对城市污泥进行高效干燥预处理及气化资源化利用是实现城市绿色可持续发展的重要途径之一。首先，利用热重反应器研究了污泥的干燥动力学特性；其次，基于Fluent数值模拟软件明晰了高温低速烟气和低温高速烟气对污泥干燥过程的影响；最后通过Aspen Plus构建了新型的污泥与生物质共气化热电联产系统，并讨论了系统的热力性能。结果表明：污泥在热重反应器中的干燥过程分为升速阶段、第一降速阶段和第二降速阶段，以降速阶段为主；SW-60、SW-80的水分扩散系数范围分别为6.34×10^–6~3.72×10^–5 m²/s和3.69×10^–5~2.60×10^–4 m²/s；初始含水率的提高会增加污泥干燥活化能，SW-60、SW-80的干燥活化能分别为9.55 kJ/mol和28.25 kJ/mol；干燥床中高温低速烟气的干燥效率大约为低温高速烟气的2.67倍；在热电联产系统中，随着生物质掺混比例的增加，输入热量、空气流量、合成气低位热值、合成气产率和热电联产潜力均随之增加，然而电效率、热效率和系统效率会缓慢下降；当生物质掺混质量比为20%时，每千克30%含水率干污泥与生物质的共混物可以产生电能与热能潜力分别为0.61 kW·h和4.212 MJ。

针对目前风电机组控制性能综合评估时缺乏量化标准与评估方法的问题，提出了一种基于子空间线性二次高斯（LQG）的控制性能量化评估方法，利用子空间矩阵法求解出评估权衡曲线，确立了风电机组LQG控制性能基准与评估指标。以增加塔架阻尼减载控制改造的机组作为评估算例，采用2种数据处理策略进行改造前、后变桨控制性能的多变量综合量化评估。结果表明：2种数据处理策略均可得到准确有效的量化评估结果，所提评估方法可以实现对控制策略优化效果的综合量化评价。

为了研究微电网内电力设备间的耦合及振荡特性，以双馈风电机组为例，基于暂态能量流法，计及风速和机组控制策略，推导双馈风电机组中风力机子系统、发电机及励磁子系统的能量函数；然后，研究风速、机组控制参数等运行参数变化时各个子系统能量消耗的变化机理，分析机组振荡特性；最后，在PSCAD/EMTDC平台建模仿真，分析运行参数变化时双馈风电机组的能量变化及功率振荡特性，并与特征值计算结果比较，验证分析的合理性，得到风速变化对双馈风电机组振荡的影响机理。

为定量研究双馈型风力发电机组传动链的扭振控制，提出了一种基于卡尔曼滤波的反馈控制策略，并通过仿真计算的方式对比了传动链扭振的控制效果。以7.0 MW双馈型风力发电机组传动链为研究对象，采用卡尔曼滤波估计传动链扭振角度，并以低速轴扭振速度估计值为参考设计了发电机附加电磁转矩作用于风电机组转矩控制，与虚拟阻尼控制、无阻尼控制进行了20年全生命周期内的载荷与发电量计算对比。结果表明：经过卡尔曼滤波估计的低速轴扭角与实际值的相关性可以达到0.99；基于卡尔曼滤波的反馈控制分别与虚拟阻尼控制、无阻尼控制的关键差异为，传动链低速轴等效疲劳载荷分别降低2.11%、4.89%，传动链高速轴等效疲劳载荷分别降低1.99%、4.78%，发电量分别降低200、700 kW·h。卡尔曼滤波对传动链扭角估计较准确，且以卡尔曼滤波估计得到的低速轴扭振速度设计的附加电磁转矩对传动链扭振具有非常好的抑制效果。

大型太阳能光伏电站中的环网柜工作环境复杂多变，面对温差大、潮湿等恶劣环境，极易发生环网柜运行故障，影响太阳能光伏的安全稳定接入并网。环网柜温湿度具有明显的线性和非线性变化特征，基于环网柜内部温湿度实测数据，利用自回归移动平均（ARIMA）模型和径向基函数（RBF）模型对线性和非线性数据处理能力的优势，构建ARIMA-RBF权重组合温湿度预测模型，对某光伏电站实际环网柜内温湿度进行动态预测。预测结果表明：相较于单一模型，ARIMA-RBF权重组合模型的预测精度更高、稳定性更好；该组合模型通过适当的加权策略充分发挥了单一模型对数据不同特征的处理能力，能较好地评估环网柜内部温湿度状态，可为建立更具普适性的预测模型提供参考，并有助于减少环网柜因长期超温和潮湿环境下运行引起的故障。

