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【科技日報】創(chuàng)新跨越 服務社會
——十年來中科院推動自主創(chuàng)新回眸
10年來,中國科學院在加強基礎性、戰(zhàn)略性、前瞻性研究的同時,也加強了為國民經濟主戰(zhàn)場的服務。
前瞻研究 跨越發(fā)展
隨著改革開放的深入,我國步入了加快轉變經濟發(fā)展方式的關鍵時期。推動產業(yè)優(yōu)化升級、改變關鍵核心技術受制于人的局面,解決資源環(huán)境瓶頸制約、有效應對自然災害與公共安全事故,改善民生、促進經濟社會平穩(wěn)較快發(fā)展等任務十分艱巨。這些都對科技提出更加迫切的需求。
中科院通過知識創(chuàng)新工程和“創(chuàng)新2020”,組織各研究所為經濟社會發(fā)展提供科技支撐。
在甘肅省白銀市國家高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū),有一座世界上獨一無二的變電站——世界首座超導變電站。在10余年的時間里,中科院電工研究所的科學家在先后研制成功系列高溫超導電力裝置的基礎上進行集成創(chuàng)新,從而在世界上首次實現(xiàn)了超導變電站的并網運行。
在我國經濟社會及能源體系的發(fā)展中,西電東輸占有十分重要的地位。遠距離輸電對能耗、安全性能等提出了許多新的要求。而超導電力設備具有常規(guī)電力設備不可比擬的優(yōu)勢,不僅能耗低、重力輕、占地小、環(huán)保性能好,而且還可大幅提高電網的安全可靠性。中科院電工研究所瞄準國家經濟建設主戰(zhàn)場的需求,在長期積累的基礎上,將世界最先進的高溫超導技術“嫁接”到電力技術中,從而創(chuàng)造出多項世界和中國第一,使我國超導電力技術獲得重大突破。
科技是支撐社會經濟發(fā)展的基石。2002年,國家863計劃“高溫超導技術”專項正式啟動,重點支持高溫超導材料及其在電力技術和電子學方面的應用研究,以期為我國未來電力產業(yè)的發(fā)展做先行探索。
那一年,36歲的肖立業(yè)博士是中科院高溫超導限流器研究項目(由國家863計劃、中科院知識創(chuàng)新工程和北京市重大科技項目聯(lián)合資助)的首席科學家。他帶領的團隊,在2004年到2005年期間,先后研制出當時世界上并網運行的最長的高溫超導電纜、我國首臺高溫超導限流器和高溫超導變壓器,并先后在國內投入配電網示范運行。這些設備的多種性能指標已達到國際先進水平。2006年,電工研究所在原理創(chuàng)新的基礎上,在全球率先實現(xiàn)電力設備的多種功能的集成,研制出世界首臺超導限流—儲能系統(tǒng)。兩年后,他們又研制出世界第一臺高溫超導儲能系統(tǒng)并進行了現(xiàn)場實驗:當電網中的電壓、頻率等出現(xiàn)波動時,高溫超導儲能系統(tǒng)能夠對電壓和頻率進行補償,從而確保用戶用到安全可靠的高質量電力。2011年2月,在上述關鍵設備研究與示范的基礎上,電工研究所又研制出世界首座超導變電站系統(tǒng),并在甘肅省白銀市投入配電網的示范運行。
通過前瞻性的研究,讓科研成果及時轉化為生產力,使研究領域和相關產業(yè)部門實現(xiàn)跨越式發(fā)展,中科院償試出一條未曾走過的創(chuàng)新之路。
技術創(chuàng)新 服務經濟
世人在描述中國經濟30年的發(fā)展時常用“騰飛”一詞來形容。這種騰飛也為科技人員助力經濟發(fā)展提供了足夠的空間。中科院自動化研究所李澤飛研究員就在這騰飛中大顯身手。
多年來,我國成品油的生產,都是石化企業(yè)用人工方法調和而成的:由人工確定調和方案,手工計算調和配方,然后再下單到車間執(zhí)行。由于這是基于操作者的經驗而確定,方案存在著很大的局限性;此外,油品中辛烷值的波動性以及組分油調和比率與產品質量之間的非線性關系也增加了控制產品質量的難度。因此,人工調和方法很難一次就生產出合格的汽油,而是必須經過多次檢驗、調和才能達到要求,這造成了人力、資源與能耗的大量浪費。
從2003年起,李澤飛率領他的團隊開始研發(fā)“汽油油品在線優(yōu)化調和”技術。他們結合我國煉油企業(yè)生產現(xiàn)狀,對汽油自動調和操作所涉及的調和規(guī)則、生產計劃、調和排產、在線優(yōu)化調合、控制等一系列技術進行研究。歷經5年時間,李澤飛團隊建立了一套適合我國煉油廠組分情況的汽油調和規(guī)則,研制出適合我國煉油企業(yè)生產實際的優(yōu)化算法,開發(fā)出符合我國煉油企業(yè)工藝流程特點的汽油在線優(yōu)化軟件系統(tǒng),提出了適合我國國情的汽油自動調和整體解決方案,從而突破了油品性能指標精確控制這一關鍵技術,實現(xiàn)了一次調和成功率100%,徹底改變了石油石化企業(yè)油品調和的技術手段,使汽油生產環(huán)節(jié)實現(xiàn)效益最大化。2008年4月,以吳宏鑫院士為主任的鑒定委員會對此項技術進行了鑒定,一致認為這項自主研發(fā)的成果達到了國際先進水平。
