燃煤机组与大规模储能系统协调运行能够有效提高电力系统的灵活性，平滑可再生能源电力输出。提出一种与燃煤机组耦合的气液互转二氧化碳储能系统，利用燃煤机组凝结水和给水回收压缩热，通过疏水预热透平入口CO₂，实现了储/释能过程的热力解耦，无需配备储热装置。基于耦合系统数学模型，优化设计了系统耦合方案，并与独立CO₂储能系统进行了性能对比分析。结果表明：压缩热梯级回收将末级间冷器㶲效率从73.3%提升至89.6%，疏水梯级预热代替抽汽预热使一级预热器㶲效率从53.1%提升至89.7%；在最佳耦合方案下，系统电-电效率相比于独立系统从63.6%提高至76.8%，度电成本从0.13美元/(kW·h)降低至0.093美元/(kW·h)，往返效率略降至63.2%；叶轮机械与换热器是系统总㶲损和投资成本的主要来源，是提升系统热力性能和经济性的关键部件；提升释能功率至90 MW后，系统度电成本降低至0.089美元/(kW·h)，机组调峰范围扩大至86.4%~107.6%。

针对目前燃煤机组耦合熔盐储热系统技术方案存在调峰能力有限和调峰热经济性差的问题，提出了一种燃煤机组耦合压缩蒸汽与熔盐储热的新系统，具体包括单熔盐储热方案和双熔盐储热方案。该系统通过多级压缩机对抽汽进行压缩，并利用熔盐进行储热。压缩后的蒸汽最终凝结为水，其凝结潜热得到利用。通过EBSILON软件建立了耦合系统方案的仿真模型。研究结果表明，与传统熔盐储热技术方案相比，压缩蒸汽与熔盐储热系统能有效降低抽汽储热对系统热经济性的影响，并扩大机组的调峰范围。相对于传统方案，单熔盐和双熔盐方案的往返效率由27.43%~38.03%分别提升到62.13%~64.56%和65.69%~66.93%，最低出力由20.91%Pe分别降低到19.84%Pe和19.28%Pe。综合考虑系统的热力学性能和经济性能，单熔盐方案是最佳选择。

熔盐储能技术凭借其高热容量和良好的热稳定性广泛应用于太阳能热发电。为优化关键运行参数对储热效率的影响，采用数值模拟方法分析了不同水平位置下输入速度、初始温度、温差等参数对斜温层形成及储热效率的作用机理。结果表明，增大温差和提升输入速度可显著促进斜温层发展，使储热效率提升10%以上，基于响应面优化算法所获得优化参数组合的储热效率最大提升了16.3百分点。同时，为快速准确预测系统运行温度，通过对比3种机器学习模型发现随机森林模型预测效果最优，准确率达98.78%。研究结果为熔盐储能系统的优化设计提供了理论依据和应用参考。

热化学储热技术具有储热密度高、可实现季节性储热和长距离运输等优点，CaCO₃/CaO反应体系作为最有前景的热化学储热材料之一，随着储放热循环次数的增加会出现颗粒团聚、烧结等现象，导致材料逐渐失去活性。对此，采用模板法合成了分别掺杂Al₂O₃和CeO₂的复合CaO材料，通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和同步热分析仪（STA）等表征测试等手段，研究了材料的微观结构和化学掺杂对复合CaO材料循环稳定性的影响，分析了化学掺杂对复合CaO材料的放热反应温度区间的影响。结果表明：由模板法制备的CaO具有中空纤维状的微观结构，比CaCO₃直接分解得到的CaO的循环稳定性更优；当CaO与Al₂O₃的掺杂摩尔比为100.0:2.5（Ca: Al计）时，复合材料的循环稳定性最佳，经过30次储放热循环后，其有效转化率仅衰减了约7.1%（从0.70到0.65），放热能量密度为2 057 kJ/kg；当CaO与CeO₂的掺杂摩尔比以Ca:Ce计为100.0:10.0时，复合材料的循环稳定性优于CaO；掺杂Al₂O₃会降低CaCO₃/CaO反应体系的放热反应起始温度，而CeO₂会升高放热反应的起始温度。

单罐储热系统在充、放热循环过程中的传热特性和安全性是影响储热罐性能好坏的重要指标。通过耦合有限体积法和有限元法建立多层壁面结构的熔融盐单罐系统的综合模型，探究了入口流速及进、出口温差对储热罐连续储放热过程中的动态热特性以及机械性能的影响。结果表明：增大入口流速会降低储热量并提高热效率，同时会增大罐壁等效应力；而增大进、出口温差会增大储热量并降低热效率，同时增大罐壁的等效应力。为了保证单罐储热系统的储热量和热效率，同时确保系统的安全性，储热量40 MW·h的单罐系统熔融盐入口流速应控制在0.002 60~0.003 46 m/s，熔融盐进、出口温差应控制在200~250 K。

