超临界二氧化碳（S-CO₂）循环发电技术因其自身的技术优势成为热力发电领域一项具有划时代意义的重大变革性前沿技术，由于十分苛刻的工作环境，S-CO₂易造成设备材料腐蚀。为确保S-CO₂系统安全有效地运行，首先介绍了S-CO₂布雷顿循环系统工质运行参数范围以及系统关键设备候选材料，其次综述了目前有关金属材料在S-CO₂环境中的腐蚀行为研究现状，然后详细阐述了S-CO₂环境下的腐蚀机理，归纳了温度、压力、杂质、流速以及材料成分对S-CO₂腐蚀过程的影响，同时介绍了S-CO₂腐蚀防控技术的研究进展，最后进行了总结并指出了现有研究的不足及未来研究的主要方向，为我国S-CO₂循环系统的安全运行提供科学依据。

长期以来，火电机组蒸汽侧的氧化皮问题是导致锅炉堵管、爆管等事故的主要安全隐患，尤其是随着先进超超临界火电技术的发展，更高蒸汽参数下火电机组面临的氧化皮问题将更加严峻。高温涂层技术为解决这一问题开辟了新的方法和思路，不仅能够满足苛刻服役环境下耐热钢对抗高温蒸汽氧化性能的需求，还可释放耐热钢因抗氧化不足而降档使用的温限，在能源系统领域中具有巨大的应用潜能。简述了欧盟、美国及国内的多个超（超）临界火电机组通流部件抗蒸汽氧化涂层技术的研发计划，重点综述了当前抗蒸汽氧化涂层设计策略及使役性能研究进展，提出了制约铝化物涂层在火电机组规模化应用的基础研究和工程应用问题，展望了高温铝化物涂层技术服役于超超临界电站锅炉复杂材质耐热钢管的应用前景。

对运行14年后因裂纹和非金属夹杂物而被更换的13MnNiMoR钢制电站锅炉汽包下降管接管座进行解剖，通过化学成分分析、力学性能检测、显微组织和缺陷形貌观察，分析非金属夹杂物服役过程中的行为及其影响。结果发现：服役载荷作用下，非金属夹杂物以自身开裂、界面与基体分离或端部形成孔洞等方式成为裂纹源和产生微裂纹，微裂纹相互聚合而形成宏观裂纹；对服役后的材料进行拉伸、冲击试验时，无夹杂物区域呈塑性开裂和扩展，而存在非金属夹杂物的区域，裂纹以非金属夹杂物形核，并以脆性模式开裂和扩展，导致材料的强度和塑韧性较服役前显著降低。

奥氏体钢在锅炉关键部位服役过程中面临烟气/煤灰腐蚀+应力协同作用的挑战，存在一定的安全隐患。在静态空气及烟气/煤灰腐蚀环境下，通过模拟实验台对Super 304H钢进行温度为650 ℃、应力为200~300 MPa的持久实验，研究腐蚀环境对其持久性能及组织演变的影响。结果表明：相较于空气环境，腐蚀条件下Super 304H钢持久寿命下降幅度可达83%，且随着持久应力的降低合金寿命下降更明显；烟气/煤灰腐蚀导致合金表面连续的腐蚀产物出现开裂、剥落，基体发生内硫化，在拉应力的共同作用下试样内部出现沿晶开裂等蠕变损伤；基体表面由于合金元素的损失，在高温下发生再结晶，并在实验结束后发生马氏体转变，腐蚀-应力环境中合金表面腐蚀产物的开裂、剥落，内硫化物的形成，表层再结晶细晶区的增厚和晶界损伤的加剧共同促进了Super 304H钢的持久断裂。烟气/煤灰腐蚀环境通过影响Super 304H钢腐蚀过程，恶化合金基体组织影响其持久性能。

