「節能減排」指的是降低能源消耗和減少汙染排放。 我國「十一五」規劃綱要提出，「十一五」期間單位國內生產總值能耗降低20%左右、主要汙染物排放總量減少10%。這是貫徹落實科學發展觀、構建社會主義和諧社會的重大舉措；是建設資源節約型、環境友好型社會的必然選擇；是推進經濟結構調整，轉變增長方式的必由之路；是維護中華民族長遠利益的必然要求。
中國科學院工程熱物理研究所是一所以應用基礎與應用發展研究有機結合的戰略高技術基地型研究所，該長期以來圍繞能源、動力、環境三大領域開展基礎理論和應用技術開發，取得了卓著成績。特別是近年來，致力於「節能減排」戰略，開展替代技術、減量技術、再利用技術、資源化技術、系統化技術等關鍵技術研究與開發，取得了一系列科研成果，並產生了顯著的經濟效益、社會效益。
一、能源領域基礎理論研究成果指導了國家能源戰略，提高了我國能源科學領域的自主創新能力。
基於能的綜合梯級利用的總能系統是能源科學與能源動力系統發展的一個主流，也是當今世界最重要的系統節能思想。該所緊密結合國家能源可持續發展與節能減排的迫切需要，針對常規能源動力系統中的主要弊端，經過系統研究，在提高能源利用效率、控制汙染等問題方面取得了一系列具有重要科學意義的創新成果，形成了相關的能源系統關鍵技術，為我國急需發展的多聯產系統、太陽能熱動力系統以及CO2零排放等能源技術發展提供了重要理論支撐，對我國節能減排的重大能源需求提供了關鍵理論指導，在相當程度上提高了我國能源科學領域的自主創新能力。
1、打破「先汙染後治理」傳統模式，在國際上率先提出能量轉化利用與CO2分離一體化原理，解決了能源系統中溫室氣體控制的重大科技難題
世界各國長期以來都是採用簡單的手段(如燃燒)將煤、石油、天然氣等燃料資源轉換成能源，然後再加以利用。對能源利用過程中排放的汙染物，先是放任自流，後又進行處理，這種「先汙染後治理」的做法造成奢侈的資源浪費、過低的能源利用率和不可容忍的環境汙染。因此，建立既能夠提高能源利用同時又能夠解決環境生態問題的新型能源與環境系統，是世界學術界共同研究的命題。
CO2是能源利用過程中產生的主要氣體，也是產生溫室效應的主要根源。該所科研人員通過多年對燃燒中化學環境現象的研究，在國際上率先提出與闡明了三種CO2分離的一體化原理，應用該原理，使CO2捕獲率達到90%，並可實現100%封存，從而解決了CO2減排的重大科技難題，美國能源部稱之為「革命性突破」。聯合國政府間氣候變化專業委員會(IPCC)在2005年關於二氧化碳的捕捉與儲存的特別報告中特別指出：中國科學院工程熱物理研究所金紅光教授對化學鏈燃燒的研究做出了重大貢獻。同時，該所研究提出了根除NOX排放的新途徑：應用燃料與空氣不直接接觸和無火焰氣固反應機理，完全控制NOX生成，這對解決燃煤造成汙染問題是個重大突破。
2、突破學科界限，揭示了化學能與物理能綜合梯級利用原理
傳統能源有效利用的基本原理由吳仲華等在20世紀80年代提出，即熱能(物理能)的梯級利用原理，但該原理不涉及化學反應過程中化學能的能量轉化利用問題。隨著能源科學和與其密切相關的環境、化工等學科的交叉與滲透，以及所涉及體系的複雜化，傳統的物理能梯級利用原理已不足以解決能源、化工、環境交叉領域內超出熱力循環範圍的科學問題。探索建立能夠突破物理能梯級利用範疇的能量轉化利用新原理迫在眉睫。