火电机组作为传统电力供应的主要来源，在发电过程中会产生大量废热，这些热量如果得不到有效利用，不仅造成能源浪费，还会增加环境负担。如何高效回收并利用火电机组的余热，成为提升能源利用率和降低碳排放的关键问题。深入挖掘火电机组各循环组件的节能降碳潜力，基于参数匹配开展火电机组不同品位余热的高效综合利用，对我国火电行业深度节能减排具有重大意义。首先，介绍了火电机组余热的主要来源与特点；其次，分别阐述了低压缸排汽余热、锅炉排烟余热、锅炉定排和连排余热等多种余热的利用方法及其具体工艺原理，并对不同余热利用方法的系统构型、应用现状、经济效益以及环境效益进行了探讨，总结了各种余热利用方法的优势与不足；最后，对火电机组余热利用技术未来的应用前景及发展趋势进行了展望。

电站引风机的工作环境复杂且恶劣，在运行过程中常常会出现各种故障，这些故障不仅对引风机的安全和稳定性产生影响，还间接威胁锅炉系统的正常运行。为确保电站的运行效率和安全，引风机故障的早期监测及故障后快速准确诊断至关重要。首先，分析总结了引风机常见故障类型及其可能对引风机造成的影响，并对常用的3类引风机常见故障及其成因进行了详细阐述；随后，从定量与定性2个角度系统阐述了引风机故障监测与诊断方法，总结了引风机测点安装情况与数据处理方法，在此基础上分析了各方法的优缺点以及适用于何种故障，并提出了针对性改进措施；最后，根据实际引风机故障诊断的重点、难点，展望了引风机故障监测与诊断领域的未来发展方向。

设计了一种300 MW超临界二氧化碳（supercritical carbon dioxide，S-CO₂）布雷顿循环富氧燃煤发电系统，采用流程模拟方法搭建了仿真模型，研究了一次干循环烟气比例、省煤器侧分流比、冷一次风温度及高压透平进口压力等关键运行参数对系统热力学性能指标的影响，揭示了该发电机组热力特性。结果表明：随一次干循环烟气比例增加，锅炉效率下降，当一次干循环烟气比例达到50%时，系统净电效率最高，为42.93%；随着省煤器侧分流比的增大，锅炉效率先上升后下降，省煤器侧分流比为11%时，系统净电效率最高，为42.86%；随冷一次风温度升高，锅炉效率不断提升，在65 ℃后上升趋势减缓并稳定在99.29%，系统净电效率不断上升，95 ℃时为43.06%；随着高压透平进口压力增大，锅炉效率先升后降，在29.5 MPa达到最大值，为99.35%，系统净电效率在29.0 MPa时达到最优，为43.66%。

针对风电功率数据存在的显著波动性和随机性导致风电功率预测中单一模型预测精确度欠佳的问题，提出了一种基于模态分解和组合神经网络模型的超短期风电功率预测方法。首先，基于改进完全集成经验模态分解和样本熵对风电数据进行处理，由不平稳序列分解为较为平稳子序列，同步重构出高频振荡分量和低频平稳分量。然后，构建基于自适应稀疏自注意力机制的风电混合预测模型，对于复杂度较高的高频振荡分量，采用自适应稀疏Transformer模型充分发掘关键波动特征；对于低频平稳分量，采用双向门控循环单元模型充分提取序列特征。最后，将各分量预测结果叠加得到最终预测结果。基于山东某风电场的实际数据进行测试，结果表明：相较于其他常用模型，所提模型均方根误差和平均绝对误差分别减小2.644 MW和2.420 MW，同时决定系数提高18.2%，具有良好的预测性能。

基于类沸腾传热理论，对水平管内超临界二氧化碳（S-CO₂）在全周与侧半周加热条件下进行数值模拟对比研究。获得了管内超临界流体相分布，发现管壁类气膜厚度是影响超临界流体传热性能的关键，其由蒸发动量力和惯性力竞争决定，可用无量纲超临界K数表征。类气膜局部增厚将导致传热恶化，壁面温度沿流动方向发生飞升，且在圆周方向上不均匀性加剧，传热恶化条件可用超临界沸腾数SBO精准预测。在压力p为8~20 Mpa、质量流速G为300~1 300 kg/(m²·s)、热流密度q_w为42~500 kW/m²工况下，与全周均匀加热相比，侧半周非均匀加热改变了管内传热特性：首先，蒸发动量力减弱导致类气膜厚度减小，传热强化；其次，顶、底母线超临界K数比值减小，类气膜厚度更均匀，正常传热向传热恶化转变的临界SBO值从6.179×10^–4提高至9.798×10^–4，最大顶、底传热温差从116.3 K降低到57.1 K。侧半周加热有效抑制了传热恶化及壁温不均匀性，有利于卧式S-CO₂换热装备的安全运行。