针对无常规电源支撑的风光热储互补发电系统，协调规划装机容量对提高发电系统运行经济性和利用率具有重要意义。提出了一种双层优化配置方法，上层以最小度电成本及弃电率为目标，确定系统装机容量；下层以新能源发电消纳最大为目标，解决功率分配问题。通过反复迭代寻优，得到系统容量配置；然后；通过纳什谈判对优化结果进行选择；最后，对甘肃河西地区数据进行仿真分析。结果表明：风光热储互补发电系统最优容量配置下的度电成本为0.306 4元/(kW·h)；风电场加光伏电站装机容量与光热电站装机容量的最优比为6:1，对比相同装机容量的风光互补发电系统，风光热储互补发电系统具有更高的稳定性。

构建高效、无污染的动力发电系统是解决目前能源紧缺和环境污染问题的有效手段。以Capstone公司生产的C65型微型燃气轮机为核心发电部件，耦合了太阳能驱动氨气分解制氢的热化学过程，实现了可再生能源和氨气化学能之间的多能互补，采用有机朗肯循环（ORC）作为底循环回收微型燃气轮机（微燃机，MGT）产生的烟气余热并发电，实现能量梯级利用。在化工模拟软件Aspen Plus中构建了详细的模拟流程，进行系统热力性能分析，结果表明：通过太阳能和氨气的互补提高了富氢合成气热值，微燃机输出功率为89.95 kW，比参考系统中的C65微燃机多24.95 kW；该系统在设计工况下的电效率达到了44.81%，㶲效率为47.97%，分别比参考系统高出8.51百分点和9.67百分点；系统中最大的㶲损部件为燃烧室，占到了总㶲损的41.67%，其次蒸发器和回热器分别占14.31%和11.15%；系统电效率和㶲效率随着太阳能集热量的增加分别呈减小和增大的趋势。该研究结果可为以氨气为燃料并耦合太阳能的分布式微燃机发电系统提供参考。

为研究含重晶石粉回填料对平原区第四系和山区岩石地层钻孔地埋管换热能力的影响，开展了导热系数测试实验比对分析、现场热响应实验和长期运行条件的模拟计算。平原区第四系钻孔采用中砂回填，山区基岩钻孔采用水泥砂浆回填。室内导热系数测试发现：中砂回填料中重晶石粉质量分数为5%时，导热系数提升14.3%；水泥砂浆中添加5%的重晶石粉，导热系数提升7.3%。钻孔现场热响应测试发现：同一场地内夏季工况下，平原区含5%重晶石粉回填料钻孔地埋管延米换热量提高2.4 W/m，换热效率提升3.5%；山区内含5%重晶石粉水泥砂浆回填料钻孔地埋管延米换热量提高2.7 W/m，换热效率提升3.9%。经数值模拟计算，钻孔回填料重晶石粉质量分数提升至10%，地埋管延米换热能力提高约6.0%。总体上添加重晶石粉后地埋管换热能力得到提高且可持续性较好。

降低核电厂二回路系统设备管道腐蚀和减少腐蚀产物进入蒸汽发生器，对维持二回路安全运行和蒸汽发生器可靠性具有重要意义。运行核电厂二回路设备管道的金属腐蚀程度主要取决于其所在部位运行温度下的pH值即pHt值，以提高二回路系统所有部位pHt值为目标，分析主要有机胺吗啉、乙醇胺、3-甲氧基丙胺、二甲胺等及其组合的性能特征，并结合这些有机胺的应用经验，探讨了主要有机胺及其组合的应用原则。对目前国内二回路有机胺的应用现状提出了改进建议：选择有机胺或其组合时应计算二回路各部位的pHt值是否满足设备管道防腐要求，同时评估对系统树脂床运行时间的影响；碱性较强挥发性低的乙醇胺适用于二回路腐蚀产物主要来自高温疏水且凝结水精处理需要连续运行的电厂，3-甲氧基丙胺则因其碱性强挥发性适中使用范围较为广泛，吗啉因碱性较弱挥发性适中适用于凝结水精处理非连续运行的电厂，二甲胺和氨因其挥发性高适合和其他碱化剂组合使用，碱化剂组合使用可以在设备管道防腐和树脂床运行周期方面体现出更多的优势。

大规模新能源并网造成电网频率波动增大，使得火电机组调频任务繁重、动作频繁，加剧了机组老化，飞轮储能辅助火电机组调频能提升机组的调频性能。论述了飞轮储能辅助机组一次调频原理，分析了飞轮储能的出力特性，结合世界最大容量飞轮储能，提出了飞轮储能满功率辅助机组一次调频的控制策略，并应用于我国第一套飞轮储能辅助火电机组一次调频的调试中，验证了控制策略有效性。现场测试结果表明，飞轮储能辅助火电机组一次调频性能良好，采取所提一次调频策略后该机组一次调频动作合格率提升21.26%，一次调频积分电量贡献指数提升3.45倍。飞轮储能辅助火电机组一次调频模式对解决此类问题具有一定指导意义。

