分析了近年来关于燃煤电站掺氨燃烧的实验数据和模拟研究，重点关注氨燃料对NO_x生成的影响。通过实验观察、数值模拟和理论分析，运用高速摄像机、激光诱导炽光法（LII）和激光诱导荧光法（PAH-LIF）对燃烧过程中的碳烟和多环芳烃的空间分布进行直接观测，发现氨燃烧过程中NO_x的生成显著高于传统碳氢燃料，合理设计氨气喷嘴和选择适当的注入位置可显著降低NO_x生成。掺氨燃烧技术为实现燃煤电站的低碳化转型提供了一条具有潜力的途径。尽管目前在大比例掺氨燃烧技术的工业化应用中仍面临挑战，但通过持续的实验和技术优化，氨燃料在燃煤电站中的应用前景广阔。未来的研究应继续关注掺氨燃烧过程中其他污染物的生成与排放，深入探讨煤中矿物质在燃烧环境中的转化行为，为实现氨燃烧技术的产业化提供理论和实践支持。

在火电机组参与深度调峰时，炉膛温度场的实时获取有助于电站锅炉控制和研究炉内燃烧过程，在智能发电的推进下，机器学习为实时获得炉膛温度场提供了重要手段。总结了声学法、吸收光谱层析成像法以及热辐射成像法这3种最常用的炉膛温度场在线监测技术的原理及应用，以及在锅炉炉膛测温应用中存在的优势及缺点。之后详细阐述了耦合机器学习与CFD的预测方法的原理，说明该方法在恶劣炉内环境中受到的影响较小，综述了该方法在燃烧火焰结构及参数和炉膛温度场的应用研究，表明了该方法应用于炉膛温度场的可行性，并可准确地预测获得炉膛温度场。最后对炉膛温度场在线监测技术和耦合机器学习与CFD的预测方法的未来发展趋势进行了分析，以便在电站智能化建设进程下，为实时快速获得更准确的炉膛温度场提供思路。

为了改善掺氢燃气回火和NO_x排放量高的问题，对微预混燃烧技术设计了一款旋切燃烧器，并开展工业锅炉应用的可行性研究。使用实验和数值模拟相结合的方法探索了微预混燃烧器的当量比调节范围以及掺氢比等对火焰形态及污染物排放特性的影响规律。实验结果表明，微预混燃烧器可实现0~100%宽掺氢热值比调节，氢气的加入有利于火焰分布更加均匀，火焰高度随掺氢比的增大而降低，并且NO_x质量浓度经历急剧增加（掺氢比小于30%）而后在60 mg/m³附近波动的过程。随着掺氢比的增大，火焰局部回火的临界当量比减小，使得吹熄极限和部分回火极限之间的稳燃范围变窄，掺氢比为40%时，当量比稳燃范围最宽，为0.54~1.06。

随着可再生能源发电装机容量的增长，燃煤机组需要承担更多调峰任务。为提升燃煤机组运行灵活性，以某1 000 MW机组为研究对象，基于Ebsilon软件，提出了熔盐耦合的6种储热构型和4种释热构型，对不同储热、释热耦合构型的热经济性指标进行对比分析。结果表明：储热阶段系统调峰能力与换热蒸汽压力损失正相关，释热阶段加热除氧器出口给水的热经济性最佳；电加热熔盐储热的热效率和㶲效率最高，构型D-a调峰能力最强，调峰深度可达23.61%，但其煤耗率和㶲损也最大；构型F-d具有最佳热经济性，调峰深度、热效率、㶲效率和煤耗率分别为23.42%、39.61%、38.40%和310.2 g/(kW·h)。

