（來源：中國環(huán)境網(wǎng)）

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在北京大學(xué)新奧工學(xué)大樓的實驗室里，CO2熱科學(xué)實驗裝置的指示燈不停閃爍，屏幕上跳動的溫度、壓力等參數(shù)，正勾勒著零碳能源系統(tǒng)的鮮活脈絡(luò)。北京大學(xué)力學(xué)與工程科學(xué)學(xué)院教授張信榮站在實驗臺前，指尖輕觸操作臺?；赝笆奈濉蔽迥旯リP(guān)路——從冬奧“冰絲帶”的冰面之上，到機場、煤礦、城市樓宇的零碳能源系統(tǒng)之中，他與團隊追著CO2“跑”了五年，讓這一被視作溫室氣體的物質(zhì)，化作零碳能源的核心能量載體，在一個個“卡脖子”難題的突破中，見證著中國碳中和技術(shù)從自主創(chuàng)新到行業(yè)引領(lǐng)的堅實步伐。

在實驗室的張信榮。

張信榮的“十四五”，是與天然工質(zhì)CO2深度相伴的五年，更是讓基礎(chǔ)熱科學(xué)研究扎根國家“雙碳”戰(zhàn)略、對接國家和地方重大工程需求的五年。他常說：“別人關(guān)注碳減排，我們致力于把CO2當成‘資源’或‘寶貝’來用?！?/p>

讓CO2成為零碳能源技術(shù)的“核心原料”

2022年北京冬奧會籌備期間，國家速滑館“冰絲帶”的制冰技術(shù)攻關(guān)，成為張信榮難忘的回憶。他第一個提出在北京冬奧制冰場利用天然工質(zhì)CO2替代氟利昂。彼時，CO2跨臨界直冷制冰技術(shù)在國內(nèi)大型場館應(yīng)用尚屬空白，國外技術(shù)壁壘高筑，而滿足冬奧賽事對冰面溫差≤0.5℃的嚴苛要求，更是讓這項攻關(guān)如同“在針尖上跳舞”。

沒有經(jīng)驗可循，就自己闖出一條路。張信榮科研團隊和工程設(shè)計、建造團隊密切配合，針對CO2跨臨界系統(tǒng)構(gòu)建、制冰換熱及能效提升等技術(shù)難點，團隊逐一拆解問題、創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計。在無數(shù)次試驗與改進后，終于打造出冬奧史上“最快、最環(huán)保的冰”——冰面溫差精準控制在0.5℃以內(nèi)，系統(tǒng)能耗較傳統(tǒng)方式降低30%以上，余熱還可回收用于場館采暖及熱水供應(yīng)，真正踐行了綠色冬奧理念。

這一技術(shù)成果也成為“十四五”我國天然工質(zhì)制冷技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要起點，之后快速走進全國多地的冰雪場館、冷鏈物流基地，徹底打破了國外在高端制冰技術(shù)上的壟斷。

“把溫室氣體變廢為寶，讓CO2成為零碳能源技術(shù)的‘核心原料’”是張信榮堅持的目標，也是他和團隊五年攻關(guān)的不變方向?！笆奈濉逼陂g，他們不斷拓展對CO2技術(shù)的認知與應(yīng)用邊界。

在工業(yè)領(lǐng)域，張信榮于2005年首次提出中低溫熱源跨臨界CO2發(fā)電循環(huán)，率先打破了超臨界CO2循環(huán)僅適用于具有中高溫熱源等電站的固有認知，定義并實踐了“中低溫、跨臨界”的中低溫熱能利用新路徑，為后續(xù)中低溫熱源超臨界CO2發(fā)電技術(shù)的發(fā)展奠定重要基礎(chǔ)，構(gòu)建了現(xiàn)代超臨界CO2發(fā)電循環(huán)的技術(shù)起源。

在此基礎(chǔ)上，團隊圍繞超臨界CO2發(fā)電技術(shù)的關(guān)鍵科學(xué)問題持續(xù)攻關(guān)。依托國家重點研發(fā)計劃和國防科工等項目，系統(tǒng)揭示近臨界流體強變物性高效傳熱機理及其在極端熱邊界下的對流表現(xiàn)，形成面向第三代太陽能/廢熱熱發(fā)電關(guān)鍵部件以及高溫發(fā)汗冷卻關(guān)鍵技術(shù)的理論機制和應(yīng)用模型，有力支撐最新一代超臨界CO2發(fā)電技術(shù)的突破和落地，助力我國高效清潔發(fā)電領(lǐng)域邁向“原創(chuàng)引領(lǐng)”時代。

