姓名：李华玉 |
系属：能源与动力工程系 |
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学位：学士 |
职称：副教授 |
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专业：动力工程及工程热物理 |
导师类别： |
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电子邮箱：lihy1963@upc.edu.cn |
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通讯地址：山东省青岛市黄岛区长江西路66号 |
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个人主页： |
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※个人简介 山东新泰人，中国石油大学（华东）教师，无党派人士；发明家，热物理学家；青岛西海岸新区首批领军人才，青岛市节能专家；是制冷技术、热泵技术、供热技术、动力技术、节能技术、能源综合利用技术、能源携同高效利用技术、长储增效储-产一体化技术等多领域专家型学者；至2021年10月，发明专利授权270项。 多年来，致力于以能源科学为核心的教学工作、理论研究、工程实践、技术发明和原理创建，获能源科学基础与应用基础理论全方位、多层次突破；能源科学新突破，为降低40%能源总消耗和减排50%以上温室气体提供系统性解决方案，为构建国家“安全主动、经济高效、清洁低碳”高质量能源体系提供开创性核心科技支撑。 ※研究方向 一、研究背景 1.能源困局。人类发展陷入能源安全难以保障、生态环境破坏严重、气候变化难以控制和非短缺性能源消费受限制之能源困局。 2.问题根源。能源科学基础与应用基础理论缺位过多，致使能源利用存在严重浪费——这是人类发展陷入能源困局之首要原因。 ⑴缺乏使热变功效率合理化的基本理论和简单化技术，致使火力发电为典型代表的热动技术领域普遍存在约40%的能源浪费。 ⑵缺乏利用热能进行制冷和制热的基本理论和简单化技术，致使制热/供热领域长期以锅炉供热为主，能源浪费高达55%以上。 ⑶缺乏利用机械能/电能进行高效制冷/高效制热的核心理论和关键技术，致使制冷领域存在20%的电力浪费，致使机械能/电能在高温供热领域无用武之地。 ⑷缺乏从源头供给到用户需求之间简单、直接、主动、高效的技术路线，致使用能系统复杂化、被动化、能源利用率低、安全性差、经济性不高。 ⑸缺乏实现能尽其用的基本理念和系统理论，致使能源科技严重缺位，理论与技术体系完整性不足；高品质能源价值发挥受限，低品质能源浪费严重。 ⑹技术手段缺乏，致使储能领域能源问题严重；能源越储越少，无法实现长储，影响绿色能源发展。 基础理论缺位过多，致使人才匮乏；技术人员常常存在理论不足、认识模糊、系统性思维欠缺、解决问题能力有待提升等问题；这是世界性短板，直接给能源生产与利用带来严重的负面影响。 二、研究方向 本着简单、主动、经济、高效的基本原则，在冷、热、动、电、储等技术领域，不断突破，取得以基础与应用基础理论突破为核心的能源科学全方位进展。 1.基本热力循环 2.通用联合循环 3.单工质联合循环动力技术 4.双工质联合循环动力技术 5.氢燃料高效动力技术 6.能源携同高效动力技术 7.火力发电节能减排升级换代技术 8.吸收式热泵新技术 9.蒸汽压缩式热泵新技术 10.气体压缩式热泵新技术 11.热驱动压缩式热泵技术 12.热驱动压缩-吸收式热泵技术 13.第一类联合循环热泵技术 14.第二类联合循环热泵技术 15.氢燃料高效热泵技术 16.能源携同高效热泵技术 17.高品位能源高效利用技术 18.低品位能源高效利用技术 19.温差有效利用基本方法 20.