地热发电作为地热资源开发利用的主要方式之一，其发展对于促进能源结构低碳清洁、推动“双碳”目标的实现意义重大。在明确世界及中国地热能发电发展历程，以及干蒸汽发电技术、闪蒸式发电技术、双循环（双工质）发电技术、全流发电技术等主要地热发电技术概况的基础上，详细阐述了干热岩发电技术、热伏发电技术、超临界CO₂循环发电技术、联合发电技术，以及地热-太阳能、地热-风能、地热-生物质能、地热-海洋能等多能互补发电技术等新兴地热发电技术及其研究进展，结合我国地热发电现状及存在问题，提出了我国地热发电发展的建议，以期对我国地热发电的未来发展提供参考借鉴。

可再生能源在利用过程中存在瞬时性、不稳定性以及供应与需求不匹配等问题。热化学储热技术具有储能密度大、储热温度高等特点，能够实现高效长时储热，可以将不稳定的可再生能源转化为稳定的中高温热能，并满足用户侧的波动需求。针对工作温度范围为400~1 100 ℃的中高温热化学储热材料，阐述了其分类、基本原理和特点，系统总结了碳酸盐、氢氧化物、氧化物、金属氢化物、氨和甲烷等典型热化学储热材料及其储热性能，分析了其结构定向调控及改性方法，并对典型的工程应用进行了介绍；分析了固-气和气-气反应体系的反应器设计及系统集成的研究进展，并针对优质热化学储能材料在开发及工业应用方面存在的问题，指出了未来的发展方向。

为研究灰尘对光伏发电性能的影响，通过搭建的实验台采集清洁与污染光伏组串每天的发电数据，同时监测气象数据，分析积灰及天气对光伏组件发电性能的影响。结果表明，冬季PM2.5质量浓度的上升和春季沙尘暴天气的频发使得光伏组件表面灰尘积累较多，累计发电量损失增长较快，而夏季由于降水增加，灰尘难以积聚在光伏组件上，累计发电量损失增长缓慢。此外，利用DTW（dynamic time warping）算法来寻找相似日。首先通过熵值法计算出各气象参数的权重，然后按日期逆序逐个计算出每个历史日各个气象参数对应的DTW值，再乘以其权重并相加得到历史日的综合DTW值。通过比较各历史日的综合DTW值，选出与当前日最接近的气象相似日。在避开极端天气的情况下，选择数据集中的一部分作为验证集，并对寻找相似日的判据进行优化，选取每天09:00—15:00的数据分为3个时间段进行分析，并设定平均太阳辐照度不小于600 W/m²的条件。优化后，预测模型的评价指标决定系数为0.83，均方根误差为0.22，预测效果显著提升。最后利用该算法为光伏电站制定清洗策略，经过累计发电量损失与清洗成本的对比，确定在长期不降雨情况下，电站应每28天进行一次清洗。

光伏阵列在局部遮荫环境下的P-U特性曲线呈现多峰特性，导致传统最大功率点跟踪（MPPT）算法在跟踪最大功率时失效。为此，提出一种基于改进金枪鱼算法的光伏MPPT双层控制模型，在上层中将莱维飞行（Levy）策略和多项式变异策略嵌入金枪鱼算法中，构建莱维-多项式变异金枪鱼算法（LPTSO）来搜索全局功率最大点；在下层中采用扰动观察法对全局最大功率点进行局部跟踪，以降低局部遮荫环境下的功率振荡。将该双层控制模型应用于光伏MPPT仿真系统中，仿真实验结果表明，针对多峰MPPT控制，所提模型在收敛速度、跟踪效率、功率振荡等方面都有较大提升，该光伏MPPT双层控制模型能够有效解决局部遮荫环境下最大功率跟踪失效的问题。

采用热重分析法研究掺混比和升温速率对市政污泥和油茶壳混燃特性的影响，使用Flynn-Wall-Ozawa（FWO）和Kissinger-Akahira-Sunose（KAS）2种方法对样品的燃烧动力学进行建模，计算了各类样品的稳燃性指数和综合燃烧特性指数，分析了燃烧过程中混合燃料成分间的交互作用。结果表明：污泥掺混油茶壳后，混合燃料的燃尽温度明显降低，燃烧稳定性能和综合燃烧特性有明显改善；随着油茶壳掺混质量比从20%升至80%，燃尽温度从590 ℃下降到532 ℃，燃尽程度也逐渐变大，失质量由63.13%增加到92.19%，稳燃性指数和综合燃烧特性指数分别增加1.66和2.32倍；随着升温速率的增加，混合样品的燃尽温度、稳燃性指数和综合燃烧特性指数均提高，而燃尽程度变小，且着火温度无明显变化；污泥与油茶壳混合燃烧各组分间发生了交互现象，在挥发分燃烧阶段表现为抑制作用，而固定碳燃烧阶段表现为促进作用；FWO法和KAS法计算污泥的平均表观活化能分别为122.32、118.08 kJ/mol，油茶壳的平均表观活化能分别为166.46、164.94 kJ/mol，混合样品的平均表观活化能随着油茶壳掺混质量比的增加而增大。

