秉承科技报国初心,聚力国家“双碳”目标
王一1 , 金玉奇1 , 曹大泉2 , 李振涛1 , 关佳宁1 , 王书诏1 , 肖宇1 , 张晨1 , 孙军1 , 刘中民1     
1. 中国科学院大连化学物理研究所 大连 116024;
2. 中国科学院 重大科技任务局 北京 100864
摘要:中国科学院大连化学物理研究所(以下简称“大连化物所”)成立72年来,始终秉承科技报国初心,在各个历史时期均为国民经济建设、国家安全、人民生命健康和科技进步作出了重大贡献。在新的发展阶段,大连化物所作为“国家队”,心系“国家事”,肩扛“国家责”,将国家“双碳”目标新要求与研究所“十四五”规划相结合,顶层设计构思发展战略,聚力能源低碳变革性关键技术突破,促进典型区域多能融合示范,从党建、学科规划、人才建设、成果转化多方面支撑“双碳”目标的实施和“十四五”规划的落实。
关键词双碳目标    能源发展创新路线图    多能融合    能源技术    
Adhering to Original Aspiration of Science and Technology to Serve the Country, and Focusing on National Carbon Peak and Neutrality Target
WANG Yi1, JIN Yuqi1, CAO Daquan2, LI Zhentao1, GUAN Jianing1, WANG Shuzhao1, XIAO Yu1, ZHANG Chen1, SUN Jun1, LIU Zhongmin1     
1. Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Dalian 116024, China;
2. Bureau of Major R&D Programs, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100864, China
Abstract: Since its establishment of 72 years ago, Dalian Institute of Chemical Physics (DICP), Chinese Academy of Sciences has always been adhering to the original aspiration of serving the country with science and technology, and has made due contributions to the construction of the national economy, national security, people's life and health, and scientific and technological progress in various historical periods. Under the dual background of the "14th Five-Year Plan" and the "Carbon Peak and Neutrality" strategy, DICP as a "national team" is concerned about "national affairs" and undertakes "national responsibilities". DICP makes great efforts in the top-level design of the energy technology development roadmap, breakthroughs in key transformative technologies, promotions of demonstrations of multi-energy integration in typical regions, and the implementation of the dual-carbon strategy. From the aspects of party building, discipline planning, talent cultivation, and achievement transformation, DICP endeavors to fully support the implementation of the "14th Five-Year Plan" and achievement of "Carbon Peak and Neutrality" target.
Keywords: "Carbon Peak and Neutrality" target    energy development and innovation roadmap    multi-energy integration    energy technology    

2021年5月,在中国科学院第二十次院士大会、中国工程院第十五次院士大会、中国科协第十次全国代表大会(以下简称“2021年科技三会”)上,习近平总书记强调,国家科研机构要以国家战略需求为导向,着力解决影响制约国家发展全局和长远利益的重大科技问题,加快建设原始创新策源地,加快突破关键核心技术。中国科学院大连化学物理研究所(以下简称“大连化物所”)与共和国同龄,在72年的发展历程中,始终秉承科技报国初心,以国家战略需求为己任,在各个历史时期均为国民经济建设、国家安全、人民生命健康和科技进步作出了重大贡献。作为国家科技战略力量主力军,大连化物所深入贯彻落实习近平总书记对中国科学院提出的“四个率先”和“两加快一努力”目标要求,做好“国家事”、担好“国家责”,力求把握国家碳中和、碳达峰(以下简称“双碳”)重大战略机遇,在“十四五”发展规划中,继续坚持以可持续发展的能源研究为主导的战略定位,加大学科调整力度,补强“长板中的短板”;倡导“组群”模式,提升联合攻关能力;加大内部基金支持力度,促进基础研究与应用研究互相融合、互相欣赏的创新氛围;加强文化建设和制度建设,为科技创新保驾护航;以持续提供重大原创性理论和技术等为目标,努力在我国实现高水平科技自立自强过程中发挥不可替代的重大作用。

