設計方法;氫的高密度儲運技術路線戰(zhàn)略研究。
考核指標：闡明儲氫材料吸放氫熱力學和動力學調(diào)控機理及其構(gòu)效關系，建立高密度儲氫系統(tǒng)設計理論及方法;研制的高密度可逆儲氫系統(tǒng)重量儲氫密度≥5.0wt%;高集成的不可逆氫化物可控放氫系統(tǒng)最大放氫密度≥6.0wt%;新一代高容量儲氫材料重量儲氫密度≥7.0wt%。
5.3 高效固體氧化物燃料電池退化機理及延壽策略研究(基礎研究類)
研究內(nèi)容：針對固體氧化物燃料電池(SOFC)發(fā)電過程的長壽命運行關鍵科學問題開展研究。
具體包括：多相、多組分、多尺度、多物理場的燃料電池傳熱、傳質(zhì)過程及電化學過程;單電池材料(電解質(zhì)和電極)劣化和單電池性能衰減機理，單電池結(jié)構(gòu)和運行條件對單電池壽命影響及延壽策略;電堆中高溫密封、金屬連接體和界面接觸材料的退化機理及穩(wěn)定性研究;千瓦級電堆的多物理場耦合模型以及電池溫度場—應力場耦合效應與低內(nèi)應力長壽命電池結(jié)構(gòu)設計;輔助系統(tǒng)(BOP)動靜態(tài)分析與效率優(yōu)化的熱電管控策略。
考核指標：提出電池傳熱、傳質(zhì)過程及電化學過程建模和仿真方法;建立千瓦級電堆的多物理場耦合模型;完成長壽命電池的結(jié)構(gòu)設計和驗證，單電池性能0.6W/cm2@0.7V，短堆(500W)發(fā)電效率≥60%(以天然氣或合成氣為燃料，在300mA/cm2 電流密度條件下)，電效率衰減≤0.5%/千小時(不小于5000h 測試);完成BOP 建模和動靜態(tài)模擬仿真，提出效率優(yōu)化與熱電管控方法。
5.4 基于低成本材料體系的新型燃料電池研究(基礎研究類)
研究內(nèi)容：針對現(xiàn)有燃料電池成本高技術瓶頸，開展低成本材料體系燃料電池探索。
具體包括：質(zhì)子交換膜燃料電池離子導體內(nèi)高通量傳輸通道的可控構(gòu)筑及化學穩(wěn)定性影響機制;堿性離子交換膜的陰離子傳輸機制與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性;高效氫氧化和氧還原非貴金屬催化劑的可控制備及電催化動力學;膜電極微納結(jié)構(gòu)設計、可控構(gòu)筑規(guī)律和界面演化機制;千瓦級廉價燃料電池堆的結(jié)構(gòu)設計、集成及性能驗證。
考核指標：闡明新型高通量質(zhì)子交換膜和堿性離子交換膜的可控構(gòu)筑規(guī)律;實現(xiàn)單張膜面積≥1m2、厚度均一的可控制備。新型高通量質(zhì)子交換膜離子電導率≥0.15Scm-1(25℃)，堿性離子交換膜離子電導率(25℃)≥0.06Scm-1;新型質(zhì)子膜單電池壽命≥2000h(工作溫度≥80℃)，堿性離子交換膜單電池穩(wěn)定工作時間≥1000h(80℃，以空氣為氧化劑)。完成以新型離子膜和非貴金屬催化劑構(gòu)建的千瓦級電堆和驗證(以空氣為氧化劑)。
5.5 MW 級固體聚合物電解質(zhì)電解水制氫技術(共性關鍵技術類)
研究內(nèi)容：面向燃料電池汽車綠色氫源和利用可再生能源制氫的應用需求，開展高效MW 級固體聚合物電解質(zhì)電解水制氫技術研究。
具體包括：高活性低成本長壽命電解水制氫催化劑、催化電極微結(jié)構(gòu)與制氫效率的構(gòu)效關系;大面積高電流密度膜電極制備技術;適于高工作壓力雙極板及高導電性、低流阻、抗腐蝕的集電器制備技術;高壓力、低電耗、高功率密度制氫模塊集成技術;適應寬功率波動的制氫系統(tǒng)及控制技術。
考核指標：形成高效固體聚合物電解質(zhì)電解水制氫樣機，樣機制氫功率≥1MW，額定工況下電解槽直流電耗≤4.1kWh/m3，系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)范圍20-150%，出口氫壓≥3.5MPa。
5.6 質(zhì)子交換膜燃料電池長壽命電堆工程化制備技術(共性關鍵技術)
研究內(nèi)容：針對質(zhì)子交換膜燃料電池長壽命需求，研究長壽命電堆工程化制備技術。
具體包括：關鍵材料、膜電極以及雙極板理化參數(shù)對電堆壽命影響;電堆結(jié)構(gòu)和組裝工藝對電堆壽命的影響及失效模式;電堆高耐久性密封組件的高精度原位快速成型技術;系列電堆模塊的極板流場、堆型設計及工程化裝備制造技術;電堆模塊快速在線活化、氣密性快速在線檢測與裝備制造技術。