通过在500 ℃不同时间的静态腐蚀实验，研究了316L不锈钢和347不锈钢在Solar Salt （60%NaNO₃+40%KNO₃）中的腐蚀行为。通过跟踪2种不锈钢的质量变化，得到了这2种不锈钢的腐蚀动力学曲线。利用XRD和ICP-MS对熔盐物相和组分变化进行分析，利用XRD、SEM/EDS对不锈钢表面腐蚀产物物相、形貌和元素成分进行分析，最后结合熔盐与不锈钢二者的变化，分别讨论了316L和347不锈钢在Solar Salt中的相关腐蚀机理。腐蚀动力学曲线表明，316L和347不锈钢在500 ℃ Solar Salt中均表现为腐蚀增重，随着腐蚀时间推进，316L不锈钢的增重呈现先增大后减小的趋势，347不锈钢的增重则一直增大。SEM/EDS的结果表明，347不锈钢更容易被氧化，同时347不锈钢中的Cr元素易发生溶出，相比之下，316L不锈钢在Solar Salt中的稳定性更好，即316L不锈钢的耐腐蚀性更强。

为构建以新能源为主体的新型电力系统，近年来火电机组频繁参与调峰，导致管道焊缝开裂失效事故时有发生。针对某电厂燃气-蒸汽联合循环机组中压旁路阀后管道与凝汽器罩壳交汇处两侧焊缝及消音器管道开孔区域频繁开裂的问题，建立了中压旁路管道整体计算模型，采用有限元法研究中压旁路阀后管道至凝汽器消音器管道的热传导过程，对比了正常工况、调峰工况的热应力分布情况，获得正常工况下管道一次应力、二次应力分布及各节点的位移、荷载。对比结果表明，在调峰工况下，因喷嘴雾化效果差造成蒸汽中带水严重，旁路阀后管道至凝汽器消音器管道温差较大及减温水的反复投停是造成焊缝及开孔区域热疲劳断裂的主要原因。

针对铸铝金具结构的复杂化，传统无损检测技术已不能满足不规则形状铸铝金具现场快速检测的需求，提出一种基于柔性阵列探头的相控阵超声检测方法。首先给出用于柔性阵列探头的相控阵超声动态聚焦算法，分析CIVA无损仿真平台的基础仿真理论；其次基于CIVA无损仿真平台验证动态聚焦算法实现声束的偏转与聚焦，并通过仿真对柔性相控阵超声探头进行参数优化；最后通过对典型铸铝金具进行检测，验证方法的有效性和可行性。结果表明，对于不规则形状的铸铝金具，基于柔性阵列探头的相控阵超声检测可满足其出厂检测和现场在役快速检测的需求。

再压缩二氧化碳布雷顿循环具有结构简单、循环效率高的优点。然而，再压缩循环应用于燃煤电站时面临锅炉压降大、冷却壁温高和余热利用难的问题。部分冷却二氧化碳循环凭借其本身的循环特点，在与燃煤锅炉集成时可有效缓解以上问题。利用MATLAB软件编写了600 MW部分冷却二氧化碳循环燃煤发电系统的热力计算程序。首先研究了单一参数变化时系统循环效率的变化情况。结果表明：主压缩机入口压力和温度在临界点附近约7.8 MPa/ 32 ℃时循环效率达到最大值；预压缩机工作在临界点附近时系统效率突降；分流系数和再热压力分别在0.35和17 MPa时系统效率达到最高。随后，应用粒子群算法对部分冷却循环进行参数优化，结果表明部分冷却循环在合适的设计参数条件下，可以实现接近于再压缩循环的效率。相比于再压缩循环，部分冷却循环的质量流量下降了17.46%，锅炉入口温度从462.45 ℃降低到429.39 ℃。

肖克利-奎伊瑟（SQ）极限为常规半导体光伏器件的效率设置了上限。热光伏系统（由热源、光谱选择性辐射器和低禁带光伏电池组成）可以作为一种替代方案，以突破这一理论效率的限制。为提高热光伏系统的发电效率，基于超材料设计了一个多层十字架结构的辐射器，对其几何尺寸优化后，该辐射器展示出良好的窄带发射光谱。这既减少了光伏电池禁带以下的低能光子损失，又避免了高能光子被吸收后加剧晶格振动而造成热损失。将该辐射器用于热光伏系统可以实现与禁带能量为0.6 eV的In_0.69Ga_0.31As电池完美匹配。通过对该辐射器与光伏电池联用系统的详细理论计算得到：在1 117 ℃下可以实现发电效率突破SQ极限（41%）；并且随着辐射器温度升高，发电效率会进一步提高，在2 000 K时电池输出效率高达46.75%；此外，该窄带辐射器在0°~60°内具有良好的角度不敏感性以及极化不敏感性。