該所研究人員打破了工程熱力學與化工學科在各自領域研究能源轉化過程的傳統模式，從而揭示了化學能與物理能綜合梯級利用原理和機理，並開拓性闡明的化石燃料燃燒反應品位降低與中低溫太陽熱能品位提升的能量釋放新機理。新的原理在多方面獲得突破：①實現熱轉功的熱力循環與化工等其它生產過程有機結合。不僅注重了溫度對口的熱能梯級利用，且有機地結合了化學能的梯級利用，突破了傳統的聯合循環的概念，實現領域滲透的系統創新。②實現熱力學循環與非熱力學動力系統的有機結合。例如嘗試把燃料化學能通過電化學反應直接轉化為電能的過程(燃料電池)和熱轉功熱力學循環的有機結合，實現化學能與熱能綜合梯級利用等。③建立了多功能的能源轉換利用系統。發明的無調整、未反應氣適度循環的煤基甲醇(二甲醚)—動力多聯產系統，實現節能10%～20%，為我國當前化工動力多聯產的發展提供了獨特的技術路線；提出的中低溫太陽能與化石能源互補的新型動力系統，使太陽能淨髮電效率達到35%，比常規高溫太陽能熱發電效率高10—15個百分點，同時解決了太陽能熱發電系統能源利用率低和成本高的兩大瓶頸，開拓了化石燃料化學能梯級利用與可再生能源綜合互補的新途徑。相關成果發表在瑞典召開的第三屆GREEN ENERGY國際會議上，獲得了優秀論文獎和瑞典政府獎勵。
3、全面拓展了熱能梯級利用理論，熱力循環基礎研究獲得重要進展
20世紀70—80年代，總能系統概念的提出，促使熱力循環研究思路發生質變，人們不再囿於單一循環的優劣，而更著重於把不同循環有機結合起來的各種高性能聯合循環，並且把能源利用提高到系統高度來認識熱機的發展應用，即在系統的高度上綜合考慮能量轉換過程中能的梯級利用，不同品位和形式的能的合理安排以及各系統構成的優化匹配，總體合理利用不同品位能，以獲得最好的整體效果。隨著聯合循環、熱電並供等複雜循環發展，迫切需要拓展「溫度對口，梯級利用」能的梯級利用原理。
該所研究團隊經過長期的研究實踐，取得了一系列成果。一是開拓性提出與分析了多種新型熱機循環。如建立程氏循環數學模型，給出了關鍵「尖端現象」的理論解釋，為新循環研究提供理論支撐，也推動相關工程應用。與日本和美國學者同時提出新穎的氫氧聯合循環，其頂底循環融合為一體，排放的尾氣為水蒸汽，不會給環境帶來汙染。還開展正逆循環耦合研究，提出高效混合工質的功冷聯供循環。二是開拓了普適於複雜熱力系統的模擬、設計理論與分析方法。提出複雜循環比較法，通過簡單循環性能參數來推算複雜循環的特性。研究得到多種動力系統特性解析解，可作為標準解，用來檢驗相關的數值解與探討求解技巧。還提出了經濟效率等新準則，更科學地評價系統性能。三是對熱力循環系統提出了新認識。得到各種聯合循環的效率最佳壓比值與簡明性能指標，在國際上最先得出：「餘熱鍋爐型聯合循環的效率最佳壓比近似於純燃氣輪機的比功最大壓比」的科學論斷。澄清了困擾學術界的聯合循環中補燃理論問題，給出了全面的特性變化規律結論等。熱能梯級利用理論應用到工程實踐，為解決關鍵技術問題提供理論指導。在大慶油田採用聯合循環發電來綜合利用油田伴生氣，取得顯著的節能效果。基於熱能梯級利用理論開發的系統設計方法，應用到國家IGCC示範電站系統集成優化和方案設計。他們都獲得了有關部門的科技獎。