为抑制叶片表面流动分离，提升叶片气动性能，提出在叶片表面安装涡流发生器的设计方案。以DU97-W-300叶片段设置涡流发生器为研究对象，采用正交实验设计方法，探究该叶片段涡流发生器高度、长度、安装角、弦向安装位置、间距、节距对叶片气动性能的影响，从而确定涡流发生器参数设计基本规律。研究结果表明：影响叶片气动性能大小的涡流发生器参数依次为涡流发生器间距、节距、长度、高度、弦向安装位置、安装角；最优涡流发生器参数组合规律为高度0.75ξ（ξ为叶片边界层厚度）、长度1.60ξ、安装角20.0°、弦向安装位置10%叶片弦长、间距1.60ξ、节距0.80ξ，可以使该叶片最大升力系数增大40%，最大失速攻角增大9.5°。

为合理评价综合能源的整体性能，突出系统低碳高效的核心特征，指导可再生能源安全消纳，提出了一种加权能源利用率评价指标。园区级综合能源系统是综合能源应用中一个典型场景，考虑到系统中的可再生能源具有能量转化效率低的特点，分别采用能效比和一次能源利用率评价可再生能源系统和化石能源系统的性能，再以供能量占比作为权重反映该系统在整个能源系统的相对重要性，计算出园区级综合能源的加权能源利用率。通过算例对比分析了所提指标与传统一次能源利用率和㶲效率指标的区别，结果表明，该指标的评价结果能够反映系统的可再生能源消纳水平，体现低碳、高效的核心特征，对于指导系统节能降耗具有重要意义。

构建以新能源为主体的新型电力系统，对燃煤发电机组深度调峰和超低负荷运行提出了越来越严苛的要求，进而对汽轮机组低负荷安全运行提出了越来越严峻的挑战。采用数值模拟方法，基于低负荷工况下汽轮机末级运行性能的深入分析，着重研究探索了不同解决方案在超低负荷工况下的工作机理与优化效果。研究发现，当机组从中低负荷下降到超低负荷时，末级叶片附近出现间隙涡、回流涡和分离涡等涡群，其范围随着负荷的减小逐渐扩大。低负荷工况降低机组背压和低压缸切缸运行是弱化汽轮机涡流、提高末级性能的有效途径，二者结合使用效果更佳。例如，在20%热耗率验收（THA）工况条件下，将背压从4.9 kPa降低到2.5 kPa，使得末级涡群影响范围明显减小，转子叶片转矩从–38 N·m增加到73 N·m，末级运行性能明显改善。在10%THA工况下，采用降低背压和低压缸切缸相结合可使叶顶间隙涡完全消失，回流涡和分离涡的径向长度都减小50%以上；优化后的动叶转矩增加了约130 N·m，末级运行性能改善效果显著。

针对通过热力循环实现余热利用的系统，解决循环热效率与热源利用率之间的相互制约问题是构建高效余热吸收系统的关键。以超临界二氧化碳循环为例，为拓宽余热吸收温区从而提高余热利用效率，构建了新型循环即部分膨胀循环，耦合燃气轮机排气后，余热利用系统的发电效率为28.62%，循环热效率34.03%，热源利用率84.11%。为论证部分膨胀循环的优势，进一步构建了基于单回热布雷顿循环与再压缩布雷顿循环的余热利用系统，并对3种循环进行对比，通过热力学第一定律、第二定律计算分析，发现部分膨胀循环的发电效率均高于其他2种经典循环；通过分析循环流程，揭示了部分膨胀循环效率较高的原因，即部分膨胀结构拓宽了吸热温区，使得热源利用率大幅升高，从而提高了发电效率。

以某微燃机循环系统试验台为对象，构建了微燃机回热循环系统模型，并基于此开展了回热循环系统的性能预测与分析。考虑到系统的关键部件性能参数未知，利用极大似然估计法，结合实验数据对其进行了估计，所得预测值和实验值的误差在3%以下，表明模型能够较为准确地预测回热循环的热力性能。然后基于建立的模型，开展了全工况的回热循环系统模拟，获得了不同环境温度下随负荷变化时微燃机功率、发电效率、排烟热量和排烟温度等的变化规律以及压气机的工作区间。所获得的微燃机关键部件信息和系统性能变化规律可为相关研究提供一定的参考。

为探索碳排放监测技术在支持火电企业碳排放“双控”以外如何助力火电机组运行优化，以某F级燃气-蒸汽联合循环机组为研究对象，在其尾部烟囱加装CO₂监测系统，进而基于前端调压站燃料在线监测数据与后端烟囱环保测点烟气在线监测数据开展研究。研究发现：该机组中高负荷段的烟气监测碳排放速率稳定偏高于燃料监测碳排放速率但曲线变化基本一致，说明前后端数据具有可比性但存在稳定的偏移；对于该型机组中负荷运行时，大气环境是一个优先考量因素，气温较高时可能改善机组热散失，气压较低时可减小压气机压缩能耗，进而降低该型机组瞬时碳排放强度；透平膨胀比、压气机压比、蒸燃功比可能是在机组负荷不变的情况下降低机组瞬时碳排放强度的优先考虑因素。

