吸热器涂层吸收率的准确测量对吸热器性能评估、优化具有重要意义。目前吸热器涂层吸收率的实验研究大多局限于平面金属基材。以塔式太阳能熔盐吸热器圆柱形吸热管为研究对象，提出蓝丁胶法和漫反射盒法2种广泛适用的测量曲面涂层吸收率测试方法。蓝丁胶法器材准备简单，操作复杂；漫反射盒法器材准备复杂，操作简单。2种方法在测量过程中隔绝环境光线干扰，得到各种涂层附着于平板和圆管表面的测量吸收率，通过不同涂层在平板和圆管上的吸收率对应关系建立拟合曲线，从而修正测量数据得到吸热管涂层吸收率，拟合曲线精确性R²≥0.995；不遮光条件下直接测量2.5 cm直径吸热管吸收率，最大相对误差为13.39%，使用蓝丁胶法和漫反射盒法后相对误差分别降为0.27%和0.45%，2种方法各点结果相对误差之差小于0.30%，测量过程中涂层吸收率越大，各因素对测量结果影响越小；在蓝丁胶测试方法中，吸热管直径越大，测得的吸收率越小。

近年来，国内外发生了多起涉及新能源电站的谐波谐振事故。频率扫描法由于操作简单、物理意义明确等优点，在工程中被广泛应用于系统谐振评估。在建立大型新能源电站电磁暂态仿真模型并进行频率扫描时，通常使用单台或多台机组来代替大型新能源电站，以降低建模复杂度，然而该做法在高频谐波谐振问题中的适用性还未能得到有效揭示。为此，以某大型光伏电站为例，利用自下而上建模法建立了光伏电站详细阻抗模型，并在此基础上采用等功率损耗原则建立了其动态等值模型，通过实际场站参数对2种模型进行了详细的对比分析。研究结果表明，集电线路串联阻抗对于谐波模型影响较小。为此提出了采用对地电容代替π型电路的简化动态等值模型。通过等功率损耗法建立的等值模型可以准确反映光伏电站的谐波谐振特性，而忽略集电线路电感所得的等值模型适用于分析光伏电站的中低次谐波谐振分析。

针对地热能利用，根据地热井口条件通过热力学计算和设备选型设计了对应的ORC机组，并对该机组动态特性进行了仿真；研究了热源温度和流量、冷却水温度以及工质流量4种参数变化对ORC机组关键运行参数和性能的影响规律。结果表明：机组输出性能对冷却水温度变化最为敏感，冷热源温度增大10 ℃，轴功分别减小16%和增大7%；热源温度和流量增大都会使过热度、蒸发压力和轴功显著升高，热效率略有下降，但其对机组冷端传热的影响有限，对热端传热的影响很小，过热度和蒸发压力几乎不变；相比冷热源参数的变化，工质流量变化时机组关键参数的波动最小，机组能很快恢复稳定。

设计了一种千瓦级新型甲烷重整制氢反应器，采用固态氧化物燃料电池尾气供热，充分利用尾气中的余热和可燃成分，构成紧凑的高效天然气发电系统。采用计算流体力学（CFD）对反应器内燃烧及重整反应进行了数值模拟，结果表明：固态氧化物燃料电池阳极和阴极尾气能够在反应器中稳定燃烧，形成1 486 ℃高温火焰，为甲烷水蒸气重整反应供热；重整管内水蒸气和甲烷体积分数沿程不断降低，由于水蒸气过量，出口处水蒸气体积分数为35%，出口氢气体积分数为45%，甲烷转化率达到90%左右；镍催化剂具有很高的导热系数，因此重整管内外温差小于15 ℃；利用实验获得了反应器内温度、甲烷体积分数及甲烷转化率等数据，对比模拟结果验证了数值模拟的准确性。

齿轮箱健康状态直接影响风电机组的发电量，为了在工程实际中尽早实现齿轮箱故障状态的预警，提出一种基于改进狮群优化的K-means聚类算法。将监督机制及考虑非线性权重的正余弦优化算法引入狮群算法实现算法改进，通过改进狮群优化算法对狮王位置的迭代，选择最优解作为K-means算法聚类中心，以解决传统聚类算法对初始聚类中心依赖性强的问题。选择UCI数据对算法进行对比验证，结果表明，基于改进狮群优化的K-means聚类算法的分类准确度和稳定性有较好的提升。将该算法应用于某风电场内4台同一型号机组齿轮箱振动加速度有效值的对比测试，发现该算法的分类中心分布与齿轮箱实际运行状态相吻合，且与标准规定的齿轮箱不同状态所对应的振动能量分布相一致，证明该算法可实现风电机组齿轮箱早期故障预警。