該所理論研究成果拓展了工程熱物理學科，形成新的能源環境學和能源與化工學科交叉新型分支學科，自主創新了能源環境系統集成新方法與新技術，形成了能的綜合梯級利用理論體系，為我國急需發展的能源技術發展提供了理論支撐，對我國節能減排的重大能源需求提供了重要理論指導。
二、不斷突破的潔淨煤燃燒技術廣泛推廣應用
煤炭是我國當前及今後相當長的時期內一次性能源消費中的主導，而煤炭傳統的燃燒方式會帶來包括粉塵和二氧化硫、氮氧化物等有害氣體在內的環境汙染。因此，發展具有廣泛燃料適應性的高效清潔煤燃燒技術，成為我國能源發展戰略的當務之急。中國科學院工程熱物理研究所經過長期的研究實踐成功開發的循環流化床鍋爐燃燒技術，不僅煤種適應性強、熱能效率高，而且氮氧化物的排放僅為傳統燃燒技術的20%，脫硫效率高達90%以上，形成了具有我國特色的循環流化床鍋爐技術研究開發平臺和準則，並成功實現了產業化。目前使用該所技術生產的鍋爐臺數超過2000臺，為我國循環流化床鍋爐自主技術的深入推進，為國民經濟持續健康發展和國家「節能減排」戰略目標的實現，做出了重要貢獻。
1、針對國情實際，堅持自主創新
在循環流化床研發的起始階段，兩方面的難題使得研發工作步履艱難。一方面，由於國外對此方面的研究也處於起步階段，相關關鍵技術綜合了多學科知識，需要大膽探索；另一方面，由於我國煤炭資源分布不均勻，煤質變動頻繁，工業整體裝備水平低，特別是存在新技術在傳統鍋爐行業難以接受等困難。為此，研究所在進行大量調查和論證的基礎上，組織專家開展系統地研究與探索，於1984年在國內率先建成了首臺2.8MWt循環流化床熱水鍋爐，作為國內首個工業化裝置直接運用於北京中關村地區供熱。隨後圍繞此臺鍋爐開展了長達3年的應用跟蹤測定，較早地得出了適合中國煤特點的循環流化床燃燒的工作參數和燃煤粒度。這是循環流化床鍋爐研發從實驗室階段走向工業應用的裡程碑。
自1985年始，工程熱物理研究所在多種容量等級的循環流化床鍋爐的研發中，對具有我國特色的循環流化床鍋爐研究開發和大型化進行了長期艱苦的努力。特別是近十年來，他們通過自建的循環流化床燃燒試驗裝置和大型冷態模擬試驗臺，開展無煙煤、貧煤、煙煤、褐煤、油頁巖、石油焦燃燒及脫硫排放試驗，從而掌握了高硫煤、高灰煤等不同煤種的燃燒特性和排放特性。他們通過各項項目任務的完成，積累了豐富的循環流化床鍋爐研究開發、設計、安裝和調試經驗，培養了一支理論基礎紮實、工程經驗豐富的研發隊伍，為促進科研成果向產品的轉化打下了堅實的基礎。進入21世紀以來，該所在承擔多項國家級任務和示範工程的過程中，運用自主專利和技術成功地在國內推廣了循環流化床燃燒技術，為國家取得了顯著的經濟效益、環保效益和社會效益。
2、滿足國家戰略需求，推進產業化發展
工程熱物理研究所堅持技術研發與國家能源發展戰略緊密結合，在致力於實驗室研究開發的同時，更加注重針對實際鍋爐產品的研究開發，同時注重加強與企業的合作，通過與企業合作，不斷突破技術關鍵，推進產業化發展。在國家「七五」、「八五」、「九五」和「十五」相關科技攻關課題以及多個國家示範工程項目的支持下，從35—690噸/小時量級，先後成功地開發出一系列循環流化床鍋爐產品。其中，在國家「七五」期間完成了我國首臺35噸/小時循環流化床鍋爐研製；在「八五」期間完成75噸/小時循環流化床鍋爐的研製；在「九五」末期完成了25 MW循環流化床鍋爐技術示範，並通過技術和產品鑑定；在「十五」初期完成了50 MW高溫高壓循環流化床鍋爐產業化技術示範，並通過了產品鑑定；「十五」期間完成了150 MW等級的國家科技攻關課題和技術示範運行，通過了項目驗收、技術和產品鑑定；2007年12月，承擔的「200 MW循環流化床鍋爐技術示範」項目在內蒙神華億利能源有限責任公司正式投入商業運行。