为降低燃料采购成本，某电厂拟掺烧石炭3500和神混4500等低热值的经济性煤种。拟掺烧煤种的煤质特性偏离现燃用煤种，影响了锅炉运行的安全性、经济性和环保性。本文通过煤质化验分析、试验室试验、理论分析计算、现场制粉系统优化试验、经济煤掺烧试验和运行参数优化试验等方法，对锅炉经济性煤种掺烧技术进行了系统性研究。研究结果显示：石炭3500可磨度偏低，磨损特性严重，与制粉系统及锅炉适应性差，且掺烧后机组综合供电成本上升；神混4500燃料特性与电厂主力煤种接近，大比例掺烧时锅炉运行性能良好，机组综合供电成本下降，经济效益显著；电厂可将神混4500确定为长期掺烧的经济性煤种。本研究可为有类似掺烧需求的电厂提供借鉴和参考。

为了实现对余热锅炉的状态监测，保证余热锅炉的健康运行，使用余热锅炉健康运行时的数据并结合主成分分析（PCA）、麻雀搜索算法（SSA）、长短期记忆网络（LSTM）3种方法建立余热锅炉三压力级主蒸汽温度和压力预测模型。使用PCA将模型输入参数从22维降到9维，并以再热蒸汽温度预测模型为例进行分析，发现经PCA降维的模型与未经PCA降维的模型相比缩减了11.3%的超参数寻优时间。使用SSA对LSTM超参数寻优之后分别建立6个主蒸汽温度、压力预测模型，与未使用SSA的模型相比，这些模型的决定系数有了显著的提升，平均绝对误差与均方根误差有了显著的下降。因此基于PCA-SSA-LSTM的余热锅炉状态监测模型训练时间短，预测精度高，同时该模型给燃气轮机联合循环电厂余热锅炉的故障监测与诊断提供了理论依据和技术支持。

根据GB/T 10184—2015，构建了高炉煤气锅炉炉效计算模型，分析了高炉煤气锅炉炉效计算方法。结果表明：燃气基准的差异导致高炉煤气水分及低位发热量的计算方法不同，并列出了2种燃气基准下高炉煤气水分的计算方法及低位发热量的换算方法；提出了3种适用于高炉煤气锅炉的过量空气系数、实际烟气量及烟气中CO₂含量的求解方法，并提出了适用于含煤气加热器的高炉煤气锅炉排烟温度的修正方法；GB/T 10184—2015对部分公式的计算有待于进一步探讨，并可作适当修改。

为提高可再生能源的有效利用和冷热电联供系统的综合性能，在天然气冷热电联供系统中引入光伏电池、风力发电、地源热泵和储能单元，构建一种耦合可再生能源的天然气冷热电联供（wind-solar-storage and heat pump, combined cooling, heating and power，WSSH-CCHP）系统，利用层次分析法（analytic hierarchy process，AHP）建立考虑能效、经济及环境性能的综合评价指标，采用混合整数线性规划（mixed integer linear programming，MILP）算法，对该系统进行设备选型、容量配置及运行策略协同优化，以分供系统（separate production，SP）为参照系统，以济南市某能源中心为例，分析该系统集成优化效果及其运行特性。研究结果表明，该系统的综合指标优化结果相比SP系统提高37.8%，具有较好的综合性能，为耦合风光储及热泵天然气CCHP系统的发展及其集成优化与运行特性研究提供了参考。

在“双碳”目标背景下，环保要求日益严格，甲醇作为公认的高效清洁低碳燃料越来越受到重视。为分析甲醇用于锅炉燃料的可行性，建立了甲醇、煤、柴油、天然气作为锅炉燃料的综合性评价模型，通过层次分析法（analytic hierarchy process，AHP）、熵权法（entropy weight method，EWM），考虑节能性、环保性、经济性以及社会性4个指标，在各指标重要程度不同的5种情景下进行综合评价，得出以下结论：甲醇的节能性优于其他燃料，环保性及经济性与天然气相当，社会性方面仅次于煤，是柴油3.2倍、天然气的2.2倍；在重要性方面，环境因素第一，经济因素与节能因素其次，社会因素重要性最弱（情景3）；甲醇作为锅炉燃料的综合评价得分为0.318 6，与天然气（0.292 9）、煤（0.232 4）、柴油（0.156 1）相比具有较大优势。

