为提升风电消纳率，实现能源电力“碳达峰、碳中和”的目标，以电力系统综合成本最低为目标，提出一种新能源电力系统低碳经济优化方法，建立源荷两侧规划模型。首先，源侧对火电机组进行低碳化改造，设溶液存储器与烟气旁路系统，使之成为储液式碳捕集机组，引入可调度资源光热电站（concentrating solar power，CSP）和储能电池与风电协调配合；然后，荷侧调用价格型与激励型需求响应资源进行削峰填谷，调整用户的用电行为与用电量。通过4种案例进行验证，结果表明：从源荷两侧对电力系统进行低碳化改造，有助于促进风电消纳，提高可再生能源的发电占比，提升系统的低碳性能，降低成本。

探讨了虚拟电厂在新型电力系统中增强调峰能力的作用，特别是针对负荷类资源如电动汽车、空调和工业负荷的聚合与优化，研究建立了这些资源的可调潜力模型，并分析了其在电源规划中的经济和技术约束。在此基础上，构建了一个包含虚拟电厂的电源规划模型，采用区间优化理论处理新能源预测和虚拟电厂响应的不确定性，通过区间序关系和可能度实现模型的确定性转化。最后通过某改造后电力系统为期5年的电源规划计算算例分析，验证了所提方法的有效性，结果表明该方法能显著提升系统调峰能力，有效处理预测误差，可为电力系统的经济性和可靠性提供解决方案。

为解决以甲烷作为燃料的固体氧化物电池余热利用、碳捕集以及液化天然气冷能利用问题，建立了一种新型的冷热电联供系统。该系统包括改进再压缩超临界混合工质布雷顿循环、跨临界CO₂回热朗肯循环和二级混合工质有机朗肯循环，对循环系统进行热力学分析、设备㶲分析、经济成本分析，并利用遗传算法对系统参数进行多目标优化。仿真分析结果表明：提升改进再压缩超临界混合工质布雷顿循环的膨胀机入口压力、跨临界CO₂回热朗肯循环的膨胀机入口温度与二级朗肯循环中R14的质量分数可提升系统循环净功、热效率、㶲效率并降低平均单位成本；在最优工况条件下，系统热效率、㶲效率、平均单位成本分别为64.70%、47.85%、24.20美元/GJ。

针对燃气轮机机组黑启动项目中频率波动大的案例，结合燃气机组黑启动系统及静止变频器（SFC）启动时波形图，对故障现象进行详细描述及具体故障原因分析。在考虑柴油发电机组响应速度较为缓慢的特性基础上，提出了一种超容辅助黑启动调频策略，将SFC功率分为基础功率与频率波动功率，基础功率由柴油发电机组承担，以保证系统的稳定运行；频率波动功率则由超级电容快速响应，以有效抑制频率波动。通过某4F燃气轮机机组的黑启动实验验证，该策略不仅有效降低了黑启动过程中频率的波动且避免了升速变负荷阶段的过电流故障，从而提高了燃气机组黑启动的可靠性和安全性。

比对了行业标准和国家标准中关于水电机组振动/摆度的越限评价和测点布置要求，阐述了工程现场振动/摆度测点的布置等，发现评价标准、测点布置标准和工程现场之间出现了振动评价边界条件、评价准则、评价工况、测点布置等不一致或不明确的现象。分析发现：各标准间不统一之处均出现在固定部件的振动评价和测点布置，对机组轴系径向振动（摆度）的规定相对统一；各标准中的不一致现象，不利于标准广谱应用，且容易产生歧义和分歧；评价标准和测点标准不一致的现象，不利于大型或者巨型机组现场全面振动评价；所有标准中评价准则中缺少振幅越限幅度与累计时长权重系数考虑，不利于水电机组新型角色下振动故障及状态检修开展和数据积累。该结论可为水电机组振动标准编制、安装验收、运行管理和科研试验等从业人员提供帮助和参考。

