在“十四五”规划中提出的“碳中和”以及“碳达峰”目标对电力行业各方面的发展产生了深层次的影响，电力行业向低碳方向转型已成为主流趋势。通过阐述低碳电力体系中的低碳电厂、低碳电网、低碳能源消费以及相关评价技术，说明了该体系在节能减排、环境保护方面有着高效、清洁、可循环的低碳属性。同时，分析了国际低碳形式变化对我国的影响以及“双碳”政策具体落实过程中的相关问题，为“双碳”战略的执行以及电力行业的低碳转型提供了新的科研思路。

厘清促进发电行业低碳技术创新的驱动因素，探索发电行业低碳技术创新的激励机制，对电力行业实现经济、环境和社会绩效的统一，以及国家最终实现“双碳”目标具有重要意义。针对发电行业技术创新特点，从低碳技术创新的两阶段出发，基于外部驱动力和企业内驱力两大层面，提出11种激励因素，构建了发电行业低碳技术创新的内外部协同激励机制。结果表明，在发电行业低碳技术创新激励机制的协同作用下，能促进企业低碳技术创新研发水平，并最终通过低碳技术成果转化，提高企业的经济绩效、环境绩效和社会绩效，实现企业发展、环境改善和社会进步的有机统一。

压缩二氧化碳储能系统具有储能密度大、系统设备紧凑、运行寿命长等优点。膨胀机是储能系统的关键设备，对整个储能系统的效率和性能有直接影响。综述了各类膨胀机的研究现状；介绍了不同类型二氧化碳膨胀机的工作原理及特点；提供了可在压缩二氧化碳储能系统中应用的膨胀机类型；分析了应用于储能系统的4种膨胀机存在的问题及其解决方案；指出了二氧化碳膨胀机的研究方向，包括设计方法优化、关键部件结构优化、泄漏、密封、摩擦、润滑等，为压缩二氧化碳储能系统膨胀机的优化设计提供参考。

绝热压缩空气储能技术（A-CAES）可用于可再生能源电力的调峰、调频，是实现“双碳”目标的有效手段。为研究级数、上端差、节流阀后压力等关键参数对系统热力学效率与经济性的影响，实现最低度电成本，构建了基于MATLAB的A-CAES模型，并进行计算。结果表明：在模拟工况范围内，效率随级数、上端差的增加而降低，随节流阀后压力的增加而增加，效率最高可达70%以上；二级压缩、二级膨胀的度电成本最低，为0.041 3~0.045 0美元/(kW·h)；度电成本随节流阀后压力的增大而减小；当上端差大于2.5 K时，度电成本随上端差的增大而增大。因此，A-CAES可实现高效、低成本储能。

CO₂地质利用与封存（CO₂ geological utilization and storage，CGUS）是实现“碳中和”目标的重要技术手段，解决CGUS过程中的钢材腐蚀问题对于降低CGUS技术风险、实现CGUS技术规模化推广应用至关重要。综述了目前已经提出的CO₂腐蚀钢材反应机制，总结了CO₂腐蚀钢材的主要影响因素，阐明了CO₂分压、温度、矿化度及pH值、CO₂封存环境中含有杂质、流体流动等因素对钢材腐蚀行为的影响，归纳了适用于CO₂腐蚀钢材防护的主要措施。基于此，提出了CGUS环境下钢材遭受CO₂腐蚀问题的重点研究方向。主要包括：CO₂腐蚀钢材反应机制的进一步探究；各项环境因素耦合作用影响CO₂腐蚀规律和腐蚀程度的量化研究；高浓度CO₂条件下腐蚀防护技术的开发与应用。

为解决可再生能源消纳及氢能源存储、运输难题，提出一种离网式风光氢醇一体化系统。该系统离网运行，利用风力和光伏发电提供电能；通过蓄电池和储氢罐作为储能和储氢设备，以削峰填谷的方式稳定供应电能和氢能，确保电解槽和甲醇生成设备的稳定连续生产甲醇。以系统总收益最大化为目标构建了风光储氢醇的数学模型，并通过混合整数线性规划算法，结合风光真实数据分析，确定系统最佳设备容量与运行调度。以典型日分析其运行策略及系统能量，最后对所制绿色甲醇经济性分析。结果表明：系统能够根据外界条件的变化，合理切换工作状态，实现系统能量平衡；在满足各项约束条件下，提高了可再生能源利用率，降低了系统制甲醇的平准化成本。此研究为新能源消纳与氢能源利用提出了一条可行技术路线，并可为相关示范项目建设提供指导。