国外品牌几乎占据全部风机润滑市场份额，国产油品缺少进入市场的机会。为论证风电机组齿轮箱润滑油国产化替代的可行性，对2种国产润滑油和2种进口润滑油进行性能测试实验，参照国家标准完成包括运动黏度、黏度指数、闪点、倾点、水分、酸值、抗乳化性、泡沫特性、液相锈蚀、铜片腐蚀等理化性能指标，最大无卡咬负荷、烧结负荷、摩擦系数、磨斑直径、综合磨损等摩擦学性能指标，以及抗氧化性能、铁谱、红外光谱、PQ指数等其他润滑油性能指标测试。建立了国产齿轮箱润滑油与国外竞品测试分析数据库，对比分析了4种品牌润滑油的性能指标，系统研判国产齿轮箱润滑油产品综合性能。结果表明，国产品牌风机齿轮箱润滑油产品和进口品牌的基本性能指标差异不大，存在替代的可行性。

煤与生物质混燃发电是现有燃煤电厂实现CO₂减排及生物质大规模高效利用的最经济最有效的技术。但由于生物质中含有大量的碱金属成分，在煤与生物质混燃过程中会产生严重的积灰、结渣、腐蚀问题，严重威胁锅炉设备的安全经济运行。分别针对燃煤锅炉、燃用生物质锅炉及煤与生物质混燃锅炉的受热面结渣特性及其影响因素进行了对比分析，对燃用不同燃料锅炉及混燃锅炉结渣特性评价指标进行了综合论述，并进一步评估了这些结渣评价指标在具体锅炉设备中的适用性。综合分析表明：燃料中的灰成分决定了灰渣的物理化学性质，灰熔融特性反映了灰渣的固液转变倾向和温度，而灰黏度则关系到灰的流动性和能否在受热面沉积结渣，从这3个方面综合考虑可以更准确地评价锅炉受热面结渣特性。

生物质含有较多碱金属元素，在燃烧过程中会产生较严重的结渣问题；煤矸石是一种大宗固体废弃物，迫切需要对其进行资源化利用。为解决生物质燃烧结渣和煤矸石利用问题，使用煤矸石作为添加剂，将其与葵花秸秆混合燃烧。采用热重分析（TG-DTG）、电感耦合等离子光谱发生仪（ICP-AES）、灰熔融点测定仪等测试手段对燃烧后的灰样进行理化特性分析，考察温度、配比对混合燃料燃烧性能和结渣的影响。研究结果表明：在葵花秸秆燃烧过程中，加入少量的煤矸石，葵花秸秆灰中的碱金属含量明显升高，并更多地转化为高熔点的硅铝酸盐固定在灰样中，进入气相的碱金属含量减少，从而降低燃烧的结渣倾向；同时葵花秸秆会降低煤矸石的着火点温度和燃尽温度，从而促进煤矸石的燃烧，二者协同作用明显；当煤矸石添加质量分数为20%时，燃料的可燃性指数达到9.36×10^–4%/(min·℃)，综合燃烧特性指数达到42.6×10^–7%/(min²·℃³)，燃烧性能最佳，软化温度达到1 470 ℃，极大地降低了结渣倾向。

针对全钒液流电池的荷电状态（state of charge，SOC）估计难度大、成本高、准确性差等问题，提出一种基于带遗忘因子的递推最小二乘法（forgetting factor recursive least squares，FFRLS）和多新息无迹卡尔曼滤波（multiple innovation unscented Kalman filter，MIUKF）的全钒液流电池荷电状态估计方法。该方法通过FFRLS在线辨识全钒液流电池等效电路模型参数，然后通过MIUKF进行荷电状态估计，从而达到准确估计全钒液流电池荷电状态的目的。最后，利用实验平台对5 kW/30 kW·h的全钒液流电池采用所提出方法进行验证，实验结果表明，相较于RLS-UKF算法和FFRLS-UKF算法，FFRLS-MIUKF算法在荷电状态估计中表现最优，其充电阶段与放电阶段均方误差与均方根误差更低，均方误差与均方根误差在充电阶段分别为0.003 7、0.060 9，在放电阶段分别为0.001 3、0.036 3。