考核指標：車輛應用電堆額定功率≥60kW，電堆功率密度≥2.5kW/L;電堆低溫冷啟動環(huán)境溫度.30℃;電堆在車載工況下實測運行3000h 后電壓下降≤3%，電堆預期壽命≥10000h，電堆成本≤1500 元/kW(按產(chǎn)量10MW/年測算)。發(fā)電應用電堆平均單片電壓≥0.7V(1A/cm2)，電堆單片電壓(額定功率)標準偏差<15mV;電堆額定功率下實測運行10000h 后電壓下降≤5%，電堆預期壽命≥20000h;電堆生產(chǎn)能力≥1000 臺/年;電堆成本≤3500 元/kW(按產(chǎn)量10MW/年測算)。
5.7 固體氧化物燃料電池電堆工程化開發(fā)(共性關鍵技術類)
研究內(nèi)容：針對固體氧化物燃料電池(SOFC)單電池和電堆的一致性和壽命等技術難題，開展SOFC 單電池和電堆的批量生產(chǎn)技術及工藝裝備等工程化開發(fā)。
具體包括：單電池的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計以及批量生產(chǎn)工藝技術和裝備;SOFC 電堆高溫穩(wěn)定的連接體和密封件結(jié)構(gòu)設計以及批量制備工藝技術;長壽命電堆結(jié)構(gòu)設計和性能驗證;SOFC 電堆小批量制備技術及裝備;單電池、連接體、密封件以及電堆的檢測規(guī)范。
考核指標：建立長壽命SOFC 設計開發(fā)體系，電堆功率≥1.0kW，初始電效率≥60%，實測運行10000h，10000h 后發(fā)電效率≥55%;預期壽命≥20000h;電堆冷熱循環(huán)實測≥10 次，冷熱循環(huán)電效率衰減≤0.5%/c 次，可冷熱循環(huán)次數(shù)≥100 次;形成SOFC單電池和電堆的工程化技術，電堆產(chǎn)能≥500kW/年。
5.8 燃料電池電堆及輔助系統(tǒng)部件測試技術(共性關鍵技術類)
研究內(nèi)容：針對長壽命燃料電池系統(tǒng)測試要求，開展電堆及輔助系統(tǒng)部件測試技術研究。
具體包括：大功率燃料電池電堆性能、壽命測試技術和設備，電堆單片電壓巡檢、內(nèi)阻測量、健康診斷以及數(shù)據(jù)分析技術;氫氣循環(huán)泵、燃料電池電控單元等關鍵輔助系統(tǒng)部件測試設備;應用工況采集和燃料電池系統(tǒng)壽命試驗評價測試方法。
考核指標：燃料電池電堆和輔助系統(tǒng)部件測試設備樣機;燃料電池電堆測試系統(tǒng)可測試容量≥100kW，測試臺動態(tài)響應需要模擬實際應用的響應時間，濕度調(diào)節(jié)響應時間≤10 秒、流體調(diào)節(jié)響應時間≤3 秒、陽極實現(xiàn)主動供氫、氫循環(huán)和間斷排放供能，提交電堆單片電壓分布、具備在線內(nèi)阻測試功能和健康診斷方法，單片電壓測試精度≤0.1%，內(nèi)阻測試精度≤1%;建立燃料電池壽命試驗評價規(guī)范并形成標準建議稿。
6. 可再生能源耦合與系統(tǒng)集成
6.1 風電場、光伏電站生態(tài)氣候效應和環(huán)境影響評價研究(基礎研究類)
研究內(nèi)容：針對我國可再生能源開發(fā)利用的生態(tài)氣候環(huán)境影響，開展風電場、光伏電站生態(tài)氣候效應和環(huán)境影響評價研究。
具體包括：風電場局地生態(tài)氣候效應事實、機理及參數(shù)化方法研究;光伏電站局地生態(tài)氣候效應事實、機理及參數(shù)化方法研究;大規(guī)模風能、太陽能資源開發(fā)的氣候情景預估及不確定性研究;風電、光伏行業(yè)生命周期環(huán)境影響評價研究;氣候環(huán)境約束下我國風電和光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展對策研究。
考核指標：揭示海陸風電場、不同下墊面光伏電站局地生態(tài)氣候效應事實和機理，發(fā)展參數(shù)化方法;提交我國大規(guī)模開發(fā)風能、太陽能資源的10km 分辨率區(qū)域氣候情景預估;提出風電和光伏行業(yè)生命周期環(huán)境影響評價方法，建立至少15 種風電、光伏行業(yè)產(chǎn)品生命周期清單數(shù)據(jù)庫;建立氣候環(huán)境約束下風電光伏區(qū)域優(yōu)化布局模型，提出產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展對策。
6.2 特色小鎮(zhèn)可再生能源多能互補熱電聯(lián)產(chǎn)關鍵技術(共性關鍵技術類)