对光储耦合制氢系统优化控制策略进行研究，提出一种考虑存在博弈关系的多目标优化的模型预测控制（MPC）功率分配策略。首先，构建光储耦合制氢系统架构，明确光储耦合制氢系统运行时需要满足的功率平衡方程；其次，将自适应多目标粒子群优化算法和MPC算法相结合搭建复合算法模型，给出同时考虑碱性电解槽（AEL）和储能电池特性的3个目标函数，计算出最优控制增量权重系数；最后，利用MATLAB-function函数模块构建MPC控制器模型，将计算出的最优控制增量权重系数应用于MPC优化过程中，实现光储耦合制氢系统在线功率分配。与传统MPC优化控制方法进行仿真分析，验证了所提方法在一定程度提高了储能系统的运行指标，同时又降低了AEL输入功率的波动性，增强了光储耦合制氢系统的动态功率平衡能力。

在灵活调峰的背景下，为适应直接空冷机组负荷动态变化与环境因素干扰，提出一种在线学习的神经网络方法对直接空冷机组背压进行预测。首先，对历史数据进行清洗，通过Spearman相关性分析确定影响运行背压的低冗余重要特征。接着，采用Hammerstein模型对背压进行模型参数在线辨识。同时，采用长短记忆神经网络和注意力机制建立直接空冷机组背压预测模型，使用在线学习的方式对模型进行更新。实验表明：该模型在预测未来1 h内不同时间跨度的背压绝对百分比误差（MAPE）低于9%，并在预测30 s内的背压MAPE低于1%。最后，在实际电厂系统中验证模型能够在实际应用中稳定运行。本研究的成果为直接空冷机组背压实时预测提供了有效的方法，这对于灵活调峰直接空冷机组的运行和管理具有重要的意义。

采用高精度红外热像仪测量了平板气膜冷却效率，比较了双叉排孔和单排孔气膜冷却效率，分析了孔间的相互作用，以及吹风比（M=0.65、1.00、1.50）和密度比（DR=1.0，1.5）对气膜冷却效率的影响；同时还采用数值计算方法比较了气膜冷却下的流场。结果表明：单排气膜孔冷却效率随着吹风比的增加而降低，但是双叉排气膜孔冷却效率大大提高，且随着吹风比的增加而增加，但是在展向气膜覆盖效果变差；增加密度比可以提高气膜冷却效率，但是双叉排孔和吹风比的影响相对密度比更大；双叉排孔相比于单排孔，冷却气流在孔下游形成了反肾形涡，较好抑制了气膜吹离。

风力发电机的风轮气动效率与优良翼型的气动性能密切相关。以风力机传统翼型为研究对象，结合翼型参数化建模及自适应遗传算法，寻优搜索得到高性能优化翼型。比较了CST法和改进的Hicks-Henne型函数法对于NACA63418传统翼型的拟合精度，进而选用Hicks-Henne型函数法对NACA63418翼型进行参数化建模。通过自适应遗传算法和XFOIL软件耦合实现翼型气动特性的自动计算，提高翼形的设计效率，为翼型的理论设计拓宽了思路。

受海洋条件影响，浮动核反应堆（FNR）回路冷却剂会发生周期性流量波动现象，影响系统热工水力特性。通过理论推导和数值模拟相结合的方式，研究了脉动流条件下管内速度与温度分布特性，并对比了不同数值模拟边界条件对脉动流条件下圆管内速度和温度分布的影响。结果表明：高频脉动流条件下，管内层流在壁面附近会出现回流现象，并且壁面效应会随着脉动频率的增大而增大，使用脉动速度入口和压力出口作为数值模拟边界条件无法预测出这一回流现象，而使用波动的压力入口和流量出口可以捕捉高频脉动流的回流现象；脉动流条件下，管内温度波动幅度随脉动频率的增大而逐渐减小；数值模拟较好地模拟脉动流条件下管内的温度，误差小于2%，为使用数值模拟方法准确预测脉动流流场与温度场提供参考。