冷能高效利用技术 21.高效热电联供/分供技术 22.冷/热/动/电/储工程应用技术 23.海水淡化能源利用新技术 24.长储增效储-产一体化技术 25.能源装置与系统简单化技术 26.低温-低压-远/近距离高效供热/供暖技术 27.能源革命/能源转型/高质量碳中和战略 在冷、热、动、电、储等多个领域，从单体到系统，从区域到全域，从供给到需求，从微观、中观到宏观各个层面，能源科学新突破支持全视角、分层次诊断，以及提供多手段、系统性解决方案；根除浪费，深度节能，为降低40%能源总消耗和减排50%以上温室气体提供开创性核心科技支撑，实现能源的科学生产与科学利用。 ※科技成就 一、节能技术开创 2001年，作为技术应用的开创者、负责人和核心技术骨干，研发并成功实施第一类吸收式热泵节能示范工程并推广，世界首创，开启吸收式热泵技术节能应用新时代。 二、基础理论突破 独立/合作创建第一类制热循环、第二类制热循环、第三类制热循环、第四类制热循环，正向单工质联合循环、逆向单工质联合循环、第一类单工质联合循环、第二类单工质联合循环，温差/能差利用新方法，能源携同利用方法；填补热科学基础理论空白，增加12种能量转换与利用基本方式，卓有成效地丰富了能源科学核心基础理论体系，为冷、热、动、电、储的科学生产提供科学支撑。 三、应用基础突破 独立/合作创建单工质高效动力技术、双工质高效动力技术、氢燃料高效动力技术、吸收式热泵新技术、热驱动压缩式热泵技术、机械压缩式热泵新技术、热驱动压缩-吸收式热泵技术、双工质压缩式热泵技术、能源携同高效动力/热泵技术、长储增效储-产一体化技术；填补能源科学应用基础理论空白，卓有成效地丰富了能源科学关键技术，为冷、热、动、电、储的科学利用提供核心技术支撑。 四、基本方法突破 独立/合作提出未来探索与引领理论与技术，主要有冷/热/动/储装置简化基础理论与技术，非常规热交换技术，变压热交换理论与技术，冷/热/动/储循环装置能源利用性能指数合理化理论与技术。 五、应用领域举例 能源科学新突破，立足源头，破解世界性能源浪费难题，为实现高质量碳中/能源转型/能源革命，全方位提供群体式颠覆性技术、关键共性技术、前沿引领技术、现代工程技术和关键绿色技术。 1.动力/电力 高质高用、联合循环、先进热源综合措施，引领火力发电科学生产，大幅度提升热变功效率，实现温室气体深度减排；全国一盘棋，火力发电能耗可达195克标准煤/度电，温室气体减排70%以上。 为燃煤发电进行以低能耗、低排放、灵活性为核心内容的升级改造提供技术支撑，大幅度降低温差损失。初步计算：能耗降低37%，二氧化碳减排74%；实现燃煤电厂升级换代，使其成为安全可靠的绿色主力电源，从而为国家创新驱动高质量发展提供根本性电力保障！ ※此举意义重大而深远：在实现双碳目标体系中，非化石、零排放能源消费比重越大，实现高质量碳中和的难度越大；燃煤电厂升级换代为绿色主力电源，新型电力系统中化石能源消耗少而贡献大（以低能耗实现高比例电力供给），这对构建安全、主动、经济、稳定、绿色、低碳的新型电力系统来说意义十分巨大！ 2.制冷/制热 大幅度降低温差/能差损失，热能/机械能驱动的高效制冷得以实现，制冷领域实现大幅度节能；高效机械压缩式制冷机和热驱动高效压缩式制冷机，将取代传统制冷装置，实现升级换代；实现机械能（电能）节约20%，或实现燃料节约50%以上。 高效高温机械压缩式热泵技术，热驱动高效压缩式热泵技术，二者皆能够颠覆传统工业锅炉供热/供汽模式，实现供热领域的大幅度节能和深度减排。 高效高温机械压缩式热泵，热驱动高效压缩式热泵，二者对供热设备（工业锅炉）实现颠覆性取代，实现燃料节约50%以上；与此同时，节能必然带来温室气体相应减排。 3.高质能源 为高质能源实现高质高用提供核心技术支撑。在制冷、供热、动力和发电领域，天然气、氢能、甲醇、沼气、高温余热等高品质能源将实现高效利用。 4.