为应对新能源发电机组的反调峰特性对电网平稳运行带来的挑战，煤电机组急需提高灵活性运行和深度调峰能力。针对某670 MW一次再热机组，设计了利用蒸汽引射器调配再热器蒸汽入口流量等9种储-释能方案，基于Ebsilon软件建立热力仿真模型并对耦合系统的各项性能进行了分析。研究结果显示：所有方案均能有效拓宽机组的调峰区间；储热时相同调峰深度下抽汽储热方式的热经济性优于电加热储热，集成蒸汽引射器调配抽汽补偿再热入口流量的储热方案可以有效地解决大量抽取主蒸汽带来的再热器超温问题；释热时高温熔盐加热高压给水可以获得更好的热经济效益；储-释热组合方案C1-S2表现出最好的经济性能，其向上调峰深度达到76.89 MW，循环热效率和㶲效率分别达到42.48%、41.31%。

截至2021年底，全国已有超过95%的燃煤火电机组实现了氮氧化物超低排放，剩余均为燃用无烟煤的W火焰锅炉，其产生的氮氧化物质量浓度高达750~1 200 mg/m³，实现超低排放难度大，是我国实现超低排放政策的“最后一公里”。目前，选择性催化还原（SCR）脱硝流场技术主要有“SCR分区混合动态调平技术”“全烟道断面混合流场技术”“常规精准喷氨技术”等。以某设计脱硝效率需高达95%的W火焰锅炉为例，通过计算流体力学（CFD）模拟的方式对比3种技术的性能指标，“SCR分区混合动态调平技术”的各项指标明显优于其他技术。工程改造后，在脱硝系统入口氮氧化物质量浓度为1 000 mg/m³，出口低于50 mg/m³时，可实时保持氨逃逸量小于3 μL/L，远超常规SCR脱硝系统最高设计效率（93%），为W火焰锅炉氮氧化物超低排放提供了新的技术路线。

在实际工业生产过程中，时延会对控制系统的性能产生不利影响，甚至导致控制系统不稳定。从切换系统角度研究了重型燃气轮机转速/功率控制回路的时延稳定性问题，以某电厂GE MS109FA 275 MW重型燃气轮机在100%负荷下的模型为研究对象，通过增广状态变量，选择时延变化作为切换信号，将含有时变时延的转速/功率控制回路转换为一类切换系统。运用范数相关引理，推导出确保含有时变时延的转速/功率控制回路稳定的充分且必要条件，并给出稳定性验证算法，同时基于国产重型燃气轮机NuCON控制系统进行了硬件在环仿真实验，验证了所提理论结果的正确性。该研究结果可为国产重型燃气轮机控制系统设计和参数调整提供理论参考。

为实现压气机叶片积垢和喘振故障的提前预警，提出了一种融合热力学模型与人工智能的燃气轮机压气机典型故障预警方法。根据模块化思想搭建燃气轮机热力学性能仿真模型，并利用燃气轮机实际运行数据完成模型的动态标定，形成高精度燃气轮机性能分析模型，实现排气流量、透平进口温度、燃气轮机热耗率等关键指标的计算。在热力性能仿真模型的基础上，结合压气机典型故障专家经验及专业知识确定影响压气机故障的主要特征参数，抽象表征出压气机叶片积垢和喘振的预警模型。选取历史健康数据，采用人工神经网络算法对模型进行训练，获取偏差曲线，通过监测预警模型输出预测值与测量值之间的偏差变化，实现压气机典型故障的提前预警，给出了某GE 9F型燃气轮机压气机的实测数据的有效性验证实例。结果表明：该方法能精准捕捉压气机叶片积垢和喘振故障，相对于传统阈值报警方式，提高预警的时间窗口。该研究成果可直接在燃气轮机电厂侧部署，实时为运维人员的检修和维护决策提供指导。

为了满足火电机组启动运行的灵活性、高效性及经济性，将抽汽背压式汽轮机（BEST）小汽轮机带小发电机系统（简称BEST系统）应用于双机回热系统机组，根据BEST系统及机组启动方式，结合调试调整试验的启动运行历史过程及数据，进行BEST系统在多方式启动及运行的特性分析试验，优化现有控制逻辑，提出BEST小汽轮机带小发电机运行控制策略。避免了在BEST系统启动顺控、变流器启停顺控、BEST小汽轮机与变流器的无扰切换、燃煤机组辅机故障减负荷（RB）及甩负荷工况中BEST系统缺乏相应控制策略的问题，实现了BEST系统全过程无断点的运行控制。优化后BEST系统运行过程中重要参数保持安全稳定，该控制方法对具备BEST系统的同类型机组具有重要参考意义。

