李華玉(發明家,熱物理學家,就職於中國石油大學(華東))

李華玉(發明家,熱物理學家,就職於中國石油大學(華東))

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山東新泰人,中國石油大學(華東)教師,無黨派人士;發明家,熱物理學家;青島西海岸新區首批領軍人才,青島市節能專家;是製冷技術、熱泵技術、供熱技術、動力技術、節能技術、能源綜合利用技術、能源攜同高效利用技術、長儲增效儲-產一體化技術等多領域專家型學者;至2021年10月,發明專利授權270項。

多年來,致力於以能源科學為核心的教學工作、理論研究、工程實踐、技術發明和原理創建,獲能源科學基礎與套用基礎理論全方位、多層次突破;能源科學新突破,為降低40%能源總消耗和減排50%以上溫室氣體提供系統性解決方案,為構建國家“安全主動、經濟高效、清潔低碳”高質量能源體系提供開創性核心科技支撐。

基本介紹

  • 中文名:李華玉
  • 出生地:山東新泰
  • 畢業院校:南京工學院
  • 主要成就:至2021年10月,發明專利授權270項
  • 職稱:副教授
  • 研究方向:能源科學
人物經歷,學術兼職,研究方向,科技成就,所獲榮譽,學術交流,專利情況,重大建議,

人物經歷

教育經歷
1982年-1986年,南京工學院(東南大學),動力工程系,工程熱物理專業,學士
※ 工作經歷
2019年-現今,中國石油大學(華東)新能源學院,副教授
1999年-2019年,中國石油大學(華東)儲建學院,副教授
1992年-1998年,中國石油大學(華東)機械系,講師
1986年-1991年,中國石油大學(華東)機械系,助教
※ 主講課程
本科生:《工程熱力學》,《製冷原理與設備》。
研究生:《現代製冷技術》
研究生指導情況
指導研究生十餘名。

學術兼職

中國製冷學會高級會員
山東節能協會首席專家
青島市節能專家
省市科技評審專家

研究方向

一、研究背景
1.能源困局。人類發展陷入能源安全難以保障、生態環境破壞嚴重、氣候變化難以控制和非短缺性能源消費受限制之能源困局。
2.問題根源。能源科學基礎與套用基礎理論缺位過多,致使能源利用存在嚴重浪費——這是人類發展陷入能源困局之首要原因。
⑴缺乏使熱變功效率合理化的基本理論和簡單化技術,致使火力發電為典型代表的熱動技術領域普遍存在約40%的能源浪費。
⑵缺乏利用熱能進行製冷和制熱的基本理論和簡單化技術,致使制熱/供熱領域長期以鍋爐供熱為主,能源浪費高達55%以上。
⑶缺乏利用機械能/電能進行高效製冷/高效制熱的核心理論和關鍵技術,致使製冷領域存在20%的電力浪費,致使機械能/電能在高溫供熱領域無用武之地。
⑷缺乏從源頭供給到用戶需求之間簡單、直接、主動、高效的技術路線,致使用能系統複雜化、被動化、能源利用率低、安全性差、經濟性不高。
⑸缺乏實現能盡其用的基本理念和系統理論,致使能源科技嚴重缺位,理論與技術體系完整性不足;高品質能源價值發揮受限,低品質能源浪費嚴重。
⑹技術手段缺乏,致使儲能領域能源問題嚴重;能源越儲越少,無法實現長儲,影響綠色能源發展。
※※※基礎理論缺位過多,致使人才匱乏;技術人員常常存在理論不足、認識模糊、系統性思維欠缺、解決問題能力有待提升等問題;這是世界性短板,直接給能源生產與利用帶來嚴重的負面影響
二、研究方向
本著簡單、主動、經濟、高效的基本原則,在冷、熱、動、電、儲等技術領域,不斷突破,取得以基礎與套用基礎理論突破為核心的能源科學全方位進展。
1.基本熱力循環
2.先進聯合循環
3.單工質聯合循環動力技術
4.雙工質聯合循環動力技術
5.氫燃料高效動力技術
6.能源攜同高效動力技術
7.火力發電節能減排升級換代技術
8.吸收式熱泵新技術
9.蒸汽壓縮式熱泵新技術
10.氣體壓縮式熱泵新技術
11.熱驅動壓縮式熱泵技術
12.熱驅動壓縮-吸收式熱泵技術
13.第一類聯合循環熱泵技術
14.第二類聯合循環熱泵技術
15.氫燃料高效熱泵技術
16.能源攜同高效熱泵技術
17.高品位能源高效利用技術
18.低品位能源高效利用技術
19.溫差有效利用基本方法
20.冷能高效利用技術
21.高效熱電聯供/分供技術
22.冷/熱/動/電/儲工程套用技術
23.海水淡化能源利用新技術
24.長儲增效儲-產一體化技術
25.能源裝置與系統簡單化技術
26.低溫-低壓-遠/近距離高效供熱/供暖技術
27.能源革命/能源轉型/高質量碳中和戰略
在冷、熱、動、電、儲等多個領域,從單體到系統,從區域到全域,從供給到需求,從微觀、中觀到巨觀各個層面,能源科學新突破支持全視角、分層次診斷,以及提供多手段、系統性解決方案;根除浪費,深度節能,為降低40%能源總消耗和減排50%以上溫室氣體提供開創性核心科技支撐,實現能源的科學生產與科學利用。