废热回收 为实现各种类型废热的简单、主动、高效回收提供基本原理和核心技术，针对冷、热、动力、电力需求，实现就地回收、就地消纳、长效运行。 5.冬季供暖 能源科学新突破，支持构建低温、高效、安全、远距离的低压型供热体系，消除城乡供热管网安全隐患，提升人们生活质量。 6.光热发电 以单工质联合循环取代朗肯循环，大幅度减少温差损失，提升光热发电效率；工作原理到位，支持光热发电效率达到50%。 7.核能利用 以单工质联合循环取代朗肯循环，大幅度减少温差损失，工作原理到位，支持核燃料热变功效率得到有效提升，意义重大。 8.储产一体化 在电源侧和负荷侧，以能源科学新突破为依托，把储能需求和能源高效利用相结合，构建具有长时储能、消除浪费、实现所储能源利用价值（效率）大幅度提升的储-产一体化系统。 六、人才培养 能源领域技术人员，常常存在理论不足、认识模糊、系统性思维和解决问题能力有待提升等问题；人才匮乏，世界性短板。能源科学新突破，可进一步完善动力工程及工程热物理一级学科培养体系，助力碳中和科学与工程学院建设，为构建高质量碳中和人才培养体系和培养关键人才提供核心知识。 ※教育经历 1982年-1986年，南京工学院，动力工程系，工程热物理专业，学士 ※工作经历 2019年-现今，中国石油大学（华东）新能源学院，副教授 1999年-2019年，中国石油大学（华东）储建学院，副教授 1992年-1998年，中国石油大学（华东）机械系，讲师 1986年-1991年，中国石油大学（华东）机械系，助教 ※主讲课程 本科生：《工程热力学》，《制冷原理与设备》。 研究生：《现代制冷技术》。 ※学术兼职 山东节能协会首席专家，青岛市节能专家；中国制冷学会高级会员，教育部硕士学位论文通讯评审专家，多省科技评审专家。 ※研究生指导情况 指导研究生十余名。 ※学术著作 能源科学新突破可支撑建设的教材或专著： 《工程热力学》、《现代节能技术》、《现代供热技术》、《机械压缩式制冷技术》、《吸收式热泵技术》、《热驱动压缩式热泵技术》、《热驱动压缩-吸收式热泵技术》、《联合循环动力技术》等。 ※发表论文 原理性突破，原创性发明，源头创新，须抢先布局知识产权；论文正在陆续撰写中。 ※专利情况 一、专利概况 1.作为第1/第2发明人，截止到2021年10月，提交发明专利申请合计825项。 2.授权国内发明专利270项（均有效，授权率约90%）。 3.国内待审查专利约300项，优先权待提交约200项。 4.授权国际发明专利8项，新近提交PCT专利申请超过60项。 二、专利层次 1.均为发明专利。 2.以原理和方法突破为基础，形成群体性发明技术。 3.在多领域实现从“0”到“1”的根本性突破，全面弥补能源科学领域基础与应用基础理论缺位。 三、专利特点 具备原创性、基础性、先进性、群体性和全面性，并具有可快速转化性，以及经济上的可行性与可预见性；优势显著，引领发展，多方位占据能源科学制高点。 ※重大建议 能源科学新突破为实现高质量碳中和提供核心支撑：经济上可行，技术上不难，全国一盘棋，做好顶层设计/国家行动是关键。为此，提出如下建议： 一、建议国家在顶层设计中将如下内容纳入碳中和指导思想与基本方针。 1.将“清洁低碳、安全高效”八字方针调整为“安全主动、经济高效、清洁低碳”十二字方针。 2.将“碳中和”提升为“高质量碳中和”。 ※高质量碳中和，以杜绝能源浪费为核心，有安全、经济、简单、主动、低排放多维度之特征/要求，牵牛鼻子，打蛇七寸，解能源困局主要矛盾，有事半功倍之效！ 3.将杜绝能源生产与利用中的浪费列为硬性指标，将一低（低碳）调整为双低（低能耗+低排放）；淡化新旧能源之分，回归能源本质，提倡科学生产与科学利用。 4.构建能源生产与利用新一代基本原则和基本标准，出台相应强制性基本等级标准，从根本上杜绝能源浪费。 二、建议国家在顶层设计中将如下内容纳入碳中和目标体系。 1.清洁能源发电与燃煤电厂升级改造同步发展，大力发展电力，大幅度提升社会用能电力化程度。 