为研究水电工程1 000 MPa等级超高强钢埋弧焊焊接接头的显微组织及力学性能特征，通过扫描电子显微镜表征了焊接接头不同区域的显微组织，通过拉伸试验、冲击试验和弯曲试验测定了焊接接头的力学性能。研究结果表明：打底焊道和填充焊道焊缝金属由柱状晶、树枝晶以及等轴晶组成，组织多为针状铁素体和少量粒状贝氏体；热影响区形成了多个典型区域，靠近熔合线沿厚度方向上分别出现了临界粗晶区和粗晶区；远离焊缝出现了细晶区和临界区，组织多为粒状贝氏体、M-A组元和板条马氏体；盖面焊道焊缝金属为典型的柱状晶，组织主要为针状铁素体；热影响区包含了粗晶区、细晶区、临界区和亚临界区，由于没有后续焊道，未形成临界粗晶区，组织主要为板条马氏体、粒状贝氏体及M-A组元；焊接接头的平均抗拉强度达到980 MPa等级，在焊缝区和热影响区–40 ℃低温冲击吸收能量分别为118.7、149.3 J（T/4部位）和67.0、154.0 J（T/2部位），横向侧弯未出现裂纹。

可靠性模型是可靠性分析的基础，传统的可靠性建模以整个系统为研究对象，通过利用所有故障数据对系统的分布函数进行拟合、参数估计和模型优选，以确定系统的分布类型及分布函数，进而计算系统的可靠性指标。风电机组是一个典型的复杂机电系统，各子系统的功能、结构以及故障形式各不相同，用一个分布函数来确定整个系统的故障分布显然不合适。对此，基于收集整理的风电机组故障数据，提出基于分布函数优选的风电机组可靠性建模和分析技术，利用常用的指数分布、正态分布、对数正态分布、威布尔分布和伽马分布，对风电机组各子系统的故障间隔时间进行分布函数拟合、参数估计和拟合优度分析，确定了各子系统故障间隔时间的分布函数和子系统可靠度函数。在此基础上，采用Copula连接函数，在考虑子系统故障相关性的基础上，建立了风电机组的整机可靠度函数模型，并以某海上风电机组的故障数据为例进行了实例分析，验证了所提方法的可行性。

介绍了开式热源塔的2种基本结构、工作原理及塔内气液热质交换对热源塔技术，系统总结了开式热源塔的结构组件、防冻液、传热传质特性和适用性研究现状，重点阐述开式热源塔在防冻液开发和传热传质过程的研究热点及主要进展。虽然开式热源塔技术仍存在防冻液不够安全环保，具有腐蚀性和毒性且再生技术不够稳定，能耗过高等缺点，但开式热源塔换热强度大、采热效率高、结构简单维护成本低，在建筑供暖领域具有广阔的应用前景，未来开式热源塔技术将朝着更高效稳定、更安全环保、更节能低碳的方向发展，构建更佳绿色低碳的供热体系。

针对直吹式制粉系统存在制粉响应慢、控制精度差等问题，研究设计了基于增设小粉仓的新型制粉系统，并提出了相应的风粉控制策略。基于超超临界机组动态仿真模型，对新型制粉系统运行及控制策略进行了仿真验证。仿真结果表明，提出的控制策略能够实现风粉参数的快速准确响应，且在75%~85%的额定负荷变化范围内进行的负荷响应仿真试验中，在小粉仓投入运行后，机组模型的负荷响应速率可以达到5%/min，且能更快恢复稳定。所提出的新型制粉系统及其运行控制策略显著提升了机组灵活性，为煤粉锅炉灵活性提升研究提供了可行的技术途径与指导性建议。

针对燃气轮机联合循环机组三压再热余热锅炉的动态运行特性，使用Modelica开源编程语言搭建了余热锅炉仿真模型，并与电厂实际调峰过程运行数据及Thermoflow商业软件仿真结果进行对比和验证。在实际运行工况下，从满负荷降至低负荷后稳态运行、再从低负荷升至满负荷、机组停机和边界参数扰动的动态过程中，所建模型均能较为准确地预测余热锅炉主要参数的动态响应规律。随着机组负荷从320 MW降低至280 MW，汽轮机功率从124.0 MW降至111.5 MW；高压主蒸汽流量从70.12 kg/s减至63.62 kg/s；高压主蒸汽压力从8 250 kPa降至7 612 kPa；余热锅炉入口烟气参数在约300 s的时间内随机组负荷变化，但是余热锅炉蒸汽参数需要约600 s完成动态响应达到低负荷下的稳态，说明余热锅炉蒸汽参数相对于燃气轮机排烟参数随时间变化有一定滞后。在机组停机的动态过程中，汽轮机功率从130.4 MW下降到5.4 MW，余热锅炉高压主蒸汽温度从600.1 ℃降低到224.5 ℃，高压主蒸汽流量从76.1 kg/s减小到15.3 kg/s。

