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【科技日報】創(chuàng )新跨越 服務(wù)社會(huì )
——十年來(lái)中科院推動(dòng)自主創(chuàng )新回眸
10年來(lái)，中國科學(xué)院在加強基礎性、戰略性、前瞻性研究的同時(shí)，也加強了為國民經(jīng)濟主戰場(chǎng)的服務(wù)。
前瞻研究 跨越發(fā)展
隨著(zhù)改革開(kāi)放的深入，我國步入了加快轉變經(jīng)濟發(fā)展方式的關(guān)鍵時(shí)期。推動(dòng)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級、改變關(guān)鍵核心技術(shù)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(jìn)經(jīng)濟社會(huì )平穩較快發(fā)展等任務(wù)十分艱巨。這些都對科技提出更加迫切的需求。
中科院通過(guò)知識創(chuàng )新工程和“創(chuàng )新2020”，組織各研究所為經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展提供科技支撐。
在甘肅省白銀市國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區，有一座世界上獨一無(wú)二的變電站——世界首座超導變電站。在10余年的時(shí)間里，中科院電工研究所的科學(xué)家在先后研制成功系列高溫超導電力裝置的基礎上進(jìn)行集成創(chuàng )新，從而在世界上首次實(shí)現了超導變電站的并網(wǎng)運行。
在我國經(jīng)濟社會(huì )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(wǎng)的安全可靠性。中科院電工研究所瞄準國家經(jīng)濟建設主戰場(chǎng)的需求，在長(cháng)期積累的基礎上，將世界最先進(jìn)的高溫超導技術(shù)“嫁接”到電力技術(shù)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(shù)獲得重大突破。
科技是支撐社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展的基石。2002年，國家863計劃“高溫超導技術(shù)”專(zhuān)項正式啟動(dòng)，重點(diǎn)支持高溫超導材料及其在電力技術(shù)和電子學(xué)方面的應用研究，以期為我國未來(lái)電力產(chǎn)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(xué)家。他帶領(lǐng)的團隊，在2004年到2005年期間，先后研制出當時(shí)世界上并網(wǎng)運行的最長(cháng)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(wǎng)示范運行。這些設備的多種性能指標已達到國際先進(jìn)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(shí)現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。兩年后，他們又研制出世界第一臺高溫超導儲能系統并進(jìn)行了現場(chǎng)實(shí)驗：當電網(wǎng)中的電壓、頻率等出現波動(dòng)時(shí)，高溫超導儲能系統能夠對電壓和頻率進(jìn)行補償，從而確保用戶(hù)用到安全可靠的高質(zhì)量電力。2011年2月，在上述關(guān)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，并在甘肅省白銀市投入配電網(wǎng)的示范運行。
通過(guò)前瞻性的研究，讓科研成果及時(shí)轉化為生產(chǎn)力，使研究領(lǐng)域和相關(guān)產(chǎn)業(yè)部門(mén)實(shí)現跨越式發(fā)展，中科院償試出一條未曾走過(guò)的創(chuàng )新之路。
技術(shù)創(chuàng )新 服務(wù)經(jīng)濟
世人在描述中國經(jīng)濟30年的發(fā)展時(shí)常用“騰飛”一詞來(lái)形容。這種騰飛也為科技人員助力經(jīng)濟發(fā)展提供了足夠的空間。中科院自動(dòng)化研究所李澤飛研究員就在這騰飛中大顯身手。
多年來(lái)，我國成品油的生產(chǎn)，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(chē)間執行。由于這是基于操作者的經(jīng)驗而確定，方案存在著(zhù)很大的局限性；此外，油品中辛烷值的波動(dòng)性以及組分油調和比率與產(chǎn)品質(zhì)量之間的非線(xiàn)性關(guān)系也增加了控制產(chǎn)品質(zhì)量的難度。因此，人工調和方法很難一次就生產(chǎn)出合格的汽油，而是必須經(jīng)過(guò)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(lǐng)他的團隊開(kāi)始研發(fā)“汽油油品在線(xiàn)優(yōu)化調和”技術(shù)。他們結合我國煉油企業(yè)生產(chǎn)現狀，對汽油自動(dòng)調和操作所涉及的調和規則、生產(chǎn)計劃、調和排產(chǎn)、在線(xiàn)優(yōu)化調合、控制等一系列技術(shù)進(jìn)行研究。歷經(jīng)5年時(shí)間，李澤飛團隊建立了一套適合我國煉油廠(chǎng)組分情況的汽油調和規則，研制出適合我國煉油企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的優(yōu)化算法，開(kāi)發(fā)出符合我國煉油企業(yè)工藝流程特點(diǎn)的汽油在線(xiàn)優(yōu)化軟件系統，提出了適合我國國情的汽油自動(dòng)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(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現了一次調和成功率100%，徹底改變了石油石化企業(yè)油品調和的技術(shù)手段，使汽油生產(chǎn)環(huán)節實(shí)現效益最大化。2008年4月，以吳宏鑫院士為主任的鑒定委員會(huì )對此項技術(shù)進(jìn)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(jìn)水平。