汽油油品在線優(yōu)化調和技術能為企業(yè)“賺”多少錢?中國石油天然氣股份有限公司大慶石化分公司的的數(shù)據(jù)顯示,采用這項技術,2006年增加收入1531.4萬元,2007年1420.3萬元,2008年1395.6萬元。項目總投資2664萬元,僅1年10零10個月就收回投資。而來自中石化北京燕山分公司儲運一廠的報告顯示,從2008年8月項目投用到2010年12月,采用李澤飛團隊的技術,累計為企業(yè)創(chuàng)造經濟效益7896.1萬元,年均為3267.4萬元。
在中科院類似李澤飛團隊的成果還有很多。他們在改變我國經濟技術含量的同時,也在改變著中科院人的觀念。假如放到10年以前,一位科研人員為企業(yè)技術進步做出了重大貢獻,中科院的不少人往往會認為這不算什么,它比在《自然》、《科學》雜志上發(fā)一篇論文要差得遠,論文才是真正水平的衡量標尺。但是現(xiàn)在,中科院人逐步地改變了觀念。在近幾年,中科院頒發(fā)的院杰出科技成就獎(每年獲獎集體和個人不超過10個)中,就有不少服務于國家經濟社會發(fā)展的技術創(chuàng)新項目獲獎。比如,中科院福建物質結構研究所的萬噸級“煤制乙二醇”技術攻關研究,中科院金屬研究所的可視化鑄鍛技術研究開發(fā)等。這些技術創(chuàng)新的精英也像在基礎研究和國防科技研究等方面做出重大貢獻的人一樣在全院受到隆重表彰。
注重戰(zhàn)略 立足前瞻
對于中科院大連化學物理研究所副所長劉中民來說,2010年8月8日是他終生難忘的日子。那一天,采用我國自主知識產權的世界首套甲醇制烯烴工業(yè)裝置(年產60萬噸烯烴)在包頭投料試車一次成功。一周內已經生產出合格的聚烯烴產品,甲醇轉化率和烯烴選擇性達到或超過了設計指標。劉中民團隊中的不少人激動得抱頭哭泣。
烯烴是石油化工的基本原料,下游產品是聚烯烴塑料制品,用途廣泛。烯烴工業(yè)的規(guī)模是國家經濟發(fā)達程度的一項標志。由于我國石油資源不多,烯烴產品供需矛盾突出,因而開辟烯烴生產的新資源路線是一項長期的挑戰(zhàn)。
天然氣或煤經由甲醇制取烯烴的路線中,前半段天然氣或煤經合成氣生產甲醇的技術日臻成熟,而后半段經甲醇制取烯烴則是技術瓶頸,也是新技術路線的核心。
從2004年起,劉忠民團隊與合作單位聯(lián)合開發(fā)甲醇制烯烴,先后完成了1.5萬噸/年甲醇加工能力的工業(yè)性示范裝置的設計、安裝、工藝技術放大,以及催化劑工業(yè)化生產等環(huán)節(jié)的相關基礎理論和實踐的研究,并在陜西陜化集團公司化肥廠建成了世界上首套萬噸級甲醇進料規(guī)模的甲醇制低碳烯烴的裝置。2005年底完成了試驗設備的調整工作,并正式進入工業(yè)性示范運轉。在整個工業(yè)試驗期間,課題組先后有20多名科技人員在陜西華縣試驗現(xiàn)場奮戰(zhàn)了8個多月,其中十幾個人長期堅守在那里,每天都到現(xiàn)場和操作人員、技術人員一起觀察試驗運行情況,發(fā)現(xiàn)問題及時解決。2006年,甲醇制取低碳烯烴工業(yè)試驗項目技術成果通過了國家級鑒定。
2010年8月8日,世界首套甲醇制烯烴工業(yè)裝置在包頭投料試車一次成功,這標志著我國煤制烯烴新興產業(yè)取得了里程碑式的進展,奠定了我國在世界煤基烯烴工業(yè)化產業(yè)中的領先地位。
像甲醇制烯烴這種對于保障國家能源安全具有重要意義的戰(zhàn)略技術研究,正是中科院近年來大力倡導和推動的結果。它充分反映了中科院強調的三性:基礎性——甲醇制烯烴首先要解決基礎研究的諸多問題,走通理論路線;戰(zhàn)略性——它不是拘泥于個別企業(yè)的、局部的一般技術,而是對于中華民族發(fā)展具有戰(zhàn)略意義的技術;前瞻性——甲醇制烯烴30年前開始研究時,石油還很便宜,其中也曾經歷過石油幾美元一桶的時代,在當時很難看到這項技術的應用前景。正是中科院人這種持之以恒、甘坐冷板凳的鉆研精神,成就了這樣一項前無古人的技術,也袒露了中國科學家“先天下之憂而憂”的高尚情操。
據(jù)此,我們不難理解甲醇制烯烴工業(yè)裝置成功時為什么研究人員激動得抱頭哭泣,也不難理解為什么中科院在今年年初將這項成果評為“2011年中國科學院杰出科技成就獎”了。因為它體現(xiàn)了中科院黨組的要求,中科院要成為代表我國科技最高水平的“國家隊”,成為引領我國科技創(chuàng)新跨越的“火車頭”。
(原載于《科技日報》 2012-11-07 05版)