該所循環流化床技術研究成果已獲取10多項專利授權，開發出系列容量和不同參數的近15種循環流化床鍋爐產品，在潔淨火力發電、熱電聯產、劣質燃料利用及城市集中供熱等方面得到廣泛應用，為市場提供了超過2000餘臺具有自主智慧財產權的循環流化床鍋爐產品，實現產值累計超過100億元。與該所合作的鍋爐製造企業的循環流化床鍋爐研發水平也在合作中得到大幅度提高，一些企業已將循環流化床鍋爐作為主打產品，為企業發展注入了強勁動力。
3、不懈技術攻關，佔領科技致高點
當前，工程熱物理研究所以成熟的技術和隊伍基礎，成功參與到國家「十一五」科技支撐計劃項目「超臨界循環流化床鍋爐」的研究開發任務中，並正與上海電氣(集團)合作開發針對實際工程的超臨界循環流化床鍋爐產品。超臨界蒸汽循環可大幅度提高電廠發電效率，將超臨界技術與循環流化床技術結合，可使循環流化床鍋爐技術成為名副其實的高效清潔煤燃燒技術，也將使供電效率提高到43.2%，不但環保性能突出，而且可高效經濟運行，其節能效果明顯，商業前景十分光明。由於世界上對於超臨界循環流化床的研究還處於起步階段，沒有實際應用，大量的、基礎性的問題還亟待解決，工程熱物理研究所將抓住機會，迎接挑戰，期望通過5－10年的時間，完成這項歷史賦予他們的光榮使命。
研發歷程：
2000年，研製成功130噸/時高溫旋風分離循環流化床鍋爐。
2002年，研製成功240噸/時級高溫高壓循環流化床鍋爐。
2003年，以135兆瓦等級循環流化床鍋爐技術示範為核心的國家「十五」科技攻關課題通過驗收。
2005年，研製成功我國首臺自主智慧財產權的480噸/時(150兆瓦)超高壓再熱循環流化床鍋爐。
2007年，研製成功我國首臺具有自主智慧財產權的200兆瓦等級無外置床的循環流化床鍋爐。
這一連串裡程碑，見證了工程熱物理研究所在潔淨煤燃燒技術研發道路上的不懈奮鬥。
三、城市生活垃圾處理和綜合利用成套技術服務「綠色奧運」
中國科學院工程熱物理研究所依託學科及團隊優勢，對垃圾綜合處置、利用開展了系統研究和應用開發，形成了一批具有自主智慧財產權的專利成果，並在國內十餘城市推廣應用，不僅實現了重大環保設備的國產化，推進了國家環衛行業的技術進步，而且為實現我國節能減排目標和實現「綠色北京、綠色奧運」做出了貢獻。
1、垃圾填埋氣消納技術(發明自主智慧財產權的焚燒火炬)
垃圾填埋堆體中的生物質在厭氧發酵條件下將產生大量的填埋氣，其中含有甲烷(佔50%-60%)、二氧化碳和其他微量氣體(佔40%-50%)。填埋氣不僅易燃易爆、汙染環境，而且其中的甲烷所造成的溫室效應是二氧化碳的21倍，屬於強溫室效應氣體。通過將填埋氣收集後進行燃燒，可以大大減少溫室氣體的排放。針對國外進口設備價格昂貴、負荷調節比小(只能達到20：1)的現實情況，該所研究團隊經過5年潛心研究，成功研製出國內首臺自主智慧財產權的填埋氣焚燒火炬(低壓頭多管組合式、高穩定性、超寬負荷調節比填埋氣焚燒火炬)系統，並在北京、深圳、上海、湘潭、廈門等城市的10餘處垃圾填埋場成功推廣應用。該火炬系統火焰穩定，燃燒效率高(大於99 %)，負荷調節比大於100：1，能適應惡劣氣象，具有自動化程度高、點火容易和熄火、回火、停電等保護功能，專家評審認為其技術水平達國際領先。
