能量传递转换及先进动力系统研究所依托低品位能源多相流与传热北京市重点实验室及教育部黄大年式团队完成建设。研究所瞄准国际学术前沿和国家重大需求，围绕大型热力发电、新能源利用中的能效提升及过程强化，在燃煤电站储热调峰及低品位能源利用、太阳能热发电及热化学、先进动力循环（有机朗肯循环ORC及超临界CO2发电）、多相流传热传质、超高热流电子设备冷却等方面开展深入研究。十余年来研究所主持或参与了国家重点研发计划、国家自然科学基金重大、创新研究群体、重点基金等多项国家及企业委托项目。获得省部级科技成果奖、中国电力科学技术杰出贡献奖、北京市教育教学奖、高新技术成果交易会优秀产品奖等多项奖励，实现多项专利成果转化，为能源转型和电力行业技术进步做出了重要贡献。

1. 燃煤超临界二氧化碳发电

超临界二氧化碳循环热力学优化理论及技术，包括先进发电系统构建理论、基于复杂系统构建方法进行sCO2发电系统热学优化与评价、sCO2循环与太阳能、核能、燃煤等热源耦合的一体化设计技术等。超临界二氧化碳循环关键部件设计及运行技术，包括sCO2锅炉、透平、回热器设计方法与全工况/全流程系统集成技术、高温高压超紧凑微通道换热器关键装备等。超临界二氧化碳循环非稳态特性分析方法及技术，包括：非设计工况下的效率损失机制、系统关键部件控制方法与系统一体化控制技术、快速调峰过程中设备安全性预测技术等。

(a) 系统层面，提出能量重叠利用，发电效率突破50%；部件层面，研究超临界类相变传热机理，提出超临界沸腾数SBO，精确预测传热恶化，从设计上避免锅炉爆管。

2. 燃煤电站储热调峰

燃煤电厂机炉解耦，包括融合储热的燃煤发电系统及热力学循环；储热系统可用能损失分级控制原理和方法。燃煤-储热发电系统集成，包括燃煤锅炉-储热系统能量传递与转换关键技术；燃煤火力发电储热系统综合热学优化方法及评价理论。汽水-熔融盐换热器的流动传热过程及强化传热，包括汽水-熔融盐换热器内流动传热性能及规律；基于流型调控理论的强化传热技术及高温高压汽水-熔融盐换热器新构型研发。储热熔融盐配方研发，包括宽温域高热容熔盐配方研发及传热过程；熔融盐对金属表面冲蚀机理及影响因素。

可再生能源具有波动性，研发熔盐储热技术支撑燃煤电站灵活调峰，保障电网安全

3. 太阳能光热转换与利用

开展太阳能光热转换研究，建立光流体多相流体系，通过对物理化学层面的纳米功能材料设计，及其工程反应器和流体介质的多物理场耦合与跨尺度问题研究，实现太阳能的高效转换与利用，并有效揭示能量转换过程的基本特征与规律，为相应物理过程及工程应用提供理论依据。包括光与物质相互作用、热等离激元学、光驱微纳米机器人、海水淡化与矿物回收、人工光合作用/太阳能制氢与CO2催化转化、太阳能增肥制造/光热合成氨等。

(a)通过激光照射纳米流体，发现间接光压，发明光致气泡发动机；(b)发现纳米流体浓度对太阳光下液体蒸发速率的影响存在极值，相关论文发表于顶级学术期刊Nano Energy (影响因子19.069)及Small (影响因子15.153)

4. 中低温有机朗肯循环发电技术

针对中低温热能高效利用，开展多种热源（地热、工业余热、太阳能集热、生物质焚烧）驱动的有机朗肯循环（ORC）发电研究，包括ORC系统热力学分析、设计与优化；ORC机组运行特性测试与分布式ORC发电系统集成；ORC系统稳态/动态仿真与控制策略研究；ORC耦合海水淡化系统开发；非共沸混合工质ORC系统浓度调控；新型循环构型开发与设计；基于ORC的冷热电水多联供系统开发；基于ORC的储能系统热力学设计与优化。