1 心系“国家事”,七十载科技报国心初心未改

1949年,大连化物所成立。在党和国家的亲切关怀下,大连化物所始终以满足国家重大战略需求为己任,各个历史时期均在国民经济建设和国家安全等方面作出了不可磨灭的历史贡献,逐步形成了“锐意创新,协力攻坚,严谨治学,追求一流”的大连化物所精神,探索出一条以任务带学科、学科促发展,基础研究与应用研究并重等相结合的特色发展路线[1]。新的发展阶段,本文结合习近平书记对中国科学院提出的“四个率先”和“两加快一努力”目标要求,探索大连化物所继续心系“国家事”,肩负起国家战略科技力量主力军的时代重任。

1.1 满足国家需求,科技报国之心薪火相传

大连化物所建立以来,紧密结合国家重大战略需求,强化创新能力建设,为国家攻克了一个又一个科技难关。新中国成立之初,我国石油资源匮乏,大连化物所成功开发水煤气合成液体燃料技术;抗美援朝战争期间,我国甲苯短缺,大连化物所成功研制七碳馏分脱氧环化制甲苯催化剂;在“两弹一星”任务中,大连化物所又在重水分离、含氟腐蚀性气体气相色谱分析仪等领域取得重大突破。围绕国家航空航天事业所需,圆满完成固液火箭推进剂、U-2飞机燃油分析、碱性氢氧燃料电池等重大研发任务;在合成氨催化剂、氮氧膜分离、甲氰菊酯农药等方面快速攻关,促进了国家工农业发展。一代代大连化物所人怀着对祖国的深情厚爱,在一次次完成国家任务,满足国家需求的攻关中,践行“锐意创新、协力攻坚、严谨治学、追求一流”,化物精神代代相传,历久弥新。

1.2 任务带学科,坚持基础与应用深度融合的特色发展之路

国家最高科学技术奖获得者、曾任大连化物所所长的张存浩院士在面对国家重大战略需求时,多次调整自己的研究领域,并在每一个研究方向都做到了世界领先水平。在回顾自己科研生涯的时候,张存浩这样讲:“当时就是觉得,别的国家能干的,我们也能干。” 张存浩正是大连化物所人持续面向国家重大战略需求,在探索中前行、在变革中发展的典型代表和缩影,对研究所发展起到了巨大的鼓励和带动作用。

① 张存浩:急国家之所急. (2016-06-15)[2021-12]. http://china.cnr.cn/yaowen/20160615/t20160615_522403029.shtml.

党的十八大以来,在以习近平同志为核心的党中央领导下,我国科技创新实现重大历史性跨越。大连化物所作为中国科学院的重要科研力量,组建“集团军”,基础与应用研究融合,取得了系列具有重要国际影响的原创性科技成果,形成了近期重大成果相继涌现的新局面。例如:包信和院士团队在研究催化小分子转化过程中提出“纳米限域催化”概念,为催化剂“精准”化设计建立了理论基础,对国际催化理论发展作出了重要贡献;同时,基于上述理念,创立了合成气直接转化(OXZEO®)制烯烃的新过程,首次成功完成了工业试验,3年内实现成果从Science走进工厂,荣获2020年度国家自然科学奖一等奖。张涛院士团队2016年首次提出“单原子催化”概念,产生了广泛的国际影响;4年之后,全球首套5万吨/年基于单原子催化的乙烯氢甲酰化及加氢制正丙醇装置一次开车成功。刘中民院士团队经过几十年的探索,技术支撑世界首套甲醇制烯烃工业化装置建设,为国家创造了数千亿规模的战略新兴产业,获得2014年度国家技术发明奖一等奖;甲醇制烯烃技术已技术许可2050万吨/年烯烃产能——习近平总书记在2021年科技三会上提到“甲醇制烯烃技术持续创新带动了我国煤制烯烃产业快速发展”;世界唯一工作在极紫外波段的自由电子激光装置——大连相干光源建成;长时间高功率氧碘化学激光器样机建成;全球最大功率、最大容量的全钒液流电池储能系统落地大连;我国首个规模化液态太阳能燃料合成项目完成千吨级工业试验等。大连化物所在面向国家重大战略需求的同时,不断调整学科发展方向,逐步形成了基础前沿、应用开发等有机衔接的全链条贯通式科研体系。在新形势、新发展、新目标下,大连化物所人将进一步弘扬精神传承,牢记“国家队”“国家人”的使命担当,努力作出新贡献。