在火电和核电机组冷却系统中，电机轴承故障信号因具有微弱性和非线性特征，容易被运行信号和无效信号掩盖，采用单一的振动监测不足以采集到完整的故障信息。对此，提出融和声音和振动（声振融合）信号的方法来监测电机轴承的故障信息。首先，针对采集的电机轴承声振信号，提出一种结合小波脊线（WR）和变分模态分解（VMD）的WR-VMD算法提取声振信号的特征；利用WR分析原信号的成分，随后利用获取的信息确定VMD的参数，这样弥补了原VMD方法需要预先根据经验设定参数的不足；最后，将声振信号融合技术和WR-VMD算法用于实测的电机轴承故障数据，仿真结果显示：对比同类型的方法，WR-VMD方法所提取的特征最明显，干扰信息最少，用于故障诊断的准确率最高；融合声振信号相比单一振动信号或者声音信号用于故障诊断的准确率提升了至少7%。

电厂燃料管理系统作为火电厂燃煤管理的核心，进行国产化替代是电站信息化建设的必经之路，数据库国产化是其中的关键。数据迁移承担了新旧系统交接的重要环节。基于对数据迁移方法的充分研究，针对电厂燃料管理系统数据特点，提出了优化的数据迁移方案。重点对校验数据一致性的方法进行了测试，分析了逐行对比和二分法2种数据校验方法的特点，发现在问题数据占比较小、分布较集中时二分法具备一定的性能优势，随着问题数据量的增加、分布的均匀化，二分法耗时显著增加。设计开发了适于电厂燃料管理系统的数据迁移工具，实现数据校验的可视化，对校验规则配置、执行方式设置、校验结果反馈等功能支持批量操作，丰富校验规则种类，支持自定义校验规则，增加校验异常处理机制等。该数据迁移工具划分为用户层、服务层和数据层，可实现电厂燃料管理系统数据迁移。

为对深度调峰时对冲燃烧自然循环锅炉水冷壁管道内的汽液两相流动不稳定特性进行研究，建立了适用于不同工况的频域法数学模型。通过对质量、能量、动量方程进行小扰动线性化，消去高阶无穷小扰动量以及稳态量后经拉普拉斯变换得到了用于描述管道内汽液流体流动稳定性传递函数，通过Nyquist曲线图解的方法判断管内工质流动的稳定性。计算结果表明典型回路在25%BMCR和50%BMCR工况运行时的临界热流密度分别为182.20、240.13 kW/m²。同时，利用该模型计算了某350 MW自然循环锅炉水冷壁管段的不稳定边界并研究了入口过冷度、质量流速、管长、倾斜角度以及入口节流系数等参数对流动不稳定特性的影响。计算结果表明：入口过冷度对临界热流密度的影响呈非单值性，不稳定边界图表现为“双C”型；增大质量流速使流体的进口和出口密度差减小，有利于流动的稳定；增大热流密度使流体的进口和出口密度差增大，不利于流动的稳定；增大入口节流系数，可以抑制入口处流量的脉动，有利于流动的稳定；增加管道的倾斜角度，会增大重位压降，使其产生的扰动增加，不利于流动的稳定。

针对历史运行数据中难以选择合适样本辨识汽轮机做功模型问题，提出一种考虑激励特性的辨识数据优选方法。首先，采用费歇尔（Fisher）信息矩阵条件数提取历史运行数据的激励特性，与数据的趋势特性和参数间相关性共同构成特征变量集。其次，以特征变量作为输入，基于标准汽轮机做功模型生成的标识结果作为输出，采用随机森林分类算法生成辨识数据分类规则模型，实现辨识数据的在线选择。最后，对模型分类结果的准确性与所选数据的辨识效果进行验证。结果表明，分类规则模型的准确度为97.561%，可准确选出历史运行数据中含有充分激励的样本段，其汽轮机做功模型辨识结果与标准模型具有较高的一致性。