建立了不同半圆通道的数学和物理模型，并通过与实验数据的比较，验证了所建立模型的准确性。研究了超临界二氧化碳（S-CO₂）在等截面半圆通道、渐扩型和渐缩型通道内的热工水力换热性能，并分析了不同通道和压力对S-CO₂在变截面半圆通道内的热工水力性能的影响。结果表明：相较于均匀截面半圆通道，渐扩型通道恶化传热，渐缩型通道强化传热；入口和出口半径比为1.0:0.5的渐缩型半圆通道的总体换热系数最大提升了39.93%，流动传热综合性能评价因子PEC最大为1.346；当压力越靠近临界压力或热通量较低时，传热性能越高。最后，从场协同性和湍动能分布的角度解释了渐缩型变截面通道强化传热的原因。研究结果可为S-CO₂循环系统冷却器的设计与优化提供新的思路和理论指导。

为解决可再生能源间歇性和波动性导致的电力供需不匹配问题，提出了一种基于超临界二氧化碳（S-CO₂）循环和高温热泵的联合循环储能发电系统，该系统是卡诺电池形式的一种创新探索。通过熔盐储热装置和水储冷装置实现能量交换，有效联合了热泵循环加热过程和S-CO₂循环发电过程，获得了较高的储能发电系统往返效率。模拟计算了联合循环的典型工况参数和热力性能，分析了S-CO₂循环中主要参数对系统整体效率的影响。结果表明：提高膨胀机入口温度有助于提高整体循环效率，系统最优往返效率可达62.8%，同时储热熔盐需求量减少；提高主压缩机入口气体参数可使系统效率达到极限值，超过该值后整体循环效率不再提高；主再压缩机分流比为0.35时系统效率达到最优；确定了S-CO₂循环系统最佳运行工况，比同工况下简单布雷顿系统往返效率高7.98%。

作为布雷顿循环系统中的重要冷端部件，气体冷却器的性能对循环系统结构紧凑性和运行高效性有重要影响。分析了一种新型横流印刷电路板式换热器（printed circuit heat exchanger，PCHE）—板翅混合式气体冷却器的工作性能及影响因素，对该种换热器建立了一个数值计算模型，并编写MATLAB程序验证其可靠性；基于此，对该类冷却器进行了设计，其功率密度均在1 MW/m³以上，属于紧凑型换热器；其次进行了变工况性能分析，给出了冷却器的压降和换热性能随循环工质和冷却空气进口状态的变化规律，并比较了布雷顿循环工质为超临界二氧化碳、氮气、空气时冷却器的换热特性和压降特性，结果表明，冷、热流体流量的改变对换热特性的影响最明显。研究结果对布雷顿循环空冷换热器的设计与运行具有参考意义。

我国污泥产量逐年增加，如何对其进行无害化、资源化处理成为亟待解决的问题，拟将燃煤电站与污泥干燥系统耦合，湿污泥干燥后进行掺烧。以某典型超临界660 MW机组为研究对象，在THA工况下，通过对锅炉进行热力计算和对系统整体进行热力学分析及经济性分析，研究掺烧不同含水率（10%、20%、35%、50%、65%）不同掺烧量（2%、4%、6%、8%、10%）的干化污泥对排烟温度、锅炉效率、净发电效率、湿污泥发电折合净效率和干化污泥发电折合净效率等参数的影响。结果表明：当干化污泥含水率超过50%时会导致参数恶化且随掺烧量的增加变化趋势加剧；干化污泥的含水率应控制在50%及以下，若超过此值，掺烧量应小于4%；掺烧污泥导致系统的㶲效率降低，主要原因是锅炉和干燥设备的㶲损失增加；当掺烧含水率为20%，掺烧量为10%的干化污泥时，系统经济性最好，动态回收周期仅为4.02年。