2 肩扛“国家责”,聚力支撑国家实现“双碳”目标

2020年9月22日,国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上郑重宣告,“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”,并在2021年中央财经委员会第九次会议上进一步强调,“要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局,拿出抓铁有痕的劲头,如期实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标”,“实现碳达峰、碳中和是一场硬仗,也是对我们党治国理政能力的一场大考” 。实现“双碳”目标是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,涉及能源结构、工业过程、交通运输、生态建设等各个领域,迫切需要跨领域综合交叉,突破技术瓶颈,形成全面支撑我国实现“双碳”目标的技术体系。

② 习近平主持召开中央财经委员会第九次会议. (2021-03-15)[2021-12]. http://www.gov.cn/xinwen/2021-03/15/content_5593154.htm?gov.

2.1 加强顶层设计,“智汇”构思能源科技发展总体思路

大连化物所作为国家战略科技力量,对“双碳”目标高度重视,从能源系统顶层设计角度出发,从化石能源清洁高效开发利用与耦合替代、可再生能源多能互补与规模应用、低碳化多能融合与区域示范等角度提出能源科技发展的总体思路[2]图 1)。

图 1 能源科技发展的总体思路[2] Figure 1 General idea of energy technology development[2]

发挥国家体制优势和中国科学院建制化联合优势,结合我国资源禀赋特点,在能源生产与转化利用等环节,突破高效催化、低碳制氢、规模储能等一批战略核心技术,抢占能源技术战略制高点,促进整个能源系统全生命周期的高效运转和生态循环。一是以合成气/甲醇转化等关键技术突破为基础,重点发展与石油化工原料、钢铁尾气等耦合新技术,大幅度降低过程能耗,减少碳排放,促进石化基础产品(如烯烃、芳烃、含氧化合物等)生产技术升级换代和能源化工行业协调发展。二是以水/风/光/地热/生物质等可再生能源大规模产电制氢、氢储运、先进燃料电池等关键技术突破为基础,以氢为纽带促进多种清洁能源转化过程的耦合及二氧化碳减排和资源化利用;同时,以大规模储能、新型能源载体、核能高效热利用等关键技术突破为基础,促进储能技术与火电、可再生电等新能源融合,以及清洁能源多能互补与高效利用。三是在关键技术突破的基础上,围绕甲醇、绿氢、储能等关键技术节点,结合化石能源清洁利用与可再生能源规模应用,在典型区域推进低碳化多能融合区域示范,为构建低碳互补、多能融合的新能源体系提供系统性解决方案。构建新的能源体系,不仅需要综合考虑物质与热的相互关系,思考化石能源的物质属性,还需以新思维审视传统能源生产与利用过程重塑的可能性及关键所在,促进工业结构的全面升级。

2.2 凝心聚力,突破变革性洁净能源关键技术

针对我国能源发展面临的问题,基于能源科技发展思路的战略构想,在中国科学院支持下,大连化物所联合院内能源领域优势力量牵头组建了中国科学院洁净能源创新研究院(以下简称“洁净能源创新院”),并牵头组织实施了中国科学院战略性先导科技专项(A类)“变革性洁净能源关键技术与示范”(以下简称“洁净能源先导专项”),以支撑我国从传统的化石能源为主的能源体系转变为以可再生能源为主导、多能互补的能源体系,进而促进我国能源及相关工业结构的全面升级。大连化物所依托洁净能源创新院的平台,以洁净能源先导专项为抓手,在百万吨煤炭高值转化、百万吨煤炭清洁燃烧、百兆瓦大规模储能示范、百分之百可再生集成示范、低碳化多能融合战略五大领域实现国际引领;通过突破变革性洁净能源关键技术,实现化石能源/可再生能源/核能的融合发展。截至2020年底,洁净能源先导专项阶段性成果显著,累计突破55项关键技术,落实企业合同64个;其中,29套工业示范装置开工建设,带动超千亿元投资。