当前新能源场站在各个生产环节所使用的硬件及监控系统由不同厂家提供，导致各业务系统间的数据格式和通信规约无法统一。这种数据的不统一性使各业务系统只能相互独立运行，为现场运维人员的操作维护和协调控制带来了诸多不便，部分系统甚至因此陷入了无人维护的局面。针对新能源场站的数据特点，提出了一种基于前置数据处理框架的一体化监控方案，在介绍其架构设计和工作流程的基础上，提出新能源场站一体化监控适用的综合数据处理驱动和基于混合架构的场站数据存储技术，详述了数据的采集、标准化和存储的实现思路，并结合应用案例验证了此方案带来的系统性能提升。该方案可以适应不同规模的新能源监控需求，在高并发的处理场景下确保海量数据处理的实时性和安全性，并显著提升了新能源场站的数据分析能力，为相关系统的开发和改进提供了重要参考。

为实现燃气轮机控制系统组态软件和硬件平台的仿真验证，开展基于实时与虚拟的联合仿真方法研究。采用实时仿真机、信号调理装置、故障注入装置构建实时仿真硬件平台，并基于多域物理建模方法建立考虑热浸效应、容积效应、转动惯性等动态因素的燃气轮机及燃料系统精细化仿真模型；采用控制系统虚拟控制器构建虚拟仿真环境，并基于逻辑建模方法构建润滑油系统、电气系统等辅助系统仿真模型；利用硬接线、通信等方式进行实时仿真平台、虚拟仿真平台和控制系统硬件平台之间的信号交互，实现联合仿真运行。结果表明：采用实时与虚拟的联合仿真方法，既可以为燃气轮机控制系统组态软件提供包含全链路要素的轻量化仿真环境，实现控制逻辑功能和性能测试；又能够为控制系统硬件平台提供带燃气轮机运行工况的验证环境，实现燃气轮机多运行场景下的控制系统硬件功能和性能测试。该研究成果可用于燃气轮机控制系统软硬件一体化验证，支撑自主燃气轮机国产化控制系统研制和在役机组控制系统国产化改造。

超临界二氧化碳（S-CO₂）循环发电技术具有更好的灵活性，在火力发电领域替代蒸汽发电技术对构建新型电力系统、建设现代能源体系、实现“双碳”目标具有重要战略意义。针对超临界二氧化碳锅炉（S-CO₂）实际运行范围内的传热特性进行了数值模拟和实验研究，分析了工质物性参数对传热性能的影响规律。结果表明：在相同的流量条件下，CO₂传热系数随导热系数的减小而降低，这是因为流体边界层热阻随导热系数降低而增大；在相同的导热系数条件下，CO₂传热系数随Re的增大而增大，这是因为当Re增大时，流体边界层变薄，边界层热阻降低；在管内CO₂工质压力为3~30 MPa，焓值为500~1 150 kJ/kg，工质Re为1.1×10⁵~2.1×10⁶条件下，拟合得出考虑边界层物性修正的传热和阻力系数关联式，其平均偏差为3.33%，表明其具有较高精度。研究结果为后续S-CO₂锅炉的设计和研究奠定了基础。

超超临界机组由于其高参数、高效率的优点，已成为电网深度调频调峰、抑制电网波动的有力支撑，超超临界机组控制策略的优化改造对于电网安全稳定运行具有重要意义。针对超超临界机组协调控制系统优化问题，提出一种基于误差自抗扰控制策略和强化学习算法的智能控制策略。首先，在基于误差的自抗扰控制策略框架中，根据单元机组机炉耦合过程运行特性，简化机炉耦合过程被控对象模型，设计扩张状态观测器来实时估计并补偿机组的未建模动态特性和外部扰动。其次，构建奖励函数并利用柔性演员-评论家算法来实现控制器参数自适应调整。最后，基于某超超临界1 000 MW二次再热机组实际历史运行数据仿真验证了所提控制策略的有效性。