迄今為止，全國運用該技術的火炬系統日處理填埋氣能力已超40萬立方米，為我國節能減排戰略做出了重大貢獻。
2、垃圾填埋氣發電技術(發明自主智慧財產權的填埋氣發電機組)
利用填埋氣發電是「變廢為寶、能源再生」的有效方式。我國每年填埋生活垃圾超過1億噸，典型的城市生活垃圾每千克可產生0.064-0.44立方米填埋氣，全國每年的城市生活垃圾將產生104-716億立方米的填埋氣，因此填埋氣也是一種不可忽視並應予以利用的資源。同時，我國頒布的《城市生活垃圾衛生填埋處理工程項目建設標準》也已作出對填埋氣進行消納和利用的明確規定。
該所研究人員以國產柴油機發電機組的基本結構為基礎，在開展高壓、受限空間填埋氣燃燒特性研究和模擬性能實驗等的基礎上，掌握了燃機系統進氣壓縮比、歧管噴注和多腔室幾何約束等關鍵技術，成功改造出以填埋氣為燃料的發電機系統。新一代填埋氣發電機組運用新型儲氣腔換氣、多腔室預燃室燃燒的方式，單機容量達500kW，發電效率達33%以上，不僅滿足了動力性、可靠性和經濟性的要求，還進一步降低了溫室氣體的排放量。
該火炬及發電系統相對國外設備具有獨特的優勢和市場競爭力。一是市場潛力巨大，全國上千個垃圾填埋場對填埋氣火炬和發電設備的市場需求巨大。二是價格低廉。具有自主智慧財產權的填埋氣內燃機發電機組和焚燒火炬售後服務方便快捷，易損零部件容易獲得，費用低廉，價格優勢明顯，同時還可出口其它國家。三是具備廣泛的適應性。填埋氣和沼氣均是生物質厭氧發酵的產物，成分相近，因此填埋氣發動機和填埋氣火炬也可用於汙水處理廠、大型禽畜養殖場及各類沼氣工程等。
3、填埋氣合成二甲醚技術
針對多數垃圾填埋場遠離輸電網絡、產氣量相對較小或地點偏遠，無法採用發電形式對填埋氣加以利用的情況，該所研究團隊還適時啟動了以填埋氣為化工原料生產民用液體燃料——二甲醚的研究。該所聯合中國石油大學、北京公用事業科學研究所、北京環衛集團等，以國內成熟的「合成氣一步氣相法制二甲醚」技術和相關設備為基礎，進行工藝流程和設備部件改造，通過中試試驗，已取得了關鍵性成果，形成了完整技術路線。目前，該所正與北京市環衛集團合作，準備啟動研建年產二甲醚5000噸級的工業示範裝置。
二甲醚除傳統上用作拋射劑、致冷劑、發泡劑、潤滑劑和化工原料以外，由於其無毒、無致癌性，且價格低廉、熱效率高，燃燒過程中無殘液、無黑煙，因而作為一種優質、清潔的燃料，近年來被用作液化石油氣(LPG)理想的替代品。此外，利用天然氣或煤炭生產二甲醚的技術已被廣泛研究並實現了工業化，但隨著當前天然氣和煤炭的採集成本不斷飆升，二甲醚生產成本猛漲，已超過3000元/噸，而利用填埋氣為原料生產二甲醚，生產成本僅在1000元/噸左右，不僅經濟效益顯著，而且市場應用前景廣闊。利用填埋氣生產二甲醚，不僅減少了二甲醚工業對煤和天然氣等不可再生資源的消耗、實現了資源和能源的循環利用，而且對於保障我國能源安全、控制環境汙染都大有裨益。
4、循環流化床垃圾焚燒技術