在火电机组深度调峰成为常态化运行的前提下，对机组工业供汽的改造提出了更高的挑战。针对660 MW超临界机组高压供汽改造需求，提出以再热器再循环冷却技术为核心的3种供汽方案，并通过变工况热力计算分析方案的可行性及经济性。计算结果表明：30%及以上额定发电负荷在满足单机200 t/h、6.0 MPa、480 ℃供汽需求时，3种方案均可保证再热器在不超温的工况下安全运行，大幅提高机组宽负荷高压供汽能力；为了避免再热器出口流速超速，还需中调门配合参调运行，通过提高再热蒸汽压力以降低再热蒸汽流速；随着负荷的降低，满足额定供汽流量下的再热器再循环流量就会增加，方案1和方案3全工况下再循环流量相差不大，而方案2的高低负荷下再循环流量的比值可达5倍以上；3种供汽改造方案，方案2最节能，方案3次之，3种方案每年可分别产生3 951、4 445、4 178万元的经济效益，但在实施过程中，对方案的选取要综合考虑投资成本、运行维护量及节能收益等因素。

基于某典型超临界600 MW燃煤热电联产机组提出集成蒸汽喷射器和外置式蒸汽冷却器的新型系统。其中，新型系统I通过蒸汽喷射器利用再热蒸汽回收乏汽余热；新型系统II进一步集成外置式蒸汽冷却器降低混合蒸汽过热度并减少给水在锅炉的吸热量。基于EBSILON professional建模，对系统在最大供热工况（供热抽汽量800 t/h）和变工况进行调峰性能和热力学性能分析，并探讨混合蒸汽压力和换热器端差对系统性能的影响。结果表明：在最大供热工况下，新型系统I和新型系统II的供热量较参考系统分别提高21.59百分点和14.47百分点，发电效率提高2.48百分点和2.78百分点；在供热量为300 MW时，新型系统I和新型系统II的发电负荷调节率较参考系统提高了6.00百分点和3.91百分点，发电量下限降幅达84.75 MW和74.32 MW；混合蒸汽压力由50 kPa提高到85 kPa，新型系统I和新型系统II的总效率分别提高3.02百分点和2.65百分点；上端差由1 ℃提高到9 ℃，新型系统I和新型系统II的总效率分别降低1.67百分点和1.51百分点。研究结果可为燃煤热电联产机组扩大供热和深度调峰提供技术选项。

与磁粉检测和射线检测相比，磁记忆检测灵敏度更高，利用金属磁记忆技术对20钢板的焊缝缺陷进行无损检测评价。研究表明：磁记忆检测法能够有效表征钢板的焊缝缺陷；与磁场强度参数相比，磁场梯度对焊缝缺陷更为敏感，表现为在被测4块钢板的焊缝缺陷处，其磁场梯度的法向分量均出现了明显增加、并呈凸峰状，且在焊缝一些局部应力集中处，也出现了异常磁记忆信号。在实际应用时，可以利用磁记忆检测快速的特点，先对被测构件焊缝的异常信号进行提取，同时与其他无损检测进行比较，有效实现提高缺陷检测准确性与可靠性的目的。

采用慢应变速率拉伸试验和应力腐蚀裂纹扩展试验方法，研究了630~700 ℃高参数先进超超临界机组候选镍基合金Inconel 740H在0、1、20 mg/L氯离子水环境中的应力腐蚀开裂性能及规律，并探讨了高质量浓度氯离子促进应力腐蚀裂纹的萌生和扩展的相关机理。结果表明：高质量浓度氯离子促进740H合金的应力腐蚀开裂，合金应力腐蚀敏感性指数断后伸长损失I_scc(δ)随氯离子质量浓度升高而增大；当氯离子质量浓度升高至20 mg/L时，断口中部和断口边缘均呈沿晶脆性断裂特征，断口附近有大量沿晶二次裂纹，此时合金发生了应力腐蚀开裂。在20 mg/L氯离子水环境中裂纹平均扩展速率达1.15×10^–6 mm/s，是高纯水中裂纹平均扩展速率的111.7倍。