太陽能熱利用科學技術守望先鋒

必須打破專業界限，將太陽能熱利用與光伏、光化學、光生物等多學科技術結合起來，實現太陽能全光譜利用，讓太陽能應用具有更高的綜合效率、更多的應用功能、更低的使用成本、更高的全年利用率。因地制宜的將太陽能融入到綜合能源系統是值得研究和發展的方向。

——季傑

近年來，隨著我國經濟社會的快速發展，能源形勢和環境問題日益嚴峻，太陽能熱利用作為可再生能源之一，引起了越來越多人的關注。在新形勢下，太陽能熱利用產業要如何發展？未來的發展方向是什麼？作為高校老師，要如何培養行業人才？帶著這些問題，國家太陽能光熱產業技術創新戰略聯盟記者對2020年度中國可再生能源學會科學技術傑出貢獻獎獲得者、中國科學技術大學季傑教授進行了專訪。

季傑教授榮獲2020年度中國可再生能源學會科學技術傑出貢獻獎

加大太陽能光電光熱研究和應用力度

季傑教授主要從事太陽能光電光熱綜合利用、太陽能建築應用及太陽能熱泵空調等方面的理論與應用研究。是中國科學院核心骨幹特聘研究員，擔任了中國科學院太陽能光熱綜合利用研究示範中心主任、安徽省太陽能光熱綜合利用重點實驗室主任，國家863先進能源技術領域主題專家，中國可再生能源學會常務理事，太陽能熱利用專業委員會副主任委員，太陽能熱發電專委會副主任委員，國際可持續能源協會（WSSET）執委及Fellow等職務。

季傑教授專注太陽能研究與應用已近30年，收穫頗豐，取得了國內外認可的研究成果。出版《太陽能光伏光熱綜合利用研究》和《基於平板集熱太陽能光熱利用新技術的研究及應用》等專著；申請或獲得國家專利70餘項，發表高水平學術論文270餘篇；2014年至2019年連續六年入選Elsevier中國最高被引學者名單。榮獲了中國可再生能源學會優秀科技人物獎、國際可持續能源技術協會（WSSET）創新獎、歐盟Dragon-Star技術創新獎、日內瓦發明展特別金獎等多項榮譽，入圍英國牛頓獎（finalist）和國際能源署太陽獎(shortlist)。

作為2020中國可再生能源學會科學技術人物獎唯一最高獎項——傑出貢獻獎獲得者，既是業界對季傑教授在科學技術領域工作的充分肯定，也是對太陽能熱利用技術應用的認可。而季傑教授則謙遜地表示：自己能獲此殊榮感到非常榮幸，感謝中國可再生能源學會評獎委員會。同時也深感任重道遠，今後還需加大太陽能光電光熱研究和應用力度，讓太陽能更多的造福人類。

使命與責任兼具，奮鬥與堅持共生

2012年10月的《合肥晚報》刊登了一篇《中科大研製建成太陽能示範小樓》文章，報導了中國科大一幢面積約270平米的二層「太陽能小樓」的成功運行……

文章指出，這一幢獨特的綠色小樓，利用太陽光可以解決室內對能源的需求。該小樓就是時任中國科大工程科學學院副院長季傑教授和他的科研團隊耗時一年多，從樓體設計到光伏光熱設備研製，再到太陽能建築一體化系統設計安裝等親力親為建造的。季傑教授當時在採訪中介紹：示範小樓的特點主要基於太陽能光伏與光熱建築綜合利用的思想。採用的多項關鍵技術，都是的我們科研團隊自主研發的，如光伏熱水器、光伏Trombe牆裝置、被動式雙效集熱器、主動式雙效集熱器等。他說，「太陽能小樓」的幾項關鍵性原創技術具有重要的推廣價值。隨著常規能源價格的提高和可再生能源推廣力度的加大，以及人們認識的提高和科技的不斷進步，一些先進技術的市場競爭力將會凸顯，在各方條件具備時，人們住上「太陽能建築」就不再只是夢想了。

時隔8年後，由中國科學技術大學、英利集團有限公司、廣東五星太陽能股份有限公司等單位聯合申報，季傑教授作為第一完成人的「太陽能全光譜綜合利用技術及在建築中的多效應用」項目榮獲科學技術獎一等獎。該項目基於太陽能全光譜梯級利用的太陽能光電光熱綜合利用技術建立了太陽能全光譜梯級利用理論體系，開發了不同工質、聚光方式、換熱類型的多種PV/T模塊，研製了光電光熱/催化潔淨建築一體化系統，研究成果在太陽能、建築等行業得到廣泛應用。

「廣泛應用」囊括了季傑教授堅持研究與奮鬥所取得的成績，他說，在產業發展過程中，無論哪一種可再生能源技術，靠政府補貼只是一種短期行為，要想可持續發展，必須要做到無補貼下「用戶自覺需要」。