准确掌握燃气机组碳排放情况是保证碳交易的保障之一。不少燃气机组开始加装在线气相色谱装置，使燃料端实时监测也成为了一种可能，同时对于未加装CO₂监测系统或存在设备空间已满的机组，则通过O₂体积分数折算进行实时监测是可行路径之一。但不论采用直测还是折算监测方法，在前后端连续监测数据的偏差问题分析上，目前仍然缺乏足够的研究。因此，针对短期内不具备CO₂直测能力的机组，以某F级燃气-蒸汽联合循环发电机组历史数据为仿真对象，基于烟气O₂体积分数数据换算和燃料在线气相色谱数据进行连续仿真监测分析。结果发现：不同监测方法的月度数据之间没有一致性的大小排序关系，相对偏差有正也有负，年度数据相互偏差均小于5%；δ_{RD,R,fluegas-flue-h}与烟囱出口烟气排放连续监测系统（continuous emission monitoring system，CEMS）O₂体积分数相关性最高；该机组的碳排放偏差主要集中在负荷率55%以上的稳燃段；烟囱出口CEMS O₂体积分数和烟囱出口CEMS湿烟气流速在满足现有定期检定要求的前提下导致前后端碳排放量偏差的可能性最大；现有技术规范下，前后端均能实现实时监测，可用于趋势分析，但只有燃料端监测方法的仿真相对扩展不确定度小于5%；对于燃气机组，从燃料端进行碳排放监测可能更加合适，而烟气端监测方法可能更适合燃煤机组。

为满足热电联产企业估算区域热负荷的需求，提出一种使用弹性网络回归模型的估算方法。首先对实际采暖热指标的影响因素进行分析，确定模型的输入参数；然后以西安市123个小区2022—2023年采暖季的实际运行数据为基础建立估算模型，并证明该模型相较于Lasso回归和岭回归模型的拟合优度分别提高了3.88%和4.22%；最后从多角度选取西安市部分小区相关数据构成验证集对弹性网络回归模型进行验证。验证结果表明：弹性网络回归模型综合了Lasso回归和岭回归的优点，模型的均方根误差和拟合优度分别为1.150和0.953，相较于传统模型能在符合热负荷需求的同时降低4%的能源消耗。说明该方法能准确估算不同参数条件下的实际采暖热指标，可以满足热电联产企业的实际需求。

超临界二氧化碳（S-CO₂）的真实气体特性使得开展S-CO₂离心压缩机的三维数值模拟难以获得稳定的收敛结果，同时，数值计算的时间成本进一步增加了压缩机设计优化的难度。对此，本文首先对压缩机开展三维数值模拟，得到流场信息及对应的损失分布，然后在传统流线曲率法中叠加一维损失模型，并沿流线分段计算CO₂压缩因子，以此反映真实气体的压缩过程，建立适用于S-CO₂离心压缩机的通流计算方法。将通流计算结果与三维数值模拟结果进行对比后发现：流线曲率法得到的子午面相对速度场分布和焓分布与计算流体动力学（computational fluid dynamics，CFD）结果基本一致；叶片出口温压数据与CFD结果接近，误差分别为0.23%和1.08%，总静等熵效率相差1.5%。结果表明，采用流线曲率法的通流计算可以快速获得较准确的S-CO₂离心压缩机叶轮性能参数。

常规的煤电机组灵活性改造方案，难以消除频繁快速变负荷对热力系统造成的潜在寿命折损与设备安全风险。为提高煤电机组参与深度调峰的长期安全性与经济性，以某国产超超临界二次再热1 000 MW燃煤机组为应用对象，提出了基于氢储能系统的煤电机组“健康调峰”技术路线，并论证了调峰煤电制氢的间接碳减排意义。在此基础上，分析比较了不同制氢工艺与煤电厂生产条件的匹配程度，认为固体氧化物电解槽（SOEC）制氢为综合最优方案，据此给出了SOEC耦合煤电调峰的原理性设计方案，最后以年度负荷曲线对新方案进行了财务分析。计算结果表明，示例机组自第6年起每年可获得1.07亿元/年的净利润，每年减少碳排放281.92 t，同时获得设备延寿、降耗减碳等其他收益。相关结论对于指导调峰煤电机组的健康安全运行具有参考意义。

随着风电和光伏发电量逐年增长，其消纳问题日益凸显。同时，大容量火电机组厂用电负荷也相对较高，造成额外的运行成本。对此，基于多能互补思想，建立了一种风光火储联合供应火电厂厂用电优化调度模型。首先，提出了风光火储联合供应火电厂厂用电的组成结构，将风电、光伏发电优先供应厂用电负荷；其次构建了风光火储联合供应火电厂厂用电优化调度模型，考虑了火电机组不同负荷率下的运行成本和风光储成本，采用层次分析法建立了基于总成本、弃风弃光成本和环境成本的多目标函数，设置相应约束条件；最后，设置不同的场景对比分析联合供应厂用电系统的优化结果，试验结果表明：所提出的联合供应厂用电系统模型可以减少机组运行成本和环境成本，并促进风光消纳。