燃煤机组耦合熔盐电加热器系统可大幅提升其调频调峰能力。基于Modelica语言建立了熔盐电加热器的动态模型并完成了试验验证，揭示了熔盐电加热器在熔盐流量扰动和机组自动发电控制（AGC）负荷扰动下的动态特性。基于其动态特性提出了“前馈+PID”调节的温度控制方法，计算分析了熔盐电加热器辅助燃煤机组AGC调节时的电负荷变化特性和热力参数变化特性。研究结果表明，配置10 MW熔盐电加热器可使660 MW燃煤机组AGC变负荷速率提升340%，且所提控制方法能够维持电加热器热力参数的稳定。

间接空冷翅片管束目前缺乏全面的冬季防冻运行参数。为此，首先凝练了管束防冻模型，包括热平衡方程、水侧和空气侧输运准则方程、防冻约束条件；其次依托典型顺逆流式空冷翅片管束，分析了2类管束临界防冻特性和防冻裕量；最后探究了中间型、左侧型、侧面型进水方式管束的临界值特点。结果表明：环境温度和入口水温降低、风速增加，管束防冻流量增加，且入口水温越低，风速影响更突出；逆流式管束防冻性能劣于顺流式管束，随风速增加或入口水温降低，二者差异扩大；入口水温抬升对防冻裕量影响分为3个梯次，为显著增加区间(0 ℃, 10 ℃]、变化缓慢区间(10 ℃, 20 ℃]、基本不变区间(20 ℃, 40 ℃]，不可一直增加入口水温来防冻；中间型管束防冻性能优于左侧型和侧面型，空冷燃煤火电或核电机组应优先选用。研究结果可为我国空冷机组冬季防冻运行提供指导。

烟气流量是影响碳监测精度的关键因素之一，而分布不均、随机组负荷变化而改变的复杂流场环境是阻碍烟气流量精准计量的主要因素。以某电厂660 MW机组烟囱入口烟道为研究对象，基于烟气流场数值模拟结果对比分析了4种不同测量原理的流量计测量精度随点位数量、工艺布置形式等因素的影响变化规律。结果表明：与矩阵流量计相比，多点皮托管流量计对复杂流场环境的适应性更好；在测点数量同为28的情况下，矩阵流量计偏差是多点皮托管流量计的1.54倍；光闪烁流量计测量精度受安装位置标高影响较大，最大偏差是最小偏差的23.3倍，表明光闪烁流量计对复杂流场环境的适应性较差；超声波流量计可倾斜安装和多声道安装，工艺布置形式灵活多变，对复杂流场的适应性显著提高，双声道布置时可将偏差控制在±1.5%以内。研究成果为流量计设备选型及工艺设计提供了重要的理论依据和数据支撑，具有重要的理论研究及工程应用价值。

2021年全国碳市场开启，为了提高碳交易的准确性，需要做到碳排放数据的可测量、可报告、可核查。在这种背景下，烟气在线监测系统作为一种碳排放量化方法得到了重视。其有效工作的基础是烟气流量的准确测量。但电厂烟囱尺寸大，内部烟气流动特性复杂，烟气流量难以准确测量。重点分析了皮托管流量计和气体超声波流量计在大口径管道流量测量中的研究现状，详细介绍了大口径管道气体流量测量技术。此外，还介绍了一种独立的流量测量方法—示踪气体稀释法，探讨其发展现状及作为一种流量标定方法的潜力。

现有火电灵活性改造方案难以消除频繁快速变负荷所带来的热力系统寿命折损与机组安全运行风险，为保障火电机组参与电网调峰的安全性、经济性与健康性，提出并构建了基于固体氧化物电解槽（SOEC）制氢技术与燃烧器局部富氧燃烧（OEC）技术相耦合的火电机组全容量长寿命调峰技术方案。以某超超临界1 000 MW二次再热机组为计算示例，对SOEC-OEC系统参与70%~100%的电网深度调峰进行了能效计算，并与常规碱性水电解制氢（ALK）系统进行了比较。计算结果表明，SOEC-OEC技术方案中抽汽电解制氢系统的能效高达49.86%，相比ALK系统提高约26.40%；富氧助燃系统最大可减少锅炉排烟量达23.7%，降低机组供电煤耗2.83 g/(kW·h)，减少碳排放约2.82 t/h。此外，SOEC-OEC系统还可为机组带来超额的调峰补贴收益、氢气售卖收益、富氧节煤降碳收益以及设备延寿延保收益等，充分保障了火电调峰过程的经济高效、安全环保。