燃气-蒸汽联合循环发电中燃气轮机与余热锅炉主体经常采用大扩张角过渡段连接，导致下游烟气流动不均匀，影响余热锅炉NO_x选择性催化还原烟气脱硝效率。对此，提出通过布置三级导流板来改善烟道内烟气的流动均匀性，并采用计算流体力学模拟方法研究过渡段导流板布置形式、安装角度及布置密度等参数对烟道内烟气流动特性的影响规律。结果表明：未设置导流装置时过渡段出现明显漩涡，涡度可达20 m^–1，导致烟气流动均匀性差；过渡段安装一级变倾角导流板可显著抑制漩涡的尺寸，安装二级变倾角导流板可显著改善过渡段内烟气流动均匀性，但是烟道后端烟气速度均匀性仍不高，安装三级导流板可同步改善过渡段和烟道内烟气流动均匀性，在换热模块三之后相对速度标准差系数降至2.1%。优化的导流板布置为：一级导流板水平投影长度2.25 m，间距1.20 m，角度15°~30°等差递增；二级导流板水平投影长度1.36 m，间距1.40 m，角度15°~60°等差递增；三级导流板长度0.70 m，间距1.00 m，水平安装。研究结果可为烟气均流装置的设计提供理论指导。

微波衰减法是近年来在线测量粉煤灰含碳量的常见方法之一。然而，由于飞灰的取样位置及取样装置的差异，飞灰的粒径大小存在较大的不确定性，从而造成飞灰含碳量测量的误差较大。现有的含碳量拟合模型均以飞灰对特征频率信号的衰减与飞灰含碳量的关系为基础，存在着误差大、适应性差等问题。为了解决含碳量拟合模型误差大和适应性差等问题，提出使用信号的时域主峰衰减来代替信号在特征频率处的衰减作为飞灰含碳量在线拟合的优化方法。为了修正飞灰粒径不确定性引起的误差，在研究灰位和含碳量测量的基础上，比较了不同粒径范围的飞灰对灰位和飞灰含碳量测量的影响。结果表明：采用信号的时域峰值衰减来计算含碳量，其结果与实际值吻合良好；对于波导中相同质量的灰样，飞灰的粒径大小对灰位的测量精度没有显著的影响；当使用微波法测量波导内飞灰含碳量时，对于相同质量的灰样，随着飞灰粒径的减小，波导内飞灰对微波信号的衰减逐渐减小，从而使含碳量的测量值随着飞灰粒径的减小而增加。

为改善冷却塔雨区流场结构，进一步增大通风量，在已有平板型导风板基础上，提出一种布置在雨区的低风阻流线型导风板。设计工况下，以常规冷却塔和在各高度布置平板型导风板的改造塔为参考对象，分析5种不同布置高度（1/6、1/3、1/2、2/3、5/6进风高度）下低风阻流线型导风板对整塔通风量、塔内流场结构和温度分布等参数的影响。结果表明：随着导风板布置高度的升高，塔内各区域的空气分配发生了变化，对内区填料换热产生了明显影响，使整塔冷却性能呈现出先提升后下降的趋势；在进风口高度2/3处布置流线型导风板时，通风量增量与填料区底部平均温度减量达到最优值，冷却塔性能改善效果最佳，此时相较于常规冷却塔，循环水温降相对增长2.65%，通风量相对增长2.78%。此外，相较于最佳布置高度的平板型导风板，采用低风阻流线型导风板改造后循环水温降相对增长1.2%。

针对湿式冷却塔（湿冷塔）冬季运行易出现填料底层、进风口上缘等位置易挂冰的实际问题，建立了基于定热负荷的自然通风湿冷塔三维数值模型，探究了湿冷塔在严寒天气不外加防冻装置运行时的防冻特性规律，分析了填料底层水温、通风量等关键参数的变化特征及影响因素。研究结果表明：环境温度越低，机组负荷对填料底层平均水温、最低水温的影响越大；填料底层水温偏差变化的主要因素是机组负荷、环境风速、配水方式，其中配水方式的影响幅度较大，机组负荷次之，环境风速影响较小；通风量与机组负荷呈正相关关系，与环境温度呈负相关关系；环境温度相同时，外圈配水下的通风量小于全塔配水；迎风侧内部较低处及背风侧外部的水温最低，冻结风险最大，湿冷塔冬季运行时，应着重在迎风侧和背风侧进行防冻装置布置。

随着人工智能、数字孪生技术及数字化虚拟技术的快速发展，采用数字化虚拟技术实现电站直接空冷机组空冷岛运行状态的实时监测成为可能。首先，建立空冷岛三维模型，通过数值计算获得空冷岛空气状态参数，开发空冷岛运行状态数据库及显示和查询软件；其次，基于数字孪生技术，在电厂设置气象站，获得环境气温、风速、风向实时变化数据，连同机组运行工况参数输入监测软件；最终，计算获得空冷岛空气运行状态并进行三维显示。基于数字孪生技术的空冷系统空气运行状态实时显示技术避免了现场大量装设测点的投资和检修维护工作，为智慧电站的发展奠定了基础。