为掌握快速调峰过程中锅炉受热面内壁温分布特性，在燃烧侧耦合非均匀热流分布，工质侧引入多管束流量-阻抗匹配模型，修正过热器内各管排间阻力与质量流量分配，形成耦合烟气侧非均匀热流与工质侧真实流量的总传热计算模型，实现过热器温度更为准确的预测。将该模型应用于660 MW对冲燃煤锅炉屏式过热器壁温的计算分析，获得了不同负荷、不同旋流角度范围内屏式过热器内壁温变化特性。研究发现，深度调峰过程中，30%负荷下最高管壁温度（868.4 K）高于50%负荷（861.9 K），接近材料最高承受温度，50%负荷下管壁温度高于75%负荷（849.7 K）。同时，旋流角度的变化对烟气非均匀性分布和蒸汽侧工质温度影响较大。当旋流角度为45°时，高温区主要分布于管屏两端；旋流角度为15°时，高温区则集中于中间靠前和中间靠后区域。当旋流角度增加时炉膛烟气场空间不均匀性增加，导致过热器宽度方向温度分布不均匀性增加。研究结果可为快速调峰过程中锅炉的设计与改造提供技术支撑。

煤质快速全面检测对锅炉燃烧优化和燃煤电厂数智化转型具有重要意义，激光诱导击穿光谱（laser-induced breakdown spectroscopy，LIBS）在煤质快速检测中具有巨大应用潜力。为满足煤炭现场快速检测的应用目标，利用煤粉颗粒流式LIBS检测实验装置采集了不同电厂的46组煤样光谱数据，系统开展了LIBS与机器学习相结合的煤质多指标同步快速检测研究。针对颗粒流状态下光谱波动较大的特点，对单脉冲光谱采集个数进行了优化，并建立无效光谱筛选、光谱平均、光谱归一化数据预处理方法，进一步对比了PLSR、SVR、PSO-SVR和LSTM 4种机器学习算法以及全光谱、特征波段、强度积分和PCA提取4种光谱特征输入对模型预测煤质多指标性能的影响。结果表明：单次检测累计采集200个单脉冲光谱进行光谱平均，光谱信号不确定性可控制在5%以内；煤质多指标定量分析中PSO-SVR算法的预测性能最佳，利用PCA算法对光谱数据进行降维，在减少模型计算量的同时提高了模型预测性能，两者结合所建立的模型对煤发热量预测均方根误差为0.289 MJ/kg，平均绝对误差为0.231 MJ/kg；对煤碳质量分数、灰分和挥发分预测结果同样较理想，均方根误差分别为0.987%、1.310%和1.612%，平均绝对误差分别为0.839%、1.014%，1.033%。研究结果表明结合合适的机器学习算法，LIBS技术可以实现煤质多指标同步精准快速检测，在煤炭高效清洁利用场景中具有广阔的应用前景。

新疆高碱煤储量巨大，但碱金属引起的受热面沾污结渣问题严重限制其高效利用。基于气相碱金属检测，结合烟温监测、传热计算等方法对燃用高碱煤四角切圆锅炉的受热面进行结渣监测，分析了配风对炉内火焰温度、气相碱金属质量浓度与受热面传热量的影响，建立了气相碱金属质量浓度对受热面传热量的定量关系，对受热面沾污结渣进行初步监测。结果表明：水冷壁侧与烟气侧渣块宏观差异较大，水冷壁侧疏松多孔而烟气侧表现为致密、坚硬的黑色焦块，钠晶相以长石为主；炉内主燃区的火焰温度、气相碱金属质量浓度最高，上二次风与下二次风比例越高，炉膛内的温度与气相碱金属质量浓度水平越高；在燃用高碱煤的四角切圆锅炉内，负荷稳定在300 MW时，炉内气相碱金属质量浓度平均值每升高1 mg/m³，水冷壁的传热量下降0.82×10⁸ kJ。

直接空冷机组夏季高温时段不能满发是普遍存在的问题，目前广泛采用的解决方法是在空冷机组中加装喷淋装置进行增湿降温。通过对冷却单元内的空气流场进行分析，发现由于风机和桥架等影响，仓室内空气流场呈非均匀状态。采用空气流场非均匀布置喷头方法，使空气与喷雾水均匀混合，采用高压喷雾达到整体空气场均匀降温，最大化降低冷却空气温度。该方法有效解决了空冷机组夏季降温提效的难题，对火电机组夏季顶峰运行具有重要意义。