电石渣应用于固碳等的研究主要在宏观层面，微观角度揭示电石渣固碳机理的研究较少，电石渣中各种杂质对其CO₂吸附活性是否有害目前尚不清楚。对此，通过X射线衍射仪分析电石渣和煅烧前、后的物相成分，利用密度泛函理论构建了最稳定低指数晶面CaO-CaO（0 0 1）、CaO-Fe₂O₃（0 0 1）、CaO-Al₂O₃（1 1 1）、CaO-MgO（1 0 0）、CaO-SiO₂（0 0 1），模拟CaO簇在各个杂质支撑表面及掺杂表面的吸附性能及各表面支撑CaO对CO₂分子的吸附性能，分析各吸附体系的吸附能、电子转移、态密度、差分电荷密度等。结果表明：SiO₂对吸附过程未产生明显影响；4种不同支撑表面均提高了电石渣的抗烧结性能，作用力强弱依次为Al₂O₃>Fe₂O₃>MgO>CaO，Al₂O₃支撑表面吸附能为–8.82 eV，分别为Fe₂O₃、MgO、CaO支撑表面的1.24、2.45、3.69倍；各表面支撑CaO吸附CO₂的能力相近，CaO、Fe₂O₃、Al₂O₃和MgO支撑表面支撑CaO簇吸附CO₂的电子转移分别为0.67、0.68、0.71、0.66 e；杂质的存在能有效提高电石渣作为CaO基材料的抗烧结性能，但对促进CO₂吸附效果不明显；相比于纯CaO支撑表面，掺杂表面支撑CaO吸附CO₂能力更强，吸附能和电子转移分别为–4.92 eV、0.71 e。

复杂多变的环境气象条件对间接空冷系统的运行特性具有显著影响，为了强化间接空冷系统的冷却性能，提出间冷系统循环水优化调节策略。以某电厂间接空冷机组为对象，考虑周围厂房及建筑物的影响，进行空冷散热器各扇区循环水流量优化分配的数值研究。首先，建立了间冷机组一维热力学模型和间冷塔三维数值模型，并进行耦合计算；其次，研究并分析了不同环境气象条件对机组运行背压及间冷塔流动传热特性的影响，获得了特定环境气象条件下机组的经济背压变化规律；最后，以机组经济背压为约束，根据热负荷匹配原则对间冷散热器各扇区循环水流量进行了优化分配，强化了间冷系统流动换热性能。研究结果表明：当环境温度升高时，经济背压也会随之升高；当环境风速增加，机组的经济背压也随之提高；通过间冷散热器各扇区循环水流量的优化分配，可提高各扇区出口水温的均匀性，降低间冷塔平均出口水温，减小循环水总流量，提升机组运行经济性。本研究可为间接空冷机组优化运行提供理论依据与参考。

高温气冷堆核电机组蒸汽发生器节流孔腐蚀产物沉积严重会威胁机组安全运行，为此，在模拟高温气冷堆二回路水工况条件下，研究了水中溶解氧对节流孔沉积速率的影响，以及水中胶体铁ZETA电位随溶解氧的变化规律。实验结果表明：节流孔区域腐蚀产物的沉积速率对溶解氧非常敏感，其随水中溶解氧质量浓度的增加而降低；其次，过高的pH值不利于节流孔沉积现象的抑制，这主要归因于溶解氧和pH值对胶体铁ZETA电位的影响；壁电流电动效应在节流孔沉积中发挥重要作用，提高给水中溶解氧质量浓度是抑制高温气冷堆蒸汽发生器节流孔沉积和堵塞的有效方法。

质子交换膜（proton exchange membrane，PEM）电解制氢具有广阔的应用前景，但仍存在设备成本高、耐久性不足等缺点。优化流道可以提高PEM的水热分布均匀性，延长电解槽的寿命。为了提高PEM电解槽性能，利用COMSOL仿真软件设计并模拟了三维波形流道模型，研究不同频率波形结构电解槽的极化曲线、反应物与生成物分布以及温度分布，并探究增加波形结构后流速改变对电解槽性能的影响。结果表明，与传统的矩形流道相比，波形流道电解槽传热传质效果明显增强，具有更好的极化性能，当波形频率为1.0时，电解槽的电流密度提高了2.1%，阳极催化层平均气体体积分数降低了3.7%，综合性能最优。该结论可为PEM电解槽的流道设计提供一定参考。