科技成就

一、節能技術開創
2001年,作為技術套用的開創者、負責人和核心技術骨幹,研發並成功實施第一類吸收式熱泵節能示範工程並推廣,開啟吸收式熱泵技術節能套用新時代。
二、基礎理論突破
獨立/合作創建第一類制熱循環、第二類制熱循環、第三類制熱循環、第四類制熱循環,正向單工質聯合循環、逆向單工質聯合循環、第一類單工質聯合循環、第二類單工質聯合循環,溫差/能差利用新方法,能源攜同利用方法;填補熱科學基礎理論空白,增加12種能量轉換與利用基本方式,卓有成效地豐富了能源科學核心基礎理論體系,為冷、熱、動、電、儲的科學生產提供科學支撐。
三、套用基礎突破
獨立/合作創建單工質高效動力技術、雙工質高效動力技術、氫燃料高效動力技術、吸收式熱泵新技術、熱驅動壓縮式熱泵技術、機械壓縮式熱泵新技術、熱驅動壓縮-吸收式熱泵技術、雙工質壓縮式熱泵技術、能源攜同高效動力/熱泵技術、長儲增效儲-產一體化技術;填補能源科學套用基礎理論空白,卓有成效地豐富了能源科學關鍵技術,為冷、熱、動、電、儲的科學利用提供核心技術支撐。
四、基本方法突破
獨立/合作提出未來探索理論與技術,主要有冷/熱/動/儲裝置簡化基礎理論與技術,非常規熱交換技術,變壓熱交換理論與技術,冷/熱/動/儲循環裝置能源利用性能指數合理化理論與技術。
五、套用領域舉例
能源科學新突破,立足源頭,破解世界性能源浪費難題,為實現高質量碳中/能源轉型/能源革命,全方位提供群體式顛覆性技術、關鍵共性技術、前沿技術、現代工程技術和關鍵綠色技術。
1.動力/電力
高質高用、聯合循環、先進熱源綜合措施,實現火力發電科學生產,大幅度提升熱變功效率,實現溫室氣體深度減排;全國一盤棋,火力發電能耗可達195克標準煤/度電,溫室氣體減排70%以上。
為燃煤發電進行以低能耗、低排放、靈活性為核心內容的升級改造提供技術支撐,大幅度降低溫差損失。初步計算:能耗降低37%,二氧化碳減排74%;實現燃煤電廠升級換代,使其成為安全可靠的綠色主力電源,從而為國家創新驅動高質量發展提供根本性電力保障。
※此舉意義重大而深遠:在實現雙碳目標體系中,非化石、零排放能源消費比重越大,實現高質量碳中和的難度越大;燃煤電廠升級換代為綠色主力電源,新型電力系統中化石能源消耗少而貢獻大(以低能耗實現高比例電力供給),這對構建安全、主動、經濟、穩定、綠色、低碳的新型電力系統來說意義十分巨大。
2.製冷/制熱
大幅度降低溫差/能差損失,熱能/機械能驅動的高效製冷得以實現,製冷領域實現大幅度節能;高效機械壓縮式制冷機和熱驅動高效壓縮式制冷機,將取代傳統製冷裝置,實現升級換代;實現機械能(電能)節約20%,或實現燃料節約50%以上。
高效高溫機械壓縮式熱泵技術,熱驅動高效壓縮式熱泵技術,二者皆能夠顛覆傳統工業鍋爐供熱/供汽模式,實現供熱領域的大幅度節能和深度減排。
高效高溫機械壓縮式熱泵,熱驅動高效壓縮式熱泵,二者對供熱設備(工業鍋爐)實現顛覆性取代,實現燃料節約50%以上;與此同時,節能必然帶來溫室氣體相應減排。
3.高質能源
為高質能源實現高質高用提供核心技術支撐。在製冷、供熱、動力和發電領域,天然氣、氫能、甲醇、沼氣、高溫餘熱等高品質能源將實現高效利用。
4.廢熱回收
為實現各種類型廢熱的簡單、主動、高效回收提供基本原理和核心技術,針對冷、熱、動力、電力需求,實現就地回收、就地消納、長效運行。
5.冬季供暖
能源科學新突破,支持構建低溫、高效、安全、遠距離的低壓型供熱體系,消除城鄉供熱管網安全隱患,提升人們生活質量。
6.光熱發電
以單工質聯合循環取代朗肯循環,大幅度減少溫差損失,提升光熱發電效率;工作原理到位,支持光熱發電效率達到50%。
7.核能利用
以單工質聯合循環取代朗肯循環,大幅度減少溫差損失,工作原理到位,支持核燃料熱變功效率得到有效提升,意義重大。
8.儲產一體化
在電源側和負荷側,以能源科學新突破為依託,把儲能需求和能源高效利用相結合,構建具有長時儲能、消除浪費、實現所儲能源利用價值(效率)大幅度提升的儲-產一體化系統。
六、人才培養
能源領域技術人員,常常存在理論不足、認識模糊、系統性思維和解決問題能力有待提升等問題;人才匱乏,世界性短板。能源科學新突破,可進一步完善動力工程及工程熱物理一級學科培養體系,助力碳中和科學與工程學院建設,為構建高質量碳中和人才培養體系和培養關鍵人才提供核心知識。