为实现供热系统中能量的梯级利用，针对工业用户热负荷与活性炭再生耗热量并不完全匹配的问题，在某热电厂2号机组干式炭基催化法脱硫脱硝（FGD）技术示范工程中选用了汽气换热器，使蒸汽成为脱硫脱硝系统中再生活性炭的首要热源。利用来自同一汽源的蒸汽，先加热活性炭再生用的循环热风，再减温后对外供热；通过在蒸汽供热系统中合理设置调节阀，完全实现了上述2个热用户之间的热能耦合调节。该工艺系统已在该热电厂示范工程实际运行，这验证了该工艺系统设置的合理性。在未来工程设计中，这种工艺设置对调节阀选型也具有一定的借鉴意义。

火电厂深度调峰是新能源快速发展情况下的必然趋势，由此导致汽轮机初凝区前移、低压缸腐蚀加剧。通过电化学测试、试样失重以及金属表面形貌特征分析（金相显微镜、SEM、EDS、XRD等），研究了模拟初凝区条件下，Cl^–、SO₄^2–、CH₃COO^–（乙酸根）3种阴离子在不同质量浓度、不同Cl^–与SO₄^2–质量浓度比下汽轮机低压缸材料2Cr13钢的点蚀特性。试验结果表明：2Cr13钢随阴离子离子质量浓度升高而腐蚀速率相应增加，最大腐蚀速率出现在为2:1时，其值为0.095 23 g/(m²·h)；各试样都观察到点蚀现象发生，点蚀数量随着阴离子离子质量浓度的升高也随之增加；随着的变化，Cl^–与SO₄^2–在2Cr13钢金属表面由位点竞争吸附效应变化到相互协同效应，导致均匀腐蚀与点蚀均加剧；初凝区中氯离子和硫酸根会促进2Cr13钢的腐蚀，电厂实际运行中应当采取防止凝汽器管泄漏、有效清除阳树脂碎颗粒等措施加以防范。

为研究不同干燥条件对宝清褐煤干燥后破碎率和粉化率的影响，以及不同干燥水分对煤样自燃和爆炸特性的影响，开展了原煤烘干试验、不同水分煤样的自燃特性及爆炸特性试验。结果表明：烘干炉炉温300 ℃以上及较高的加热终端温度，可以获得较高的煤样脱水率；粒径较小的煤粒易获得较高的脱水率及较低的破碎率；粒径6~13 mm煤粒的粉化率在不同干燥条件下都是最大的；宝清原煤为易自燃煤种，随着干燥后煤样水分的降低，原煤的自燃倾向减弱，变为中等自燃倾向煤种；试验煤样随着煤样水分的升高，爆炸倾向减弱；随着煤粉细度R90的增大，煤粉的爆炸倾向降低。因此在宝清褐煤干燥技术的工程应用过程中，应减少粒径6~13 mm煤粒的占比，以降低干燥过程中的粉化率；应适当降低煤粉输送过程中的风温，或适当增大煤粉细度，以降低爆炸倾向。

为了解决直接空冷凝汽器腐蚀问题，通过自主研发的动态腐蚀模拟实验装置模拟初凝液实际运行工况，选取汽液分配系数低的碱化剂和氧化剂对碳钢进行流动加速腐蚀实验研究。结果表明：碱化剂和氧化剂均能有效抑制直接空冷凝汽器流动加速腐蚀；水流方向的急剧改变对流动加速腐蚀速率影响较小；同等条件下，碳钢在氧化剂环境中的流动加速腐蚀速率远低于碱化剂环境中的流动加速腐蚀速率；向直接空冷凝汽器中加入氧化剂进行防腐时，单台机组每年可节约生产成本52.37万元。