自覺需要，太陽能光熱技術在建築上應用

作為我國較早從事太陽能利用、建築節能領域研究的學者，季傑教授研究認為，建築是太陽能利用的最佳載體，太陽能是建築節能的最大潛力所在。

將太陽能光伏光熱綜合利用技術(PV/T)、太陽能被動採暖/冷卻技術、太陽能催化淨化技術、太陽能熱除菌殺毒技術應用於建築當中，是降低建築能耗和提升室內環境品質的重要途徑。此外，太陽能光電光熱/催化潔淨建築應用技術在降低建築能耗的同時，還能將健康的概念引入到太陽能光伏光熱建築一體化系統上，不僅改善了建築的室內熱舒適，而且提高室內空氣品質和空氣品質，保證了居民的身體健康，促進太陽能低能耗建築向太陽能健康建築的升級。

他分析：建築能耗主要包括電能、生活熱水、採暖及空調能耗，用於空調的能耗比例約為50%；而我國城鎮既有建築中約有60%的不節能建築，節能潛力巨大，也是一個巨大的市場；因此，建築節能是我國實現節能減排目標的優先發展領域。「新型冠狀病毒肺炎疫情爆發以來，人們對於居住環境的要求越來越高。如，房間中的建材和家具持續釋放揮發性汙染物（VOCs）；空調內部潮溼陰暗的環境易導致細菌和病毒的滋生（或外界病毒釋放源如新型冠狀肺炎病毒），隨空氣流動形成生物氣溶膠，導致疾病的發生；建築為了減少空調能耗，房間緊閉的環境給室內的汙染物的積累創造了條件，嚴重威脅著人類健康。而熱催化淨化技術具有裝置簡單，易於太陽能結合的優點。」

「應用於建築的低成本、高效率、多功能、全年利用、工作方式靈活可靠的太陽能光伏光熱/催化潔淨建築應用技術，有機結合太陽能光電光熱綜合利用技術、太陽能被動供熱/冷卻技術、太陽能熱催化技術和太陽能熱除菌殺毒技術，在滿足建築中發電、採暖、熱水、冷卻等多種用能需求外，還能實現甲醛淨化和除菌殺毒功能，在系統發電的同時，實現了熱能的高效多元利用，提升了太陽能綜合利用效率。」季傑教授表示，多種技術融合、一機多能，不但是提升效率，還是降低成本的關鍵，才能被無補貼時代的「用戶自覺需要」。推而廣之，所有的可再生能源技術研發和應用應遵守「低成本、高效率、高可靠、長壽命」原則。

產業升級，培養複合型C位人才是關鍵

創新是行業發展的生命線，而創新則需要更多的專業人才。太陽能熱利用是最為悠久、最為廣泛、最為成熟、效率最高的應用方式，未來一定會獲得更大的發展。季傑教授認為，目前，太陽能熱利用的研究和產業發展會由傳統的熱水器為主向多元化發展，如太陽能供暖、太陽能熱發電、太陽能熱泵與製冷、太陽能幹燥、太陽能工業應用、太陽能熱化學應用等；特別是在供暖市場、工農業熱利用市場潛力較大，應用前景廣闊。

但要遵守太陽能熱利用技術研發和應用的「低成本、高效率、高可靠、長壽命」原則，達到無補貼下「用戶自覺需要」，獲得更大的市場空間，則必須打破專業界限，將太陽能熱利用與光伏、光化學、光生物等技術結合起來，實現太陽能全光譜利用，讓太陽能應用具有更高的綜合效率、更多的應用功能、更低的使用成本、更高的全年利用率。此外，太陽能作為間歇性能源，儲熱技術很重要，但目前的儲熱依然存在經濟性、可靠性等問題，與其它能源構建多能互補非常重要。因此，因地制宜的將太陽能融入到綜合能源系統是值得研究和發展的方向。

已經培養了包括5位歐盟瑪麗居裡學者在內的大批優秀人才，獲得中國科學院優秀研究生導師榮譽的季傑教授提出：太陽能行業人才需要更寬廣的專業知識面，對於太陽能熱利用，僅掌握熱工方面的知識是遠遠不夠的，還需了解和掌握計算機、控制、機械、電力電子、化學與材料等專業的知識；另外，要讓學生更多的接觸實際，到企業、應用實地去提高感性認識和動手能力；再者，要培養學生對於太陽能研發的興趣和對太陽能行業的信心，這樣才能讓他們成為未來的行業人才。

接受採訪的季傑教授，舉手投足間都透著睿智專注，娓娓而談卻又條理清晰；坦誠謙遜，流露出對專業的摯愛與行業發展的信心，「雖然太陽能行業發展波動較大，但我堅信，隨著科技的進步，政策的鼓勵，環保的要求，太陽能應用需求會越來越大，行業應注重學科交叉、產學研結合，打破行業界限，通過材料的創新、成本的降低、工藝的更新、系統的完善，實現太陽能大規模應用。我對未來太陽能行業的發展充滿信心。」

「我對未來太陽能行業的發展充滿信心。」元氣滿滿的話語，勾勒出一幅「陽光能照到的地方，就有無限可能！」的畫卷——太陽能是個很奇妙的能源，只要太陽能照到的地方，我們都可以利用它！只要敢想敢做，太陽能熱利用的未來充滿無限可能！（董清風 報導）