中國科學院工程熱物理研究所在承擔中國科學院重大和特別支持項目「城市固體廢棄物焚燒及綜合處理」的基礎上，開展了原生垃圾直接焚燒、焚燒汙染物控制、焚燒系統集成等研發工作，建成了國內第一個100t/d處理量的循環流化床垃圾焚燒系統，完成了循環流化床垃圾焚燒技術的開發。
循環流化床垃圾焚燒爐是在高速氣流作用下，由氣流驅動各類固體在爐膛內沸騰流動，使得氣體與顆粒發生激烈碰撞混合，因而其燃燒效率和燃燼速率均可得到有效保證。具有燃燒完全、效率高的特點。
循環流化床由於燃燒穩定，溫度均勻，對控制熱力NOx生成、降低燃燒過程中CO的濃度、有效破壞二惡英類物質非常有利，為確保汙染物排放達標創造了至關重要的條件。具有排放清潔、汙染小的特點。
5、溼解制肥和垃圾綜合處理技術
我國垃圾大多為混合垃圾，給焚燒和制肥兩類處理方式均帶來一定的難度，如大量高含水的廚餘類物質會影響焚燒效果，塑料等難降解物的存在影響堆肥產品的品質。結合可降解有機物溼解制肥和可燃物焚燒，構成了城市生活垃圾處理和綜合利用技術，建成了國內第一個基於可降解有機物溼解處理的綜合處理系統，處理能力為100t/d。
在綜合處理中，採用溼解的方式替代傳統的堆肥，溼解制肥是在高溫有水的情況下使垃圾可降解物快速轉換為肥料的過程。在100%滅菌的情況下最大限度的保留原料中的有機質，使從垃圾到肥料的時間由堆肥的十幾天縮短到2個小時以內。加上密閉式的操作環境，可以與焚燒進行有效配合(從處理時間和反應空間兩個尺度上)，形成一個統一體。
6、燃(焚)燒尾氣循環流化床淨化技術
燃(焚)燒尾氣循環流化床淨化技術主要用於燃煤鍋爐和垃圾焚燒爐的尾氣中汙染物的脫除，這些汙染物包括：酸性氣體(氯化氫HCl、二氧化硫SO2為主) 、有機類汙染物(PCDDs、PCDFs即二惡英類)、重金屬等。
燃(焚)燒尾氣循環流化床淨化技術以循環流化床為核心，利用鹼性物質在循環流化床內的多次循環，充分與尾氣中的酸性氣體進行反應，通過形成以CaCl2.nH2O、CaSO3和CaSO4.nH2O為主的固態物質將煙氣中的酸性氣體脫除；利用活性炭在循環流化床內的循環，吸附尾氣中的二惡英和重金屬，並結合除塵器從尾氣中徹底分離。
尾氣循環流化床淨化技術中鹼性物質可以採用漿態和幹態兩種方式給入，產物以幹態排出，不僅避免了含二惡英廢水(垃圾焚燒尾氣淨化過程)的處理，而且降低了系統的耗水量。
在循環流化床上採用噴動與循環流化組合形式的反應器，在固體物料上採用多元顆粒，以增加反應物湍動混合、改善流化狀態、增加表面更新，使得脫除劑顆粒得以高效利用，從而利用較低的Ca/(S＋0.5Cl)摩爾比實現較高的酸性氣體脫除率，並以脫除劑的使用的減少，降低系統的運行成本。
7、低汙染排放和高效能源轉換的焚燒技術
通過減少焚燒過程HCl的含量，減少二惡應類有機汙染物的排放，避免含HCl煙氣對金屬壁面的高溫腐蝕，提高蒸汽參數；以減少酸性氣體對尾部受熱面的低溫腐蝕降低，降低焚燒爐排煙溫度，提高鍋爐效率。
採用外置式換熱器技術，通過外置換熱器內受熱面的合理布置及結構優化，結合高參數焚燒鍋爐熱力特性分析，避免含HCl煙氣對金屬壁面的高溫腐蝕，以提高蒸汽參數。
四、可再生能源開發和利用技術
1、風力發電技術及應用。
風能作為發展最快的可再生的清潔能源，已經成為世界各國能源發展戰略中重要的組成部分。風電葉片的設計製造，是風力發電機組開發的關鍵核心技術之一，由於設計過程中涉及空氣動力學、流體力學、結構力學、材料力學、實驗與測試、製造技術等多個學科協調問題，因此設計難度極大。隨著新的技術、工藝和材料的發展，大型風力機葉片在設計思想和設計方法方面出現了新的變化。