为满足国家“双碳”目标下煤炭清洁高效利用领域的迫切需求，在工业锅炉、电站锅炉等领域开发了煤粉预热燃烧技术。煤粉先进入流态化预热燃烧器中高温改性，再进入锅炉炉膛分级配风燃烧，从而实现了煤高效、低氮燃烧，并在1台60 t/h煤粉锅炉上进行了技术验证。锅炉侧墙对冲布置了2只预热燃烧器，单只预热燃烧器设计热功率为26 MW，以烟煤为原料，在10%~100%负荷范围开展了6个不同负荷的锅炉运行特性和NO_x排放特性试验研究，结果表明：该锅炉在各负荷下运行状态稳定、良好，无助燃条件下实现了10%超低负荷稳定运行；预热燃烧器各参数合理、循环状态稳定，满足锅炉宽负荷的运行要求；负荷下锅炉燃烧效率均在97%以上，10%、20%负荷下锅炉热效率大于85%，30%及以上负荷锅炉热效率均在90%以上；通过调整配风，锅炉各负荷下NO_x原始排放均低于50 mg/m³（φ(O₂)=9%）。60 t/h煤粉预热燃烧锅炉的成功示范，为煤粉高效清洁灵活燃烧技术的发展和应用提供了重要支撑。

针对磨煤机内部流场复杂且不均匀的问题，通过建立完整的中速磨煤机模型，采用CFD软件求解磨煤机内部流动方程，利用DPM迭代获取颗粒流动参数，探究了不同动态分离器转速下中速磨煤机内部流动情况和出口风粉分配特性。研究结果表明：一次风在磨煤机出口4根出粉管处分配特性较好且与试验结果相吻合；煤粉粒径较小时，4根出粉管的煤粉质量流量偏差较小，且随动态分离器转速提高变化不明显；随着粒径的增加，煤粉颗粒运动轨迹呈现为贴壁运动，4根出粉管的煤粉质量流量偏差逐渐增大；同时对于大粒径煤粉颗粒，随着动态分离器转速提高，4根出粉管煤粉质量流量偏差逐渐降低。

针对电力设备故障样本少且获取困难等问题，提出了基于置信规则库的干式空心电抗器状态评估方法。通过搭建多工况下干式空心电抗器电气及温升特性试验平台，获取不同工况下电抗器有功功率和最热点温升率数据样本集，建立基于置信规则库和证据推理的电抗器状态评估模型。为了减小因专家主观经验对状态评估模型预测结果的影响，提出置信规则库优化方法，并采用证据推理算法将电抗器输入特征信息转化为输出状态等级。利用测试数据对评估模型进行测试，结果验证了基于小训练样本的干式空心电抗器状态评估方法的有效性和准确性。

电力辅助服务市场下，燃煤火电机组参与调频辅助服务面临新的机遇和挑战。针对大容量超（超）临界燃煤火电机组锅炉蓄能有限和AGC调频响应性能较难适应辅助服务市场日益增长的调频需求，通过分析网源不同的能量状态对机组调频影响，设计了基于网源能量状态的自适应调频控制策略。该策略基于机组锅炉蓄能状态和电网调频需求，自适应地承担调频辅助服务市场中的AGC调频任务，充分发挥机组调频潜力的同时，有益于机组自身能量快速平衡和参数恢复平稳，实现机组安全稳定运行和提高机组综合调频性能指标的网源目标协同。

为研究1 000 MPa级超高强钢焊接热影响区（HAZ）不同区域的组织性能，采用焊接热模拟技术制备了试验钢在不同热循环峰值温度下的试样，通过夏比冲击试验研究了HAZ不同区域的冲击韧性。结果表明：在亚临界区（SCHAZ）、临界区（ICHAZ）和细晶区（FGHAZ），样品冲击吸收能量、裂纹扩展能量和动态冲击韧度较大，断口上形成较大面积的脚跟形纤维区和剪切唇，微观可看到大小不一的韧窝，样品冲击韧性较好；在粗晶区（CGHAZ），样品各项冲击数据均急剧下降，断口呈宏观脆性断裂，几乎全为放射区，微观下显示准解理断裂特征，表明裂纹扩展时受到的阻力减小，裂纹萌生后稳定扩展的时间减少，失稳扩展较快，样品的冲击韧性恶化，CGHAZ为HAZ中的韧性谷区；组织分析表明，粗大的晶粒和粗大的马氏体板条是导致CGHAZ脆化的主要原因。该结论为探究1 000 MPa级超高强钢在水电工程中的优选研制及工程应用奠定了理论基础。