汽油油品在線(xiàn)優(yōu)化調和技術(shù)能為企業(yè)“賺”多少錢(qián)？中國石油天然氣股份有限公司大慶石化分公司的的數據顯示，采用這項技術(shù)，2006年增加收入1531.4萬(wàn)元，2007年1420.3萬(wàn)元，2008年1395.6萬(wàn)元。項目總投資2664萬(wàn)元，僅1年10零10個(gè)月就收回投資。而來(lái)自中石化北京燕山分公司儲運一廠(chǎng)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(shù)，累計為企業(yè)創(chuàng )造經(jīng)濟效益7896.1萬(wàn)元，年均為3267.4萬(wàn)元。
在中科院類(lèi)似李澤飛團隊的成果還有很多。他們在改變我國經(jīng)濟技術(shù)含量的同時(shí)，也在改變著(zhù)中科院人的觀(guān)念。假如放到10年以前，一位科研人員為企業(yè)技術(shù)進(jìn)步做出了重大貢獻，中科院的不少人往往會(huì )認為這不算什么，它比在《自然》、《科學(xué)》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。但是現在，中科院人逐步地改變了觀(guān)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(gè)人不超過(guò)10個(gè)）中，就有不少服務(wù)于國家經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的技術(shù)創(chuàng )新項目獲獎。比如，中科院福建物質(zhì)結構研究所的萬(wàn)噸級“煤制乙二醇”技術(shù)攻關(guān)研究，中科院金屬研究所的可視化鑄鍛技術(shù)研究開(kāi)發(fā)等。這些技術(shù)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。
注重戰略 立足前瞻
對于中科院大連化學(xué)物理研究所副所長(cháng)劉中民來(lái)說(shuō)，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(chǎn)權的世界首套甲醇制烯烴工業(yè)裝置（年產(chǎn)60萬(wàn)噸烯烴）在包頭投料試車(chē)一次成功。一周內已經(jīng)生產(chǎn)出合格的聚烯烴產(chǎn)品，甲醇轉化率和烯烴選擇性達到或超過(guò)了設計指標。劉中民團隊中的不少人激動(dòng)得抱頭哭泣。
烯烴是石油化工的基本原料，下游產(chǎn)品是聚烯烴塑料制品，用途廣泛。烯烴工業(yè)的規模是國家經(jīng)濟發(fā)達程度的一項標志。由于我國石油資源不多，烯烴產(chǎn)品供需矛盾突出，因而開(kāi)辟烯烴生產(chǎn)的新資源路線(xiàn)是一項長(cháng)期的挑戰。
天然氣或煤經(jīng)由甲醇制取烯烴的路線(xiàn)中，前半段天然氣或煤經(jīng)合成氣生產(chǎn)甲醇的技術(shù)日臻成熟，而后半段經(jīng)甲醇制取烯烴則是技術(shù)瓶頸，也是新技術(shù)路線(xiàn)的核心。
從2004年起，劉忠民團隊與合作單位聯(lián)合開(kāi)發(fā)甲醇制烯烴，先后完成了1.5萬(wàn)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(shù)放大，以及催化劑工業(yè)化生產(chǎn)等環(huán)節的相關(guān)基礎理論和實(shí)踐的研究，并在陜西陜化集團公司化肥廠(chǎng)建成了世界上首套萬(wàn)噸級甲醇進(jìn)料規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(jìn)入工業(yè)性示范運轉。在整個(gè)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場(chǎng)奮戰了8個(gè)多月，其中十幾個(gè)人長(cháng)期堅守在那里，每天都到現場(chǎng)和操作人員、技術(shù)人員一起觀(guān)察試驗運行情況，發(fā)現問(wèn)題及時(shí)解決。2006年，甲醇制取低碳烯烴工業(yè)試驗項目技術(shù)成果通過(guò)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(chē)一次成功，這標志著(zhù)我國煤制烯烴新興產(chǎn)業(yè)取得了里程碑式的進(jìn)展，奠定了我國在世界煤基烯烴工業(yè)化產(chǎn)業(yè)中的領(lǐng)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略技術(shù)研究，正是中科院近年來(lái)大力倡導和推動(dòng)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(wèn)題，走通理論路線(xiàn)；戰略性——它不是拘泥于個(gè)別企業(yè)的、局部的一般技術(shù)，而是對于中華民族發(fā)展具有戰略意義的技術(shù)；前瞻性——甲醇制烯烴30年前開(kāi)始研究時(shí)，石油還很便宜，其中也曾經(jīng)歷過(guò)石油幾美元一桶的時(shí)代，在當時(shí)很難看到這項技術(shù)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(wú)古人的技術(shù)，也袒露了中國科學(xué)家“先天下之憂(yōu)而憂(yōu)”的高尚情操。
據此，我們不難理解甲醇制烯烴工業(yè)裝置成功時(shí)為什么研究人員激動(dòng)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(xué)院杰出科技成就獎”了。因為它體現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(lǐng)我國科技創(chuàng )新跨越的“火車(chē)頭”。
（原載于《科技日報》 2012-11-07 05版）