工程熱物理研究所自2004年開始，在徐建中院士的領導下，致力於大型風電葉片相關技術領域的基礎理論研究，在推進我國具有自主智慧財產權的風電葉片的產業化，以及參與風電葉片標準體系的研究和標準制訂等方面取得了豐碩的成果。主持並完成了多項863項目的研究任務，並與國內風電產業布局比較完善的保定高開區合作，成立了國內第一個專門從事風電葉片研發與生產的企業----華翼風電葉片研發中心，致力於風電葉片設計、研發與製造和推進產業化工作，現已掌握風電葉片的氣動設計、結構設計、模芯製作、模具設計製作、葉片生產工藝、葉片檢測等全套核心技術，形成了具有自主智慧財產權的大功率葉片設計與研發體系。
2007年11月，國內第一片自主智慧財產權2.0MW、單片長38米的風電葉片正式下線，目前國內生產的風電葉片最長為40.25米，但發電功率只能達到1.5MW。先進的產品引來了眾多同行的關注，現已有國內近十家單位提出了購買葉片、模具、生產工藝，以及注資與合作開發的意向，預計年產值將達到億元以上。
2、生物質燃燒發電技術及應用
生物質也叫生物質原料，是指用以提供生物質能的植物、糞便及有機廢物的原料總稱，包括生物質能源作物(草本植物、木本植物、水生植物)和各類有機垃圾。生物質燃燒發電具有原料適應性廣、處理量大、能源轉化速度快等突出的優點。
該所在成功推進循環流化床燃煤鍋爐產業化的基礎上，從2004年開始部署大規模生物質燃燒發電鍋爐的研究開發工作，已完成了包括玉米、小麥秸稈、玉米芯、稻殼、果木枝條、鋸木屑、木屑等在內的生物質燃料的燃燒特性、燒結特性和排放特性研究，成功開發出循環流化床生物質直燃專利技術，並與國內鍋爐製造企業合作，完成了35t/h(6MW)、75t/h(12MW)、130t/h(25MW)容量等級生物質循環流化床發電鍋爐的設計方案。
當前，該所生物質燃燒發電技術已進入技術示範階段，擬通過建設25MW級發電規模的生物質燃燒發電鍋爐技術示範工程，掌握秸稈類生物質規模燃燒的關鍵技術，建立生物質鍋爐設計準則，形成具有自主智慧財產權的秸稈類生物質循環流化床鍋爐技術。
3、中低溫太陽能綜合利用技術及應用
一是槽式太陽能集熱系統。
已經完成10kW槽式太陽能實驗臺建設和實驗，設計的200kW槽式太陽能集熱系統將於2009年初建成。該系統為太陽能空調、太陽能海水淡化，以及太陽能提供工業蒸汽等太陽能熱利用技術奠定了基礎。
二是槽式太陽能熱化學利用技術
太陽能燃料轉換是基於太陽能熱化學原理，利用太陽熱能驅動化石燃料分解、重整等吸熱反應，將中低溫太陽熱能轉換為高熱值、清潔的氣體燃料，如氫、合成氣等。
該所研究人員開展了太陽能甲醇分解制合成氣、太陽能甲醇重整制氫等關鍵過程的千瓦級實驗研究，研製成功的「高效一體化太陽能吸收－反應器」攻克了中低溫太陽能燃料轉換的關鍵技術難題。提出了槽式太陽能淨髮電效率達到30%的新型太陽能與替代燃料互補的熱電循環，研究成果為開拓新一代太陽能與化石能源互補的熱電系統提供理論和實驗依據。
五、燃氣輪機及通用流體機械技術實現了節能降耗
1、微型燃氣輪機技術及應用
以微型燃氣輪機為核心的分布式供能系統是二十一世紀的高效、清潔能源技術的重要發展方向之一，同時微型燃氣輪機也是國防建設急需的裝備。