將CO2這一天然工質(zhì)融入各行各業(yè)的碳中和實踐

在重大工程的舞臺上，CO2技術(shù)的創(chuàng)新成果也持續(xù)綻放光彩。

作為北京大學(xué)鄂爾多斯能源研究院首席科學(xué)家，張信榮牽頭打造的零碳機場項目，攻堅難度絲毫不亞于冬奧制冰技術(shù)開發(fā)。針對機場復(fù)雜的建筑關(guān)系和用能需求，張信榮帶著團隊從零開始自主探索，開啟了“白加黑”的攻關(guān)模式。白天，他們在機房盯著系統(tǒng)的每一次調(diào)試，觀察溫度變化，優(yōu)化系統(tǒng)布局，哪怕一個閥門的參數(shù)偏差，都要揪出來反復(fù)校準；夜晚，回到實驗室，通過理論模擬與熱力學(xué)分析，不斷優(yōu)化循環(huán)方案，常常工作到深夜。

經(jīng)過三年的摸爬滾打，他們打造出全球首個從源頭到使用全鏈路零碳的機場能源系統(tǒng)，創(chuàng)新構(gòu)建了“風—光—儲—冷—熱—電”一體化零碳能源技術(shù)體系。研發(fā)出大型化寬溫域、多源跨臨界CO2冷熱系統(tǒng)，跨季節(jié)蓄采地源系統(tǒng)等核心技術(shù)，全面取代了燃氣鍋爐與氟利昂制冷機組；開發(fā)“零碳芯片”，通過智慧化能源管控系統(tǒng)，實現(xiàn)全場能源供需的實時預(yù)測與優(yōu)化。這項以CO2冷熱一體化為核心的“風光儲冷熱電零碳能源技術(shù)”，構(gòu)建起全流程零碳供能體系，讓機場的供暖、制冷、供電全部實現(xiàn)綠色清潔，削減綠電裝機容量60%，減少碳排放超過95%，被中國交通運輸協(xié)會專家評價為“整體技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平”。

張信榮帶領(lǐng)團隊在傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域也蹚出了一條寶貴的零碳之路。安徽淮南有很多深達千米的煤礦，井下高溫高濕需要大量制冷，而井上礦井廢水處理、煤粉干燥又有大量熱需求。傳統(tǒng)做法都是采用氟利昂冷水機組在井下制冷，同時燒煤解決熱需求，不僅制冷效果差，能源浪費也很嚴重。張信榮團隊首創(chuàng)煤礦“CO2制冷—除濕—水處理—供熱—動力”五位一體系統(tǒng)，攻克深地無動力新循環(huán)、環(huán)境協(xié)同降溫除濕新方法、多參數(shù)耦合復(fù)雜系統(tǒng)調(diào)控優(yōu)化新策略等世界級科學(xué)技術(shù)難題，相較于常規(guī)井下降溫技術(shù)節(jié)能60%以上，實現(xiàn)了礦井能源循環(huán)利用與近零排放，破解了我國深層采礦的關(guān)鍵制約性難題，為全球傳統(tǒng)高耗能行業(yè)低碳化改造提供了中國技術(shù)范本。

此外，在數(shù)據(jù)中心冷卻、建筑節(jié)能、新能源裝備等領(lǐng)域，團隊研發(fā)的CO2相關(guān)技術(shù)也相繼落地，讓這一天然工質(zhì)，真正開始融入各行各業(yè)的碳中和實踐。

碳中和事業(yè)需要一代又一代人接續(xù)努力

張信榮不僅是科研攻關(guān)的帶頭人，也是青年人才的培育者。作為博士生導(dǎo)師，他堅持把學(xué)生帶到工程一線，在真實項目中提升理論思考與實踐能力。他鼓勵學(xué)生大膽探索、不怕試錯，在他的悉心指導(dǎo)下，一批青年科研骨干快速成長，成為碳中和領(lǐng)域的新生力量。

“碳中和事業(yè)不是一個人的戰(zhàn)斗，需要一代又一代人接續(xù)努力，培養(yǎng)好青年人才，就是為這項事業(yè)筑牢根基。”張信榮如是說。

歲月不負耕耘，五年攻關(guān)結(jié)出累累碩果。張信榮團隊在CO2熱科學(xué)領(lǐng)域發(fā)表高水平論文180余篇，授權(quán)專利100余項，多項成果達到國際領(lǐng)先水平。我國天然工質(zhì)熱科學(xué)研究與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，也在這五年間實現(xiàn)了從跟跑到并跑、部分領(lǐng)域領(lǐng)跑的跨越，為國家“雙碳”目標的實現(xiàn)提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐，更在國際舞臺上，發(fā)出了中國碳中和技術(shù)創(chuàng)新的響亮聲音，走出了屬于中國人自己的零碳能源技術(shù)之路。

站在新起點上，實驗室的科研探索仍在繼續(xù)，張信榮的指尖依舊執(zhí)著于每一個參數(shù)的測量與優(yōu)化，心中懷揣著對綠色能源的熱愛，目光投向了更遠的未來。他和團隊將向AI智算中心、跨季節(jié)儲能、聚變堆熱管理等前沿方向邁進，推動關(guān)鍵材料與先進技術(shù)深度融合、同頻創(chuàng)新，以永不止步的科研初心，為我國能源綠色轉(zhuǎn)型持續(xù)貢獻力量。讓CO2作為“寶貝”，在更多場景里發(fā)揮更大的作用。