含氯杀菌剂的杀菌效果不取决于总有效氯质量浓度，而取决于次氯酸（HClO）分子的质量浓度。为降低火电厂循环水杀菌成本，采用HClO溶液对循环水进行杀菌。以次氯酸钠（NaClO）溶液、CO₂和纯水为原料，采用非电解法制备次氯酸溶液，并对其稳定性和杀菌效果2种应用性能进行实验研究。结果表明：NaClO溶液中的HClO质量浓度非常低，有效氯质量浓度在100~2 000 mg/L的NaClO溶液中，HClO占有效氯的质量分数仅为0.690%~0.012%，通入CO₂后可提高至94.91%，从而提高杀菌效率；对于HCIO质量浓度为500、1 000、1 500、2 000 mg/L的溶液，当稳定剂投加量分别为30、60、80、90 mg/L时，HClO质量浓度下降率可满足《消毒技术规范》保质期1年的要求；NaClO和HClO的投加量（以有效氯计）分别为5 mg/L和0.06 mg/L，作用时间分别为120、15 min时，杀菌率均可达90%，HClO杀菌更为经济、高效，作为火电厂循环水杀菌剂，其成本较传统杀菌剂NaClO降低了55%以上。

数据品质是影响脱硝运行优化模型应用效果的关键因素。针对脱硝运行监测参数的滞后性、代表性差等问题，开发了适用于实时性能监测的脱硝性能参数降维技术，设定可反映脱硝系统自身脱硝能力的还原剂利用率作为脱硝运行状态的监测评价参数，提高数据生成的效率，以此建立可消除调整延迟性的脱硝系统运行优化方式，构建脱硝系统运行典型异常的识别技术，指导脱硝系统的经济、安全、稳定、达标运行。该技术在某1 000 MW燃煤机组不同负荷工况下进行整体实施应用，结果表明：采用还原剂利用率指导脱硝系统运行，可降低尿素溶液单耗1.5%~8.4%，降低脱硝出口处氨逃逸量10.7%~27.0%，且均满足氨逃逸率一般控制值；机组NO_x质量浓度变化幅度由原先的44.5~58.3 mg/m³缩小到9.2~10.6 mg/m³，分布偏差由59.2%~75.2%显著减少到21.4%~25.1%，更有利于机组的脱硝过程实现自动、稳定控制。

燃煤烟气中SO₃的生成与排放不仅严重影响大气环境及人体健康，而且对电厂的运行具有负面影响。向烟气中喷射碱性吸收剂是脱除SO₃的有效手段。通过在不同条件下向烟气注入Na₂CO₃和Ca(OH)₂吸收剂，并与复配吸收剂进行性能对比，研究了碱性吸收剂对SO₃的脱除效率；利用SEM、XRD、FT-IR、XPS等表征手段探究了反应前、后碱性吸收剂的理化性质特征，根据实验及表征结果推测了其气固反应模型，以阐明Na₂CO₃和Ca(OH)₂脱除SO₃的机理，通过模拟Na₂CO₃对SO₃的吸附过程，计算了吸附过程的吸附能，并与Ca(OH)₂进行对比。结果表明：Na₂CO₃的SO₃脱除效率优于Ca(OH)₂，且反应温度、SO₃质量浓度、吸收剂当量比和停留时间的增加均有利于SO₃的脱除；复配吸收剂Ca:2Na:S=5.00:1.25:1.00（当量比）在实际工况下可达到86.07%的SO₃脱除效率，且成本较低；Na₂CO₃与SO₃的气固反应遵循缩核模型，而Ca(OH)₂与SO₃的反应遵循晶粒反应模型，SO₃在Na₂CO₃上的吸附能高于Ca(OH)₂。该结论可为燃煤烟气中SO₃的高效低成本脱除提供理论依据和技术支持。

新建燃煤机组参数高、容量大，重要的长距离大口径管道因为参数高而膨胀量较大，管道支吊架的设计尤为重要。某电厂2×660 MW超超临界机组主蒸汽管道刚性吊架三角架斜撑屈曲失效、管道下沉近130 mm。对管道支吊架进行了全面检查，并对超静定三角架结构进行了受力及斜撑压杆稳定性分析，分析结果认为径向水平限位间隙设计错误导致刚性吊架三角架斜撑屈曲失效及管道下沉，恒力吊架恒定度较大进一步造成斜撑损坏。研究不仅分析了管道支吊架的设计缺陷，还提出了优化限位间隙的工程解决办法，制定并实施了涉及水平极限调整和管道提升的整改方案，成功地将管道恢复到设计状态并解决了问题。该问题在大型机组基建工程中有很强的代表性，应该引起设计人员的重视。