针对火电厂选择性催化还原（selective catalytic reduction，SCR）烟气脱硝系统中，由于影响入口NO_x质量浓度因素过多及系统大迟延大惯性，导致入口NO_x质量浓度难以准确及时测量的问题，提出了利用最大相关-最小冗余算法（max-relevance and min-redundancy，mRMR）结合贝叶斯优化算法（Bayesian optimization，BO）优化Stacking集成模型的SCR烟气脱硝系统入口NO_x质量浓度动态软测量模型。针对动态NO_x生成过程中静态单一模型预测精度降低及辅助变量与入口NO_x质量浓度时间异步的问题，利用mRMR-BO结合模型进行辅助变量筛选，Copula熵（copula entropy，CE）确定辅助变量迟延，BO结合模型确定辅助变量阶次，将TCN及LASSO利用Stacking法集成，使用含有迟延时间及阶次信息的辅助变量构建动态Stacking集成软测量模型。仿真结果显示：集成模型较TCN及LASSO单一网络的均方根误差、平均绝对误差、平均绝对百分比误差最小；动态集成模型对比静态集成模型，预测精度更高，能够实现对入口NO_x质量浓度的准确软测量。

针对孤岛依赖传统化石能源供能引起的污染及碳排放高的问题，提出了一种考虑碳排放的孤岛综合能源系统多目标规划优化方法。在构建设备模型的基础上，考虑气候参数波动对可再生能源出力的影响，逐时模拟系统全年运行情况，以系统的生命周期成本及生命周期二氧化碳排放为优化目标，结合非支配排序遗传算法Ⅱ构建了孤岛综合能源系统多目标规划优化模型，采用加权平均算子对优化结果决策；以烟台某孤岛为例，分析了以典型日和全年逐时数据作为模型输入对规划结果的影响，探究了可再生能源设备投资变化和天然气价格以及风光装机和蓄电池容量对优化目标的影响，获得了不同目标权重下各设备的最优容量。结果表明，配置可再生能源及蓄电池可使生命周期二氧化碳排放降低26.95%~55.96%，但当生命周期二氧化碳排放权重由0.6增至1.0时，主要依赖增加蓄电池装机容量降低碳排放，生命周期成本增加210.13%，而生命周期二氧化碳排放仅降低8.59%。该孤岛综合能源系统规划方法为决策者在孤岛规划综合能源系统时权衡低碳成本和能源供应经济性提供了参考。

以某百万千瓦级核电半速汽轮发电机组为研究对象，采用转子动力学的专业分析软件ARMD，建立弹簧基础-轴承-转子的动力学模型，通过动力学计算获得轴系动力学特性，现场实测轴系临界转速与计算值吻合，验证了该计算模型的准确性。在此基础上计算了发电机密封瓦热不平衡导致的振动响应，发现其振动变化主要集中于发电机转子处，密封瓦动静摩擦仅是轴系振动波动问题的直接影响因素之一，而非根本原因。同时对不同运行状态下密封瓦油膜受力进行分析，发现轴向倾斜对密封瓦受力影响最大，因此机组在检修调整过程中应保证加工及安装工艺，严防密封瓦运行过程中出现轴向倾斜。

实际运行状态的干式空心电抗器在故障诊断时，减少故障误报率和漏报率是其研究的重点和难点。对此，提出基于加权朴素贝叶斯的干式空心电抗器状态评估方法。首先建立基于多物理场耦合的电抗器匝间短路故障仿真模型，并通过搭建电抗器运行试验平台验证了仿真方法的有效性；然后仿真和分析了多运行状态下电抗器电流幅值、电流谐波、阻抗角和热点温度等特征量变化规律，获取电抗器正常和已知故障样本集；最后提出基于多状态特征量的加权朴素贝叶斯电抗器状态评估方法。算例结果表明：该方法具有分类准确率高、训练样本少等优点，是电抗器运行状态识别和分类的有效方法。