梳齿密封因其结构简单、方便维修及使用寿命长等特点被广泛应用于各类透平机械，反旋流装置可通过影响密封腔室内周向流动，减弱螺旋形效应引起的气流激振问题，提高密封系统稳定性。建立反旋流梳齿密封三维数值模型，计算分析不同结构参数下反旋流喷嘴对密封动力学特性影响。结果表明：反旋流喷嘴倾斜角度越小，系统阻尼越大、稳定性越高，当倾斜角度为30°时，有效阻尼为垂直角度入射时的4倍；反旋流喷嘴形状对密封动力特性及流动特性影响较小，2种喷嘴孔型交叉刚度均为负值且低频下二者交叉刚度差值约为5 kN/m、高频下约为1~2 kN/m；喷嘴数目越多，越能够抑制转子周向流动，利于系统稳定。

针对目前人工决策基础上的制粉系统一键启停技术存在决策主观经验性强、操盘劳动强度大、节能优化潜力难以发掘等问题，提出了一种综合考虑制粉系统能耗与机组负荷跟踪性能的制粉系统启停决策评价模型，以安全引入网调负荷计划指令信号作为输入，研究了基于深度强化学习的制粉系统自启停智能决策方法，开发了制粉系统自启停决策闭环控制系统。研究结果通过仿真验证，并已在某超超临界1 000 MW机组常用磨煤机上成功应用，节能降耗效果显著。研究结果可为火电机组少人、无人化运行技术提供有效借鉴。

针对含油污泥的无害化处置问题，提出预处理后送入煤粉锅炉与煤粉耦合燃烧的技术路线，在330 MW机组四角切圆锅炉上做了改造，并进行了含油污泥的热重分析及含油污泥入炉后的数值模拟，开展了油污泥入炉低负荷稳燃试验。结果表明：含油污泥具有易着火且热值接近动力煤的特点，可提高锅炉低负荷稳燃能力；含油污泥入炉后火焰中心略微下移，排放的烟气NO_x量有所降低；锅炉最低稳燃负荷率可低至20.00%，对应燃烧器层炉膛温度上升30~50 ℃，煤粉燃烧器火检信号更稳定，飞灰含碳量从4.79%降至3.80%，证明了油污泥对低负荷工况下煤粉燃烧的促进作用；120 MW负荷下含油污泥入炉后，锅炉效率提高约0.23百分点，可降低供电煤耗率约0.7 g/(kW·h)，含油污泥热值可替代标准煤约3.7 t/h，节能效果显著。

尿素水解制氨技术已广泛应用于火电机组脱硝还原剂的制备。然而，若出现尿素质量不合格，尿素水解器发生泄漏以及水解器疏水回用至凝汽器的情况，会对热力系统造成巨大危害。对某燃煤机组尿素水解器泄漏致水汽系统严重积盐及过热器爆管进行了分析，并提出了补充处理方案。实施后机组各项水汽指标均达到《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》（GB/T 12145—2016）要求，为水汽系统积盐的原因分析及处理提供了解决方案。

调相机外冷水系统换热器和冷却塔填料层表面结垢会严重影响冷却塔的换热效率，危及调相机安全运行。为了更有效地提出防垢措施，查明结垢成因，采用扫描电子显微镜-X射线能谱分析仪、X射线衍射分析仪、傅立叶红外光谱仪等表征手段对垢样微观形貌以及化学组分进行检测分析，对循环系统补充水、循环水采用电感耦合等离子体质谱仪以及化学分析方法进行检测分析。测试结果表明：该外冷却系统内结垢的主要成分为CaCO₃、SiO₂以及CaSiO₃；冷却系统结垢与系统循环水没有排污措施，过高浓缩倍率运行以及地区风沙侵入有很大关系。结合上述分析及当地特殊的地理位置与天气条件，提出若干防垢措施与建议，有助于该类冷却系统现场运行时更有针对性地提出防垢措施，保障调相机运维的经济性以及安全性。

高温汽水管道是发电厂的重要部件，由于管道垂直高差和水平跨距较大，为协调管道热膨胀和降低管道热胀应力，在管道设计时配置了较多恒力弹簧支吊架（恒力吊架）。由于存在转轴摩擦力矩等原因，恒力吊架并非恒力，其荷载偏差会造成管道运行时偏离设计冷态、热态线及管道应力升高。为控制恒力支吊架质量，国内相关标准中有恒定度和荷载偏差度2个质量性能控制指标。分析研究荷载偏差度可得：由于存在摩擦力矩等，恒力吊架在测试荷载偏差度时，不同加载方向测得的拔销荷载差异较大，导致其荷载偏差度差异较大，因此拔销荷载不宜作为代表性参数；平均荷载可表征位移-荷载曲线的位置，是恒力支吊架的代表性参数，并给出了新的平均荷载偏差度计算公式。建议对相关标准进行修订，提高恒力吊架性能。