該所參與完成了國家「十五」863計劃能源技術領域燃氣輪機專項「100kW級微型燃氣輪機及熱電聯供系統研製試運」項目，其成果縮小了我國微型燃氣輪機技術與國際先進水平的差距，形成了微型燃氣輪機關鍵技術的自主智慧財產權，填補了國內空白，使我國成為初步掌握燃氣輪機設計、製造、試驗技術和成套能力的國家。在「十一五」期間，正在開展以工程化和產業化應用為目標的微型燃氣輪機整機結構性能優化及冷熱電供能系統工程示範研究，努力實現微型燃氣輪機由基礎研究、應用基礎研究走向工程應用的跨越。
2、流體機械節能技術及應用
流體機械主要包括以汽輪機、水輪機、煙氣輪機、高爐餘壓透平等為代表的重要發電設備和以風機、泵、壓縮機、閥門管網系統、空氣炮等為代表的大能耗設備，是機械動力行業的最核心部分。流體機械承擔著為電力、環保、化工、冶金等領域提供成套、配套及關鍵技術裝備的任務，其性能和質量對節能降耗、保障國家能源安全具有非常重要的意義。
該所針對汽輪機、風機、煙氣輪機、高爐餘壓透平、空氣炮等流體機械，在基礎研究、應用開發和產業化方面取得了一系列研究成果。先後獲得國家自然科學二等獎2項、國家科技進步二等獎5項，以及院省部委級一等獎17項、二等獎9項，申請國家專利100餘項，並取得了顯著的社會經濟效益。
六、多聯產關鍵技術的研究獲得突破
IGCC(全名：Intergrated Gasification Combined Cycle)即整體煤氣化聯合循環發電，是新一代先進的淨潔煤燃燒發電技術；以IGCC為基礎的多聯產系統是指，利用從單一的煤氣化裝置中產生的合成氣(CO+H2)，來進行跨行業、跨部門的聯合生產，以得到多種具有高附加值的化工產品(如甲醇、醋酸、醋酸乙烯等)、液體和氣體燃料(如F-T合成燃料、城市煤氣、人工天然氣等)、其他工業氣體(如CO2、H2、CO等)，以及充分利用工藝過程的熱並進行發電的能源系統。
煤氣化多聯產技術實現了資源、能源、環境一體化。一是使汙染物的排放指數大大降低，達到標準要求並實現綜合利用；二是通過各工藝路線的連結和耦合，實現能量的梯級利用；整體集成後可使發電效率提高約10%，成本下降30%，同時使化工產品的生產成本大幅降低。
該所自上世紀90年代開始進行煤多聯產的研究和探索，10餘年以來，不斷攻克技術難題，突破技術封鎖和限制，通過自主研發關鍵技術，掌握了煤氣化聯產發電系統核心技術和優化集成技術，在國內率先成功示範。
在「十五」863課題「煤氣化發電與甲醇聯產系統關鍵技術的研發與示範」項目中，該所研發團隊發揮技術優勢，將各項成熟技術應用於兗礦集團有限公司60MWe級發電能力和24萬噸級甲醇/年生產能力的煤炭聯產系統示範工程實施中。
2006年初，該示範工程通過了山東電力研究院168小時連續運行性能考核試驗，考核結果表明：在基本負荷下聯產系統總能利用效率較分產系統相比提高了3個百分點，發電系統功率和循環效率均達到設計要求。2006年4月23日，工程熱物理研究所與兗礦集團國泰化工有限公司籤署了機組交接協議書，聯產系統投入商業運行。自2006年4月以來，兗礦集團示範工程經歷了各種運行工況和運行模式，各子系統工藝流程完全滿足了生產的需要，既實現了設計的預期目標，又充分發揮了系統優化集成的綜合優勢。目前示範工程已安全運行累計8000小時，累計經濟效益2億多元。