研究內(nèi)容：針對我國特色小鎮(zhèn)綠色低碳發(fā)展的需求，形成西部和東部特色小鎮(zhèn)完全依賴可再生能源的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)解決方案。
具體包括：多時空多類型可再生能源熱電耦合利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和規(guī)劃設計方法;基于可再生能源的小鎮(zhèn)熱電聯(lián)產(chǎn)能源站設計集成、控制及儲能技術;與綠色低能耗建筑結(jié)合的可再生能源熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)設計集成及能量管理技術;鎮(zhèn)級可再生能源熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)先進控制和高效能量管理技術;西部和東部特色小鎮(zhèn)可再生能源熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)示范。
考核指標：系統(tǒng)規(guī)劃設計軟件包含可再生能源≥5 種;建立西部500 戶以上和東部1500 戶以上特色小鎮(zhèn)的可再生能源熱電聯(lián)產(chǎn)示范系統(tǒng)，總裝機≥20MW，其中東部和西部小鎮(zhèn)能源站各1座、包含可再生能源≥3 種，建設可再生能源熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)≥3 個，可再生能源多能互補系統(tǒng)100%滿足小鎮(zhèn)能源需求。
6.3 獨立運行的微型可再生能源系統(tǒng)關鍵技術研究(共性關鍵技術類)
研究內(nèi)容：針對我國海島(礁)、極區(qū)、邊遠地區(qū)資源和氣候特點，開展獨立運行的微型可再生能源系統(tǒng)關鍵技術研究及裝備研制。
具體包括：獨立運行的微型可再生能源系統(tǒng)資源分析、規(guī)劃設計和性能評估通用方法及軟件;海島(礁)光伏/風電/海洋能等多能互補發(fā)電系統(tǒng);適應極區(qū)高寒、極晝/夜且可實現(xiàn)與柴油發(fā)電系統(tǒng)兼容的極區(qū)科考站可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，極區(qū)可再生能源移動供電平臺;邊遠地區(qū)離網(wǎng)光伏系統(tǒng)剩余性能評估、擴展重構(gòu)和互聯(lián)技術;高耐候性光伏組件、儲能裝置及電力電子裝備。
考核指標：海島(礁)微型可再生能源發(fā)電系統(tǒng)≥100kW;極區(qū)科考站發(fā)電系統(tǒng)≥50kW，考核運行0.5 年以上;移動供電平臺≥500W;改造西部離網(wǎng)光伏電站≥10 座，總裝機≥500kW;極區(qū)科考站可再生能源發(fā)電系統(tǒng)和移動供電平臺部件及系統(tǒng)的長期工作最低溫度.50℃，海島多能互補發(fā)電部件及系統(tǒng)最大濕度≥90%。
6.4 大規(guī)模風/光互補制氫關鍵技術研究及示范(應用示范類)
研究內(nèi)容：針對冬奧賽區(qū)對綠色、低碳能源的重大需求，開展風/光互補制氫系統(tǒng)關鍵技術研究及示范。
具體包括：基于直流微網(wǎng)的離/并網(wǎng)風電/光伏制氫、儲氫系統(tǒng)設計集成、運行控制與能量管理技術;適應離/并網(wǎng)運行及直流微網(wǎng)接入的大功率風電機組、光伏控制/逆變關鍵技術和設備;適應寬功率波動環(huán)境下的高適應性電解水制氫關鍵技術及設備;風/光互補制氫系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控、安全保護技術和設備;大規(guī)模風電/光伏互補制儲氫系統(tǒng)應用示范。
考核指標：張家口冬奧賽區(qū)大規(guī)模風/光互補制儲氫示范系統(tǒng)，風電場、光伏電站總?cè)萘坎恍∮?00MW;其中用于制氫、適應離/并網(wǎng)運行及直流微網(wǎng)接入的大功率風電機組和光伏電站，風電機組總?cè)萘?ge;6MW，光伏電站容量≥2MW;高適應性、模塊化電解制氫設備，制氫純度≥99.995%，制氫量≥800Nm3/h，產(chǎn)氫量調(diào)整范圍20-135%;建成風/光制氫系統(tǒng)多能源監(jiān)控中心。
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