动静压混合气体箔片止推轴承具有优良性能，但目前针对其研究报道较少。对此，提出了该轴承的模型，并针对其静态特性和流弹特性开展了数值研究。基于MATLAB软件建立了动静压混合气体箔片止推轴承静态特性的双向流固耦合数值预测方法。计算分析了不同转速、供气压力、供气孔布置位置下的箔片变形，静态载荷和摩擦力矩，获得了运行参数和供气孔位置对动静压混合气体箔片止推轴承静态特性的影响规律。结果表明：增大供气压力对摩擦力矩的影响较小，但会增大轴承轴向载荷，升高转速会导致轴承摩擦力矩明显增大；供气孔布置位置对动静压混合气体箔片止推轴承的静态特性影响较大，应合理选择供气孔的布置位置，在满足轴承载荷要求的基础上优先考虑将供气孔布置在倾斜区域。相关研究结论对动静压混合气体箔片止推轴承设计和应用具有指导意义。

以燃气轮机气体燃料控制阀为研究对象，基于计算流体力学方法，研究了气体燃料控制阀在实际运行工况下的流场分布以及流量变化规律，拟合了该阀的流动特性曲线。结果表明：在阀前压力2.650 MPa、阀后与阀前压力比为0.49~0.78，相同开度下的控制阀质量流量与阀后压力变化无关，处于阻塞流状态；相同压比下的流量系数与开度近似线性相关，与工程实际要求相吻合；流量系数与喉部面积具有线性相关关系，通过优化阀芯型线，改善喉部面积随开度的线性曲线，提高了流量特性曲线的线性度。

燃煤机组低负荷运行时，遇到SCR脱硝催化剂硫酸氢铵（ABS）失活问题，对此现象进行了试验研究。结果显示：1）烟气温度低于ABS凝聚温度时，ABS在催化剂微孔内逐渐积聚造成堵塞而失活，而ABS凝聚温度与微孔孔径成反比，与烟气中NH₃和SO₃体积分数的乘积正相关；2）与常规催化剂一样，孔径2~20 nm的微孔仍然是宽温脱硝催化剂的结构主体，改变不了其在低负荷下ABS失活的现象；3）基于催化剂ABS失活的物理可逆特性，防治结合仍旧是解决ABS问题的根本方法。

传统余热阀门控制技术主要分为机理建模和数据驱动2种方法，但在实际的应用中前者因机理复杂，难以准确描述，后者要求数据质量高、工况样本全，难以短时间满足。针对上述问题，提出一种基于融合驱动的余热阀门控制优化方法，该方法首先融合机理知识与数据知识构建基于模糊集合的知识图谱模型，将阀门开度知识实体化；其次，建立基于时间保护机制的长短时记忆（long short-term memory，LSTM）神经网络阀门开度优化模型，并提出时间保护机制算法，确定阀门最优调节频率；最后，通过知识推理得到推荐阀门开度。经实验分析验证，该方法通过融合余热回收机理等定性知识和设备运行数据等定量知识，在提升设备安全性的同时，产生的高温饱和蒸汽焓值提升概率为94%，平均每天可提升8 640 kJ，实现了余热回收阀门开度的智慧决策。

浮式平台在海洋环境中发生六自由度运动使得叶片周围流场产生剧烈波动，剧烈变化的流场会对叶片动态响应造成巨大的影响。采用CFD-CSD耦合方法对NREL 5 MW风力机进行了双向流固耦合仿真，在此基础上利用UDF技术加入浮式平台运动，研究了平台纵荡、纵摇和艏摇运动下叶片变形情况及整机扭矩和推力变化。研究结果表明：纵荡、纵摇和艏摇这3种典型平台运动会使得叶片变形幅度增大，挥舞和扭转变形增幅要大于摆振变形；纵荡运动对叶片变形及气动性能的影响最大，扭转变形最大变化幅度可达70%，整机扭矩和推力的峰值分别提高了30.51%和11.75%；纵摇和艏摇运动减小了平均扭矩和推力。