“十四五”期间,大连化物所将继续从能源系统顶层设计角度出发,进行近中远期战略布局,聚焦“双碳”目标,加强能源战略研究,顶层设计碳中和能源科技发展路径;聚焦能源转化过程的基础科学与前沿,加强催化基础研究和颠覆性技术突破;开发以合成气/甲醇、氢能、储能为纽带的多种能源优势互补,耦合利用关键技术,促进煤炭、石油、化工和钢铁等行业互补融合,促进氢在化工、冶金、交通等行业的低碳化应用,推动区域低碳能源体系构建。

2.3 “以点带面”,开展典型区域多能融合示范

考虑到国家能源新体系构建的复杂性、挑战性、长期性和地区差异,大连化物所重点关注陕西、山东、河南等典型区域,联合洁净能源创新院共建单位统筹部署多能融合相关技术在典型区域先行先试,促进技术迭代,积累经验,“以点带面”推动“双碳”目标下我国能源新体系构建。

大连化物所在陕西榆林围绕3条主线,打造先进储能、氢能综合示范、氢与煤化工融合三大平台,形成覆盖原始创新、实验室小试、中试示范、重大成果企业化运营的完整孵化链条,率先建成煤化工与石油化工、煤化工与可再生能源等深度融合的多能融合能源示范体系;通过可再生能源多能互补与规模应用示范、化石能源清洁高效利用与耦合替代示范、低碳化智能化多能融合示范、煤化工产业碳足迹的研究和示范等新技术系统化集中示范,促进区域内各能源品种的清洁融合利用。引导企业、地方政府等社会优势力量参与,共同打造区域级现代能源体系雏形,为国家探索一条可复制、可推广的适用于能源富集地区可持续发展的多能融合创新技术体系和发展模式。

3 发挥中国科学院“国家队”优势,抢占科技制高点

推动国家“双碳”目标的实现,不仅要提出新理念、新技术,还要以人为本,打造一支能充分体现国家意志、有效满足国家需求、代表国家最高水平的国家战略科技人才队伍。大连化物所秉承优良的传统,从推动“双碳”目标实现的全局思考,既要完成大工业示范、大科学装置等硬件设施的建设,又要从党建、学科规划、人才建设、成果转化等全方位和多角度推动“软实力”的建设,软硬结合,强化国家战略科技力量对高水平科技自立自强的支撑。

3.1 强化党建引领,发扬创新文化精神

大连化物所以“围绕创新、服务创新、促进创新”为目标,以“四个强化”为工作举措,努力构建并完善与研究所科技创新工作相适应的党建与创新文化工作体系。①进一步强化政治功能。不断加强党对科技创新工作的领导,党委班子会同行政班子一起共同做好研究所“十四五”期间各项工作。②进一步强化思想引领作用,落实意识形态责任制要求。系统谋划开展“一所一人一事”等典型宣传活动。精心设计载体活动,积极引导广大科研人员心系“国家事”、肩扛“国家责”。③进一步强化党的组织和党员队伍建设。加强党组织标准化规范化建设,不断提升基层党组织凝聚力、战斗力。④进一步强化创新文化建设。深入挖掘蕴含在研究所发展历史中的精神内涵,持续打造并优化具有大连化物所鲜明特色的文化品牌。持续深入抓好传承老科学家精神和弘扬新时代科学家精神工作,进一步发扬光大“锐意创新,协力攻坚,严谨治学,追求一流”的大连化物所精神。

3.2 组建“集团军”,顶层规划筑学科“长板”