余热驱动ORC机组发电或反渗透海水淡化

5. 多相流传热及强化

开展多相流传热及强化研究，包括超临界CO2的流动及换热，利用拟沸腾的概念，将超临界区域的流体分为类气和类液区域进行分析，重新认识了超临界换热。有机工质强化换热，采取流型调控的概念，将内插丝网应用了冷凝传热管中，实现了蒸汽和液体的有效分离，强化了冷凝换热。透平叶片的气雾冷却，提出在冷却气体中加入雾滴的方式，利用雾滴蒸发吸收大量热量的方式实现透平叶片的高效冷却。

研发的流型调控换热器获美国专利授权及优秀产品奖

6. 先进热管技术与电子设备冷却

针对高新技术对超高热流密度散热、相变传热强化、流动减阻、流动不稳定性抑制等需求，原创原位相分离方法，进行多尺度粉末烧结、热扩散焊、激光刻蚀等微纳表面设计与制备，研发高效冷凝器、微通道散热器、反重力热管、自适应回路热管、超薄热管等先进热管理技术，并应用于空冷岛、AI电子芯片、5G通信基站、大功率LED、手机、储能电站散热等。

研发的回路热管获产品金奖，应用于大功率LED灯及5G通讯基站散热；关于维纳功能材料的超薄热管研究被遴选为《化工学报》封面文章，可应用于手机等智能终端散热。

1. Liu GH, Xu JL, Chen T, Wang KY. Progress in thermoplasmonics for solar energy applications. Physics Reports, 2022, 981:1-50.

2. He XT, Cheng YW, Xu JL, Yu XJ, Xie J, Ma XJ, Ren Y. Boiling of water droplet in glass-oil-water multiphase system. International Journal of Multiphase Flow, 2022, 155, 104202.

3.  Feng YJ, Wang L, Xu JL, Liu GH. Effect of particle size on the stripping dynamics during impact of liquid marbles onto a liquid film. Soft Matter, 2022, 18, 5230.

4. Cao CL, Ma XJ, Xu JL, Li HW, Liu GL. Explosive boiling induced fast transportation of Leidenfrost droplet to target location. Physics of Fluids, 2022, 34:053322.

5. Xu JL, Wang Y, Ma XJ. Phase distribution including a bubble-like region in supercritical fluid, Physical Review E, 2021, 104:014142.

6. Wang QY, Ma XJ, Xu JL, Li MJ, Wang Y. The three-regime-model for pseudo-boiling in supercritical pressure. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2021, 181: 121875.

7. Liu C, Xu JL, Li MJ, Wang ZF, Xu ZY, Xie J. Scale law of sCO2 coal fired power plants regarding system performance dependent on power capacities, Energy Conversion and Management, 2020, 226:113505.

8. Yan X, Xu JL, Meng ZJ, Xie J, Wang H. A New Mechanism of Light-Induced Bubble Growth to Propel Microbubble Piston Engine, Small, 2020, 2001548.

9. Shen Y, Cheng YP, Xu JL, Zhang K, Sui Y. Theoretical Analysis of a Sessile Evaporating Droplet on a Curved Substrate with an Interfacial Cooling Effect, Langmuir, 2020, 36:5618-5625.

10. Liu GH, Chen, T, Xu JL, Li G, Wang KY. Solar evaporation for simultaneous steam and power generation, Journal of Materials Chemistry A, 2020, 8(2): 513-531.

11. Zhu BG, Xu JL, Yan CS, Xie J. The general supercritical heat transfer correlation for vertical up-flow tubes: K number correlation, International Journal of Heat and Mass Transfer, 2020, 148:119080.

12. Xu JL, Yan X, Liu GH, Xie J. The critical nanofluid concentration as the crossover between changed and unchanged solar-driven droplet evaporation rates, Nano Energy, 2019, 57:791-803.

13. Xie J, Xu JL, Shang W, Zhang K. Mode selection between sliding and rolling for droplet on inclined surface: Effect of surface wettability, International Journal of Heat and Mass Transfer, 2018, 122:45-58.

14. Sun EH, Xu JL, Li MJ, Liu GL, Zhu BG. Connected-top-bottom-cycle to cascade utilize flue gas heat for supercritical carbon dioxide coal fired power plant, Energy Conversion and Management, 2018, 172 :138-154.

15. Liu GH, Xu JL, Wang KY, Solar water evaporation by black photothermal sheets, Nano Energy, 2017, 41:269-284.

16. Ji XB, Xu JL, Li HC, Huang GH, Switchable heat transfer mechanisms of nucleation and convection by wettability match of evaporator and condenser for heat pipes: Nano-structured surface effect, Nano Energy, 2017, 38:313-325.

