（1）光热转换过程强化与中高温太阳能热利用装备技术
本方向围绕中高温太阳能热利用的关键部件集热器及其支架设计与制造问题，以强化光热转换效率为目标，开展如下研究工作：
针对集热器的玻璃/金属焊接问题，通过宏微观试验和数值模拟，研究玻璃/金属焊接技术，强化焊接接头质量，建立焊接接头微观组织与焊接接头宏观力学性能之间的关系，提出玻璃/金属焊接接头疲劳寿命的预测方法；
针对抛物槽式聚光集热系统能流密度均匀性和聚光精度问题，设计新型集热器支架结构形式，研究流/固/光/热四场耦合作用下的集热器力学行为和光学特征，采用现代优化设计理论和方法，开展多场耦合条件下的集热器的拓扑优化和性能优化研究，强化太阳能热利用效率。
（2）生物质气化过程强化与新型太阳能生物质能联合供能系统
本方向围绕太阳能热利用过程品位低、不连续等问题，以及生物质能利用过程的高度分散和低能量密度问题，以太阳能中高温热利用技术和固定床生物质热化学转化技术为基础，构建太阳能、生物质能耦合供能系统平台，提供热、电和冷，实现能量来源的低成本、规模化、无污染和可再生化，促进新能源技术和装备的研究、示范和推广应用。
低成本聚光型太阳能中高温集热系统研究。开发新型槽式高温直通式太阳能集热器（DSG, Direct Steam Generation），创新并拥有自主知识产权的新型太阳能高温集热器，进一步降低太阳能高温集热管的造价，提高工作可靠性，并降低聚光系统的跟踪精度要求。研究热板型集热器金属表面选择性吸收涂层的吸热特性及稳定性；采用波形膨胀节及口伐真空钎焊技术，通过膨胀节刚度和强度的优化设计，解决直通式双层玻璃管封装过程的热胀冷缩，以及工作时因内外管温差引起的失效、开裂问题；研究该新型槽式高温直通式太阳能集热器的集热特性和集热效率，获得集热器优化设计的参数。研究简洁、可靠、低成本的集热单元大型槽式聚光型太阳能蒸汽单元的进水及蒸汽汇集技术。从非成像低聚焦度的聚光器到集热器的辐射、传热效率的理论分析及优化设计。
生物质气燃气蒸汽系统研制及强化。针对传统的固定床气化过程容易烧穿和搭桥，导致气化过程不稳定的难题，开展新型“反烧式”生物质固定床热化学转化过程研究：设计多段“反烧式”固定床气化炉，研究气化炉的结构和气化反应动力学性能的耦合机制，揭示“反烧式”气化过程的气化机理，实现低成本、高效、稳定的气化过程；对固定床生物质颗粒堆积模型及其气体流动阻力规律进行研究，获得固定床气化炉放大设计的准数关联式。揭示低热值生物质气燃烧过程的规律，开发多喷管低热值生物质气燃烧器，提高燃烧过程的稳态、动态及安全特性。
生物质热化学转化合成化学品。开展多段“反烧式”固定床气化炉裂解、气化机理及过程研究；开发生物质燃气耦合物理和化学过程的低成本、高效率脱除焦油工艺及装备，研究焦油深度脱除机理；生物质燃气气体成分变换及调配比例过程热力学和动力学规律；生物质燃气低温催化合成甲醇（二甲醚）等化学品过程研究。
低成本CPC聚光型太阳能中低温热利用系统研究。拟将热管传热技术与真空管技术相结合，并和小型CPC（复合抛物面聚焦）聚光技术相耦合，解决太阳能中低温应用过程的低效率和易“爆管”的局限性：重点解决热管、全玻璃真空管和导热介质的高效耦合和封接，研究其稳态和动态传热特性；小型CPC的设计、优化和低成本跟踪特性，揭示其与热管真空管集热器的高效集成规律。
太阳能高温热化学循环制氢过程研究。太阳能高温热化学循环制氢成本低，过程清洁无污染，是太阳能高温热利用和氢能开发的有效结合点：设计太阳能高温热化学循环制氢氧化物反应物体系及循环过程；针对氧化物反应体系，开发高效均匀吸热的腔式太阳能热化学循环反应器，揭示反应器高温集热、传热规律，优化反应器的结构设计；研制太阳能高温热化学循环制氢反应器，对高温条件下的耦合传热、传质和反应特性进行研究，揭示热化学制氢反应过程热力学、动力学规律及分离规律。
聚光型太阳能、生物质能耦合利用系统。结合太阳能、生物质能耦合供能系统的运行机制，建立系统的结构框架，给出能耗数据获取及传输的规律，设计和实现数据监测、数据分析与数据维护管理，达到优化运行太阳能、生物质能耦合供能系统的目的。
（3）风电转换过程强化与风力发电系统叶片设计制造技术
本方向围绕风电转换过程中的关键部件―风电叶片，以强化风电转换效率为目标，围绕大型风电叶片设计与研发等战略性课题，重点突破风电叶片设计与研发的关键技术，努力形成自主知识产权的2.5MW以上风电叶片设计技术。将开展如下研究工作：
以轻量化为目标，研究开发新型复合材料叶片的设计与制作工艺，具体内容包括：高弹模玻璃纤维设计和成型工艺研究、高弹模玻璃纤维力学性能以及耐热、耐酸测试技术研究。
针对风电叶片翼型设计，建立风电叶片气动性能的计算模型，研究利用有限元软件对大型叶片进行强度校核分析的方法和具有复杂气动外形和内部铺层结构的复合材料叶片建模方法，对叶片的结构铺层设计方法进行研究，建立大型叶片初步结构和气动弹性优化设计的理论方法。研究叶片空气动力学数值模拟方法，开发大型风电叶片低速实验风洞。
