碳中和科学技术研究中心
研究方向
碳中和科学技术研究中心研究团队，长期从事能源动力与电气自动化学科中的关键科学问题的研究，在制冷及低温工程、电网供需互动、电力信息物理系统、清洁低碳能源、新能源及储能、热科学基础研究等方向积累了丰硕的研究成果。团队近5年牵头主持了4项国家重点研发计划项目、1项国家重大项目课题、1项两机专项、4项173重点项目/课题/基金/工程、空间站科学应用项目、人才项目、青年基金、横向项目等，共获批项目经费超1.5亿元。创建了广东省教育厅智慧能源重点实验室。作为“国防七子”高校首次获得月球科研样品500 mg，为实现月面基地建设提供重要技术。以第一/通讯作者发表中科院一区及以上高水平论文累计百余篇，授权发明专利72项，获得省部级及以上奖励10项。
团队每年招收硕士研究生、博士研究生，欢迎电气工程、能源动力、控制科学、计算机科学、信息安全等专业方向以及有交叉学科背景的学生咨询、申请、加入碳中和科学技术研究中心课题组！
团队的主要研究方向为：
（1）前沿制冷与低温中的低碳技术
该方向长期围绕新型固态制冷-磁制冷技术，开展了从“材料-器件-系统”的全链条研究工作取得的主要科技成就，研制出一系列极低温、低温、室温磁制冷样机，新型磁制冷机性能达到了产业化测评标准，打通了磁制冷从基础研究到技术开发到产业初期应用的全过程。
（2）新能源转化及储能技术研究
该方向长期从事新能源开发、能源高效利用及储能技术等方面的研究，围绕极具潜力的新型超临界二氧化碳循环，钒电池储能系统，复杂系统能量管理及动态调控优化，分布式多能源系统综合管理、优化与协调控制等技术，开展了从基础理论到实际应用的全方位工作。
图1 高性能复合储热材料与高效率储热系统
（3）碳捕集、利用与封存（CCUS）
该方向长期从事化石能源利用中的脱碳与多能互补关键技术研究，围绕能源清洁低碳化利用与转换、碳减排与转化利用开展科研攻关，从材料开发-装置研制-系统集成开展全链条技术研究，推动CO2捕集和利用技术，可再生能源与化石能源互补利用技术产业化落地，为碳中和目标实现提供关键技术支撑。
(a) 吨/天的煤-生物质热解气化示范装置
(b) 基于煤-生物质互补分级气化的低碳能源系统集成
图2 煤-生物质互补分级气化示范及系统集成
(b) 互萃取低温再生吸收剂开发
(b) CO2捕集小试装置 (c) CO2捕集系统集成
图3 CO2捕集吸收剂开发-装置研制-系统集成
（4）适应100%新能源的数据中心算冷电协同研究
随着AI算力的爆发式增长，预计“十五五”期间我国数据中心用电量增长将超过4倍，达到全社会用电量的5%以上。我国新能源资源丰富且开发水平高，低成本绿色电力将成为应对全球AI竞争的战略优势，因此，国家鼓励100%新能源直供数据中心。新能源强不确定性与高算力阶跃冲击造成系统供需失配，导致100%新能源直供数据中心的供用电系统面临前所未有的挑战。为应对上述挑战，团队开展100%新能源数据中心冷-电协同的环控系统直流化高效运行技术、数据中心算、冷、电、储等多资源调控与电网主动响应技术等。
图4 数据中心综合能源系统多能流耦合协同框架
（5）电力系统灵活资源调控及信息物理安全研究
风电、光伏等可再生能源大规模接入电网，其不确定性对电网的实时供需平衡带来挑战，为此，团队成员面向空调、电动汽车等可调资源，开展精细化建模、基线预测、灵活调节能力量化、集群控制、市场化运营机制、优化调度等研究，唤醒沉睡的需求侧可调资源，为电网安全稳定运行提供支撑。
图5 电力系统灵活资源硬件在环实时调控
此外，大量新能源、空调、电动汽车等设备接入电网依赖物联网进行远程监控，使得新型电力系统面临新的网络安全挑战。面对数量庞大且广泛互联的新能源设备，黑客会如何选择攻击目标？哪些新能源节点最值得优先保护？团队成员绕这一问题，从攻击者视角揭示新能源电网信息物理攻击威胁，从防御者视角识别系统中关键新能源节点，并提出面向新型电力系统的网络安全韧性增强框架。
图6 网络攻击风险在信息物理系统中的传播、检测与防御
（6）面向碳中和的量子隧穿纳米复合应变传感与结构健康监测
本研究方向面向“双碳”战略下重大基础设施与低碳装备长寿命、安全运行和低碳运维需求，聚焦量子隧穿效应赋能的纳米复合应变传感材料、柔性薄膜器件及其在结构健康监测中的应用，围绕碳纳米填料网络与聚合物基体界面调控、高重现性可控制造、宽频带/高稳定应变响应、多尺度传感机理建模以及湿度、温度、盐蚀等环境下的耐久性评价开展系统研究，发展能够实时感知结构微应变、损伤演化和服役状态的智能传感技术，并结合信号采集、特征提取与监测系统集成，推动其在基础设施、复合结构和能源交通装备中的应用。该方向以“精准感知-预测性维护-寿命延长-资源节约-碳减排”为主线，通过提升结构健康监测的可靠性和工程适用性，减少维修重建频次与材料能源消耗。
图7 量子隧穿纳米复合应变传感与结构健康监测
（7）极低温与量子基础及应用研究
该方向长期从事极低温环境下量子材料新奇物性基础与应用研究。未来将以极低温制冷技术为依托（包括稀释制冷技术和绝热去磁制冷技术），发展新一代极低温高精度扫描探针显微技术，结合光场、电场、磁场等原位调控手段，研究包括拓扑超导物态、新奇量子相变、非传统超导机理等量子科技领域重点基础前沿问题，为探索量子技术未来应有提供动力。
图8 极低温绝热去磁系统
团队成员