当今世界正面临百年未有之大变局,大连化物所坚持“任务带学科”的传统,围绕国家战略需求及研究所科技规划布局,组建能源领域“集团军”,发挥团队作战优势,加紧顶层规划,在原有优势学科基础上打造学科“长板”,抢占核心科技战略制高点。

关键核心技术攻关及系统性集成创新以“集团军”为主导,探索“聚可合力攻关”的模式,改变分散的首席研究员(PI)组织方式,加强组群建设,集中优势力量联合攻关,切实保障重大成果产出。同时,加强对学术领军人物和人才团队的培养,进一步提升研究所综合创新能力。大连化物所力求通过对学科结构的调整和关键技术攻关团队的建设,促进基础研究处于国际科学前沿位置,全力抢占前沿核心科技领域的战略制高点和关键技术控制权,在基础研究和应用研究两方面为我国实现科技强国战略贡献力量。

3.3 以人为本,构建特色科技人才体系

人才是科技创新的主体。构建合适的科技人才体系,是实现高水平科技自立自强,促进研究所科技创新能力提升的根本要求和保障。大连化物所坚持全方位培养、用好人才。①依托大连化物所国家级科研机构战略科技力量主力军,通过洁净能源创新院、全国重点实验室、中国科学院重点实验室、大连先进光源及大连英歌石科学城等科技创新平台高质量发展与建设,为人才和科研团队提供一流事业平台。②深入实施人才引进培养系统工程,形成了覆盖基础前沿、应用研究和重大任务领域,谱系不同层次、不同类型人才的“全链条”人才体系,为各类优秀人才提供良好的人才政策支持,打造一批结构合理、素质优良的高水平人才队伍。③营造合作共赢的科技创新文化,坚持基础研究与应用研究相互融合,鼓励、支持基础研究和应用研究团队“强强联合”,促进基础研究成果向产业化阶段迈进。

3.4 助力东北振兴,全链条布局科技成果转化

促进重大科技成果产业化应用是大连化物所满足国家重大战略需求和服务区域经济发展的重要体现。大连化物所进一步实施以大型骨干企业为牵引,聚焦重大技术突破的成果转化战略。围绕科技战略布局结合区域发展需求,分析各种能源技术的特点,积极构建多能融合新产业,促进能源化工与钢铁行业融合发展及石化行业精细化发展。同时,加强知识产权运营和保护,推动中国(大连)知识产权保护中心、国家级洁净能源知识产权运营中心建设,提升技术与创新支持中心(TISC)服务能力和影响力。积极争创国家技术创新中心、国家产业创新中心等各类国家级科技平台,打造技术创新新高地。此外,大连化物所充分利用和引导金融资本,全链条、全方位支持科技成果转化,形成资本助力产业,产业反哺科研的循环体系。

4 总结与展望

七十余载风雨兼程,岁月沧桑砥砺。大连化物所始终秉承“国之所需,科研所向”的初心,形成基础研究与应用研究融合并重,任务带学科、学科促发展的科研特色;聚焦世界科技前沿,顶层谋划战略布局,围绕“四个面向”,取得了一系列意义重大的原创性成果,在国民经济与国家安全领域发挥着重要作用。

浪潮奔涌,驭势者赢。习近平总书记指出,科技创新成为国际战略博弈的主要战场,围绕科技制高点的竞争空前激烈。时代在召唤,我们站在“两个一百年”奋斗目标历史交汇的关键节点,当认清“国家队”“国家人”的光荣身份,深刻领悟中国科学院的立院之本与前进方向,树立完成“双碳”新使命的信念,踏上打造原始创新策源地的新征程,不负国家与人民的殷切嘱托与期待,以创新为内核驱动科技高水平自立自强,用报国赤子心助力实现民族复兴的宏图伟志!

参考文献
[1]
中国科学院大连化学物理研究所. 光辉的历程(Ⅱ)——大连化物所砥砺前行七十周年. 北京: 科学出版社, 2019.
[2]
肖宇, 彭子龙, 刘中民, 等. 科技创新助力构建国家能源新体系. 中国科学院院刊, 2020, 35(4): 385-391.