2.对燃煤发电进行低能耗、低排放、灵活性三项内容为核心的升级改造（目标：能耗减少约37%，二氧化碳排放减少约74%）。 3.推行能源利用全国一盘棋技术路线，杜绝主力能源“单打独斗”式能源生产造成的严重浪费。 4.推行高质高用/低质高用/能源携同技术；大力发展高品质能源，全面推行能源的高质高用，杜绝高质低用浪费现象。 5.城乡燃气撤出，实现供能电力化和高效化；提升用能安全性，提升人们生活质量。 ⑴将城乡所用天然气（包括液化气等）全部撤出，以电力或电力结合新技术提供能源供给。 ⑵充分发挥天然气及其它高质能源（如氢气、甲醇、沼气等）的引领作用，杜绝隐性损失，引领低质高用，实现能源增值。 6.推行城乡供热管网安全化，构建高效、低温、安全的低压型供热体系，提升人们生活质量。 7.推行双低技术取代工业锅炉/加热炉。 8.推行制冷领域高效化。 9.推行长储、增效（高效）能源携同储-产一体化。 10.推行能源系统简单化技术。 三、建议国家围绕能源科学新突破，采取新型举国体制，明确目标，分解任务；在人才培养、科技协作、示范工程和海外布局等方面，快速衔接，全面布局，率先行动；掌握实现碳中和的主动权，实现重大发展，实现中华民族伟大复兴。 1.人才培养。能源科学领域技术人员，常常存在理论不足、认识模糊、系统性思维欠缺、解决问题能力有待提升等问题；人才匮乏，世界性短板。建议教育主管部门尽快将能源科学基本理论纳入到高中物理和大学物理教学体系中；及时对动力工程及工程热物理一级学科进行补充完善和相关师资人员培训；布局以能源科学为核心的碳中和科学与工程学院，构建碳中和人才培养体系，启动碳中和关键人才培养工作。 2.科技协作。支撑能源科学新突破所需的基本部件、单元技术、材料技术和制造能力，就世界范围来看不是问题，但我国存在短板；建议科技主管部门围绕能源科学新突破，积极推进和布局协同攻关、平台建设、成果示范和国际科技合作。 ⑴能源科学新突破中，可直接应用于工程实践的新技术占比较高，并开始实际工程应用。 ⑵针对不足，有的放矢：布局新型配套传热元件、膨胀机、压缩机、电站锅炉的研发和产业化。 ⑶锻炼人才，技术升级，产品优化，领域拓宽，放眼世界。 3.示范工程。建议国家相关部委优先支持如下示范工程： ⑴燃煤电厂低能耗、低排放、灵活性升级改造示范工程。 ⑵低温、低压、安全、高效的低压型供热管网示范工程。 ⑶增效、长时储能、零碳化能源携同储-产一体化示范工程。 ⑷电力/热力驱动高效压缩式热泵替代工业锅炉示范工程。 4.建议国家提供专门资金支持，构建集核心人才培养、领域拓展、技术协作、科技攻关、产品研发、实践应用于一体的引领型科技平台。 ※学术交流 1.中国制冷学会年会，地点：江苏南京；时间：2011.10；大会主题报告：吸收式技术的应用、探索与发展。 2.中国制冷学会年会，地点：江苏南京；时间：2011.10；分会特邀报告：吸收式技术中的温差利用与COP值的连续。 3.个人专场理论与技术专题报告会，地点：山东青岛；时间：2018.03；报告主题：热科学的进展与中国能源革命。 4.中日环保节能论坛，地点：山东青岛；时间：2018.09；主题报告：能源技术的革命性突破及意义。 5.中国城镇供热可再生能源&绿色发展论坛，地点：山东济南；时间：2018.12；主题报告：热科学理论与技术的突破与展望——能源的科学生产与科学利用。 6.中国城镇供热-可再生能源高峰论坛，地点：山东烟台；时间：2021.07；主论坛报告：高质量碳中和之路暨智慧供热。 ※荣誉获奖 1.吸收式热泵与热泵供热系统，山东省科技进步奖（2004年）。 2.青岛西海岸新区首批领军人才（2014）。 3.胜利石油育才奖（两次），校优质课负责人，校优质课主要贡献者数次，省级精品课主要贡献者，校优秀教师，校教学优秀奖。 |
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