随着智能化矿山建设的逐步推进，应用系统数量逐渐增加，数据不能够完全统一、系统缺乏统筹管理、功能重复建设等问题逐渐凸显。为此，以伊敏露天煤矿数据中心为例，详细分析了煤矿数据中心的总体架构，结合工业私有云开发平台及大数据技术建立了开放式、持续集成和部署、支持高负载弹性伸缩、满足智能化露天煤矿管理理念的数据中心，基于数据中心多源数据存储架构解决了矿山领域数据采集难、数据无法统一存储、业务系统孤岛和采地测专业无法及时便捷共享数据等问题，同时综合利用已有设备及其采集的系统数据，采用数据共享和计算分析工具实现生产情况和设备状态的实时掌控，提升了管理决策能力和手段。

电站锅炉在低NO_x燃烧过程中因锅炉内还原性气氛浓度较高，会产生较多H₂S气体。针对H₂S因具有易燃、强腐蚀性、剧毒性而可能对火电厂造成多种危害的问题，采用可调谐二极管激光吸收光谱（tunable diode laser absorption spectroscopy，TDLAS）方法结合多通池和计算机搭建低气体摩尔分数在线测量系统，实现了对混合气体中摩尔分数在10^–6量级H₂S的精确在线测量，并利用该测量系统进行了H₂S高温反应实验，探究实验温度和混合气体中O₂摩尔分数对该反应的影响。实验结果展示了压力为80 kPa、O₂摩尔分数为0~5%的条件下，H₂S开始发生化学反应的温度随O₂摩尔分数变化的变化规律，整体而言，混合气体中O₂摩尔分数越高，H₂S开始发生化学反应的温度越低。实验结果可以为锅炉烟气中H₂S的生成、转化和危害控制提供一定数据基础。

氯离子是发电厂脱硫系统的关键运行指标，快速准确监测脱硫浆液氯离子对脱硫设备防腐、运行工艺优化调整、脱硫废水排放及节水均具有重要意义。通过样品预处理的方法研发出了一种高效复合介质滤芯，及适用于脱硫系统样品预处理的方法，并进行了实验室实验；对脱硫系统氯离子在线测量方法原理进行研究，研制出了一种固态聚合膜氯离子选择性电极，研究出了一种发电厂脱硫系统氯离子在线监测技术，并进行了实验室准确性实验以及现场工业应用试验。结果表明：该脱硫系统氯离子在线监测技术能够实现脱硫浆液中氯离子的连续准确在线监测，大大减少了工作量，提高氯离子测量准确性，对实现脱硫系统设备的经济、智能化运行具有重要意义。

红外光谱检测技术因其检测速度快、对样品无损伤、无污染、易操作等特点，已广泛应用于石油化工、制药等行业的检测中。红外光谱检测方式主要包括定性检测和定量检测，定性检测通常采用比较法，即通过与标准物质对照或查阅标准谱图；定量检测是通过测量特征吸收谱带强度，结合化学计量学方法计算出对应组份含量。阐述了人工神经网络、偏最小二乘法等化学计量学方法在电力用油酸值、水分、抗氧化剂、糠醛等检测中的应用，并对其在油品检测中的应用给出了建议。

有机固体废弃物（OSW）中含有多种重金属，燃烧过程会随烟气排放，造成一定的环境危害，因此对OSW和褐煤掺混燃烧过程灰分中的重金属迁移和颗粒物生成特性进行了实验研究。结果表明：燃料在燃烧过程中各种重金属的释放不单取决于燃料本身的质量浓度，而且和高温作用下的化学机制密切相关；混合燃料烟气中产生Pb、Cd、As元素的含量明显低于典型燃料和校核燃料单独燃烧时烟气中产生的重金属元素含量；而Cu、Zn、Co、Mn在飞灰中均有较高质量分数；800、850 ℃下选用的4种燃料制得的灰分的粒径分布均大致呈现单峰正态分布；当温度升高到900 ℃后，除产生小粒径灰分外，还可能会产生较大粒径的灰分颗粒。

目前，我国火力发电厂汽水管道设计标准规定，弹簧吊架荷载变化系数不应大于25%，据此设计的管道系统恒力吊架比例过高，其荷载“非法”转移会造成管道偏离设计线运行，应力升高。分析了恒力吊架恒定度与荷载变化系数的关系并给出了优化设计案例，研究结果表明，在汽水管道设计中适当增大弹簧吊架荷载变化系数，可增大弹簧吊架配置占比，减少管道膨胀异常现象的发生。