团队负责人：沈俊，国家高层次领军人才，北京理工大学机械与车辆学院教授、博士生导师。长期从事新型制冷与极低温技术的基础和应用研究，围绕最具潜力替代传统蒸气压缩制冷的全固态磁制冷技术，开展了“材料、关键技术和工程应用”的全链条研发工作。发明了高性能磁制冷材料，突破了基于多层结构磁工质的耦合制冷关键技术，研制出新型复合制冷装备，实现了磁制冷的工程应用，为磁制冷技术的创新发展做出了重要贡献。截至2025年，发表SCI论文270余篇，他引3500余次，获授权国家发明专利80余项，国际发明专利2项。2024年获何梁何利科学与技术创新奖，2021年获第三届科学探索奖，2020年获第十六届中国青年科技奖，2018年获第十四届中国青年女科学家奖，2017年获中国工程热物理学会“吴仲华优秀青年学者奖”。目前担任国际学术期刊The Innovation Energy执行主编，国际制冷学会低温专业委员会A1委员，中国稀土学会稀土磁制冷材料与技术专业委员会副主任委员，中国制冷学会低温专业委员会委员等。
团队成员：杨少华，北京理工大学（珠海）能源交通学域教授、博士生导师，国家高层次青年人才。长期从事智能电网规模化灵活资源调控、信息物理安全、数据中心算冷电协同、电能质量等相关领域研究工作，发表高水平学术论文40余篇，包括《中国科学》、The Innovation (Cell子刊，IF：39.5)、IEEE Trans. on Power Systems/Smart Grid/ Industrial Informatics, Applied Energy等。主持国家科技重大专项课题1项、基金委国家级人才项目1项、全国重点实验室开放基金（澳门地区）1项。一作身份获ESI热点论文 (Top1‰)1篇、ESI高被引论文 (Top1%)3篇、最佳论文奖2篇；相关研究成果获广东省科技进步一等奖1项。担任多本SCI期刊编委与客座主编。
团队成员：邹芳鑫，北京理工大学（珠海）能源交通学域副教授，主要研究方向为量子隧穿效应（quantum tunneling）以及量子隧穿效应赋能的应变传感技术（quantum tunneling-enabled strain sensing），以第一/通讯作者的身份在Advanced Science、Carbon、Composites Science and Technology等SCI期刊发表论文30余篇，研究获得国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、香港研究资助局、香港创新及科技基金的支持。英国注册工程师，美国物理学会会员，英国物理学会会员，英国皇家航空学会会员。
团队成员：梁嘉林，北京理工大学副教授，主要开展微纳流动传热研究及在芯片热控制、电池、可再生能源等方面的应用。主持国家自然科学基金、中国博士后、广东省自然科学基金等项目；参与其他国家级、省市级、企业等项目10余项。发表SCI论文20余篇，其中 ESI 高引论文3篇；申请及授权40余项专利，其中授权10项发明。多项专利开展成果转化工作，与企业合作开发热管理器件。获评深圳市优秀博士后、全国优秀创新创业博士后；获全国博士后创新创业大赛铜奖、粤港澳博士后创新创业大赛优胜奖。任国家自然科学基金通讯评议专家、广东省制冷学会热管理专委会会员、多个SCI期刊审稿人等。
团队成员：李娟，北京理工大学机械与车辆学院副教授，博士生导师。主要从事表界面低维材料与器件方向的前沿研究，研究领域涉及低温扫描探针技术、分子光电器件、纳米功能材料等。发表SCI/EI论文40余篇，以第一/通讯作者在Nature Communications、Journal of the American Chemical Society、ACS Nano、Small、Chemical Engineering Journal等国际知名期刊发表学术论文26篇，多篇封面与高被引文章，担任Nature Communications、ACS Nano、Small等期刊审稿人。
团队成员：卢兵，北京理工大学（珠海）能源交通学域助理教授，高级工程师，北京理工大学与加拿大滑铁卢大学联合培养博士，硕士生导师。主要研究方向包括面向智能汽车的数字路网关键技术、无人驾驶车辆的路径规划与轨迹跟踪控制、底盘线控化技术、底盘域控制等。已发表SCI/EI论文20余篇，授权专利5项，作为核心骨干参与国家级项目10余项，获第一届工信部创新创业大赛一等奖，第一届北汽绅宝杯创业大赛二等奖等。
团队成员：何松，北京理工大学（珠海）能源交通学域助理教授，主要研究领域为氢/氨能制储用、碳捕集利用以及碳中和能源系统集成研究。主持和参与国家重点研发计划课题、国家自然科学基金、广东省软科学计划以及企业合作项目等项目若干项。在The Innovation、Cell Reports Physical Science等国内外期刊累计发表论文50余篇，申请及授权发明专利累计20余项。担任Carbon Capture Science and Technology（IF=10.4）期刊学术编辑以及多个国际期刊青年编委。
团队成员：刘俊，北京理工大学机械与车辆学院助理研究员，硕士生导师。主要从事磁性功能材料和器件的设计和制备研究。主持基金委青年科学基金项目1项，参与国家重点研发计划、基金委联合基金等项目5项。在Mater. Today Phys.、Appl. Phys. Lett.、Script Mater. 、Chinese Phys. Lett.等国际学术期刊上发表SCI论文30余篇，申请国家发明专利8项。