所獲榮譽

1.吸收式熱泵與熱泵供熱系統,山東省科技進步獎(2004年)
2.青島西海岸新區首批領軍人才(2014)
3.勝利石油育才獎(兩次)
4.校優質課負責人,校優質課主要貢獻者數次
5.省級精品課主要貢獻者
6.校優秀教師
7.校教學優秀獎

學術交流

1.中國製冷學會年會,地點:江蘇南京;時間:2011.10;大會主題報告《吸收式技術的套用、探索與發展》。
2.中國製冷學會年會,地點:江蘇南京;時間:2011.10;分會特邀報告《吸收式技術中的溫差利用與COP值的連續》。
3.個人專場理論與技術專題報告會,地點:山東青島;時間:2018.03;報告主題《熱科學的進展與中國能源革命》。
4.中日環保節能論壇,地點:山東青島;時間:2018.09;主題報告《能源技術的革命性突破及意義》。
5.中國城鎮供熱可再生能源&綠色發展論壇,地點:山東濟南;時間:2018.12;主題報告《熱科學理論與技術的突破與展望——能源的科學生產與科學利用》。
6.中國城鎮供熱-可再生能源高峰論壇,地點:山東煙臺;時間:2021.07;主論壇報告《高質量碳中和之路暨智慧供熱》。

專利情況

一、專利概況
1.作為第1/第2發明人,截止到2021年10月,提交發明專利申請合計825項。
2.授權國內發明專利270項(均有效,授權率約90%)。
3.國內待審查專利約300項,優先權待提交約200項。
4.授權國際發明專利8項,新近提交PCT專利申請超過60項。
二、專利層次
1.均為發明專利。
2.以原理和方法突破為基礎,形成群體性發明技術。
3.在多領域實現從“0”到“1”的根本性突破,全面彌補能源科學領域基礎與套用基礎理論缺位。
三、專利特點
具備原創性、基礎性、先進性、群體性和全面性,並具有可快速轉化性,以及經濟上的可行性與可預見性;優勢顯著,開拓發展,多方位占據能源科學制高點。