能量传递转换及先进动力系统研究所依托“电站能量传递转换与系统教育部重点实验室”和“低品位能源多相流与传热北京市重点实验室”进行建设，拥有高端的微纳加工、检测及热工性能测量仪器设备，具有先进的研发平台，主要包括：高温高压超临界CO2流动传热及可视化实验平台、百千瓦级有机朗肯循环（ORC）热功转换实验台、高辐照度太阳能模拟器实验台、微尺度多相流传热实验台、高性能计算工作站等。可满足多相流传热及能量传递转换数据获取、机理研究需求，可支撑燃煤、太阳能等领域先进动力系统工程设计。

实验室配备的高端加工、检测仪器设备

超高参数CO2流动传热实验平台（工质参数25 MPa，600 oC）

百千瓦级车载式ORC集成发电机组

高辐照度太阳能模拟器实验台（功率70 kW，辐照度15 MW/m2，可熔穿耐火砖）

超临界流体池式传热可视化实验平台

研究所高度关注学生的综合能力培养，从培养学生思考能力为出发点，在教给学生知识的同时，引导学生独立思考。重视学生逻辑思维和独立思考能力的培养，教给学生成为优秀人才的世界观和方法论，提高学生的科学素养。多年来，培养硕博生百余名，共有2人获华北电力大学校长奖学金、2人次获得吴仲华优秀学生奖，1人获得欧洲青年科学家奖，5人获国际国内学术会议奖，11人次获国家奖学金、多人次获企业奖助学金；9人次在全国大学生节能减排大赛等全国或省部级科技竞赛中获奖等。

实验室培养研究生获奖证书

能量传递转换及先进动力系统研究所曾主持国家科技部973计划项目、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金青年项目、国家自然科学基金面上项目及国际合作项目等国家级项目近30余项，获6项国家及省部级科技奖励，获得2012年度教育部自然科学一等奖，中国电力科学技术杰出贡献奖及劳动奖章。研制的LED冷却器获得北京市新产品金奖，流型调控换热器获得美国专利授权及第十九届中国国际高新技术成果交易会优秀产品奖。指导研究生多次获得国家奖学金、吴仲华优秀学生奖、国际会议及工程热物理年会优秀论文奖等。

为了更好的促进科学研究和技术交流，研究所积极开展对外交流与合作，主持召开2014年国际传热研讨会和2018年第一届二氧化碳先进动力系统国际会议，徐进良教授被聘为诺丁汉大学荣誉教授，程永攀教授获得欧盟玛丽居里基金资助。研究所与十余家高等院校、科研院所及企业进行合作，包括国家能源集团、河北省电力勘测设计研究院、中兴通讯有限公司、微铭科技股份有限公司等。在“双碳”目标引领下，研究所将在能源低碳转型领域开展创新技术研究，实现多学科交叉融合研究、技术转移及工程化应用，为实现我国双碳目标贡献力量。

实验室举办多届能量传递转换与先进动力系统相关的国际会议

学生参加国际交流并获奖

已毕业研究生到大型央企/国企/民企从事研究或管理工作，到高校/科研院所任教或到国外继续学习等。主要工作企业包括国家能源集团、中国电力科学研究院、华北/西南电力设计院及省级电力设计院、水电水利规划设计总院、国网省级电力公司、中国华能集团、中国核电工程有限公司、航天科工院所、中国电子科技集团公司等。主要高校/研究所包括华北电力大学、怀柔实验室、中科院工程热物理研究所、太原理工大学、东北电力大学、北京石油化工学院、兰州理工大学、郑州轻工业大学等。

研究所长期招收优秀推免或统招硕士生(学术硕士、全日制专业硕士)；直博生或招考博士生(学术博士、工程博士)。申报条件如下：

1.人品端正，具备基本的科研素养、严谨端正的科研态度、良好的沟通能力和团队协作能力；

2.具有动力工程及工程热物理、储能科学与工程、新能源科学与工程、材料、计算机等专业背景优先；

3.拥有良好的英语阅读和写作能力，在高水平专业学术期刊发表过论文优先；

4.身心健康，积极乐观。