重大建議

能源科學新突破為實現高質量碳中和提供核心支撐:經濟上可行,技術上不難,全國一盤棋,做好頂層設計/國家行動是關鍵。為此,提出如下建議:
一、建議國家在頂層設計中將如下內容納入碳中和指導思想與基本方針。
1.將“清潔低碳、安全高效”八字方針調整為“安全主動、經濟高效、清潔低碳”十二字方針。
2.將“碳中和”提升為“高質量碳中和”。
※高質量碳中和,以杜絕能源浪費為核心,有安全、經濟、簡單、主動、低排放多維度之特徵/要求,牽牛鼻子,打蛇七寸,解能源困局主要矛盾,有事半功倍之效。
3.將杜絕能源生產與利用中的浪費列為硬性指標,將一低(低碳)調整為雙低(低能耗+低排放);淡化新舊能源之分,回歸能源本質,提倡科學生產與科學利用。
4.構建能源生產與利用新一代基本原則和基本標準,出台相應強制性基本等級標準,從根本上杜絕能源浪費。
二、建議國家在頂層設計中將如下內容納入碳中和目標體系。
1.清潔能源發電與燃煤電廠升級改造同步發展,大力發展電力,大幅度提升社會用能電力化程度。
2.對燃煤發電進行低能耗、低排放、靈活性三項內容為核心的升級改造(目標:能耗減少約37%,二氧化碳排放減少約74%)。
3.推行能源利用全國一盤棋技術路線,杜絕主力能源“單打獨鬥”式能源生產造成的嚴重浪費。
4.推行高質高用/低質高用/能源攜同技術;大力發展高品質能源,全面推行能源的高質高用,杜絕高質低用浪費現象。
5.城鄉燃氣撤出,實現供能電力化和高效化;提升用能安全性,提升人們生活質量。
⑴將城鄉所用天然氣(包括液化氣等)全部撤出,以電力或電力結合新技術提供能源供給。
⑵充分發揮天然氣及其它高質能源(如氫氣、甲醇、沼氣等)的千里馬作用,杜絕隱性損失,實現低質高用,實現能源增值。
6.推行城鄉供熱管網安全化,構建高效、低溫、安全的低壓型供熱體系,提升人們生活質量。
7.推行雙低技術取代工業鍋爐/加熱爐。
8.推行製冷領域高效化。
9.推行長儲、增效(高效)能源攜同儲-產一體化。
10.推行能源系統簡單化技術。
三、建議國家圍繞能源科學新突破,採取新型舉國體制,明確目標,分解任務。
※在人才培養、科技協作、示範工程和海外布局等方面,快速銜接,全面布局,率先行動;掌握實現碳中和的主動權,實現重大發展,實現中華民族偉大復興。
1.人才培養。能源科學領域技術人員,常常存在理論不足、認識模糊、系統性思維欠缺、解決問題能力有待提升等問題;人才匱乏,世界性短板。建議教育主管部門儘快將能源科學基本理論納入到高中物理和大學物理教學體系中;及時對動力工程及工程熱物理一級學科進行補充完善和相關師資人員培訓;布局以能源科學為核心的碳中和科學與工程學院,構建碳中和人才培養體系,啟動碳中和關鍵人才培養工作。
2.科技協作。支撐能源科學新突破所需的基本部件、單元技術、材料技術和製造能力,就世界範圍來看不是問題,但我國存在短板;建議科技主管部門圍繞能源科學新突破,積極推進和布局協同攻關、平台建設、成果示範和國際科技合作。
⑴能源科學新突破中,可直接套用於工程實踐的新技術占比較高,並開始實際工程套用。
⑵針對不足,有的放矢:布局新型配套傳熱元件、膨脹機、壓縮機、電站鍋爐的研發和產業化。
⑶鍛鍊人才,技術升級,產品最佳化,領域拓寬,放眼世界。
3.示範工程。建議國家相關部委優先支持如下示範工程:
⑴燃煤電廠低能耗、低排放、靈活性升級改造示範工程。
⑵低溫、低壓、安全、高效的低壓型供熱管網示範工程。
⑶增效、長時儲能、零碳化能源攜同儲-產一體化示範工程。
⑷電力/熱力驅動高效壓縮式熱泵替代工業鍋爐示範工程。
4.建議國家提供專門資金支持,構建集核心人才培養、領域拓展、技術協作、科技攻關、產品研發、實踐套用於一體的開創型科技平台。

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