在“碳达峰”“碳中和”背景下，我国可再生能源装机规模持续攀升，但其间歇性、波动性特征，对电力系统长时储能能力和灵活调峰性能提出了更高要求。电加热高温固体颗粒储热技术凭借加热温度高、储热温区宽、材料成本低、介质热稳定性好、系统环境友好且与新能源和煤电系统耦合潜力突出等优势，受到行业广泛关注。为明确该技术的发展现状、关键瓶颈及未来研究方向，本文对其研究进展进行了系统梳理与综述。

本文围绕电阻加热和感应加热两类典型方式，系统梳理了其基本原理、传热特征、适用颗粒材料及代表性装置核心参数，重点对比了间接电阻加热、直接电阻加热和感应加热三类技术在电热转换效率、温度均匀性、设备复杂度、材料适配性及工程放大可行性方面的差异；总结了管式、板式、流化床和移动床等典型加热装置的适用场景和技术特点；进一步分析了高温颗粒流动传热机理、电加热效率优化、颗粒材料高温稳定性、系统全生命周期成本控制以及与燃煤机组耦合运行过程中的关键问题。现有研究表明，电阻加热技术成熟度较高、结构相对简单，在大规模颗粒储热系统中具有较好的工程可实施性；感应加热具有非接触、响应速度快和高温适应性强等显著优势，但在当前仍存在电磁转换效率偏低、设备成本较高、线圈冷却难度大和材料选择受限等技术挑战。

综上，电加热高温固体颗粒储热技术是支撑新能源高比例消纳和煤电灵活调峰改造的重要潜在技术路径。未来研究重点需要聚焦高温颗粒多场耦合流动与换热机理、低成本高性能颗粒材料开发、模块化电加热装置、高效保温与热损控制技术，以及储热系统多环节协同调控策略等核心方向，加快推动该技术实现规模化、工业化与商业化的应用发展。

生物质发电对我国实现“双碳”目标至关重要，但其锅炉普遍存在因燃料高氯、高碱引发的高温腐蚀问题，严重制约了机组蒸汽参数与效率的提升。本文旨在系统梳理该问题的机理、影响因素及防控技术，为相关研究与实践提供参考。

首先概括了生物质锅炉高温腐蚀的典型特征，系统阐述了氯、碱金属和硫等关键介质的腐蚀作用机理；进而分析了温度、烟气成分、灰分组成及材料属性等因素对腐蚀行为的影响规律；最后，归纳总结了燃料预处理、涂层防护、添加剂抑制及外置床等经试验或工程验证的防控技术，并比较了它们的应用特点及经济性。

未来研究可从三方面深化：一是融合先进材料科学技术揭示多介质耦合腐蚀的微观机理；二是开发高温稳定性好的新型防护材料；三是构建“燃料-添加剂-运行-防护”一体化协同控制策略。通过机理研究、材料开发与系统防控技术的协同创新，有望为生物质锅炉安全、高效、低成本运行提供关键支撑。

在全球气候治理紧迫性与煤电行业低碳转型需求的双重背景下，碳捕集与封存（carbon capture and storage，CCS）技术被视为实现电力系统深度减排的关键路径。然而，CCS技术应用面临的高成本问题严重制约其规模化推广。本文主要针对燃煤电厂CCS成本优化难题开展研究。

应用覆盖“捕集-压缩-运输-封存”全流程的ITEAM-CCUS量化评估模型，整合地质碳封存评估、技术经济分析及源汇匹配优化模块，基于国内165个燃煤电厂样本，开展了系统的多参数敏感性分析，揭示了全链条成本驱动机制。

研究表明，全流程CCS平准化成本均值为303元/t，其中捕集与压缩环节成本占比超过80%，是降本的关键。捕集成本受吸收剂再生热耗、煤价及电厂利用小时数影响最为显著；压缩成本与电价呈现强相关性；管道运输成本受运输距离和规模效应制约；封存成本对储层渗透系数、厚度及深度等地质参数极为敏感。

基于上述量化发现，提出了一个系统性的“规模-地质-能效协同”降本范式，其路径涵盖捕集环节的低能耗技术创新、全链条的规模化基础设施共享、系统运行的精细化管控，以及碳市场联动与集群基金等政策激励。该研究可为推动煤电行业CCS技术的科学部署与商业化应用提供重要的理论依据与实践参考。

绿电直供数据中心配置氢储能和余热回收是应对可再生能源波动和提升能源效率的有效路径，但需要验证该路径促进数据中心能源系统运行性能提升和降低运行成本的可行性。

基于此，提出采用热泵辅助-有机朗肯循环对数据中心进行余热回收并用于发电，利用氢储能保障可再生能源波动场景下数据中心的电力供需平衡。随后，建立其能-㶲-经济模型，基于中国贵阳市2023年气象数据，评估其在月和年时间尺度上的运行性能；采用敏感性分析探究不同服务器利用率及6种低全球变暖潜能值（global warming potential，GWP）工质对整体性能的影响。

结果表明，系统能量和㶲效率分别为57.12%和55.36%，数据中心能源使用效率和再利用效率分别为1.3和0.74。经济性分析表明，系统的动态投资回收期为6年，净现值为174.96万元。服务器利用率90%时，低GWP的R161/Pentane工质组合性能优于高GWP的R134a/R245fa工质。

通过余热回收与氢储能协同可实现技术经济性能提升，为数据中心运营商投资建设绿电直连配套能源系统提供了技术路径。

压缩空气储能技术成熟、运行灵活，是一种很有前景的储能技术。为有效提高压缩空气储能系统的性能，提出了将其与光热电站耦合的集成系统。

储能阶段，采用光热电站回热系统中的低温冷凝水冷却压缩机出口的高温压缩空气，从而回收利用压缩热。释能阶段，采用光热电站中的高温熔盐和高温给水梯级加热释放的压缩空气。通过系统集成，有效利用了压缩热，同时减少了原有压缩空气储能系统的蓄热设备。构建集成系统的热力学模型，并对所提出的耦合系统进行了能量分析、㶲分析和经济性分析，以评估系统性能。

所提系统的往返效率和㶲效率达74.95%和79.78%，储能密度为8.18 MJ/m³；此外，该系统的动态投资回收期为4.42年，净现值为4 935.89万元。

所提出的光热电站与压缩空气储能集成系统效率提升显著，具备良好的经济性，可为可再生能源耦合储能系统开发提供参考。

为了实现相变复合材料在生产过程中成本与碳排放的双降低，创新性地选用煤矸石作为骨架材料，并以NaNO₃作为相变材料来制备复合相变储热材料。

借助冷压热烧结法，成功制备出9种不同配比的复合相变储热材料。对煤矸石基复合相变材料的关键性能进行了深入探究，涵盖热储存能力、微观结构、机械强度、化学相容性以及经济可行性等。

研究结果显示，当煤矸石与NaNO₃的质量比为4.5：5.5，即得到样品SC3，该样品各项性能均达到优良状态。样品SC3的机械强度可达49.33 MPa，在100~335 ℃温度范围内，其热储存能力为399.29 J/g，热导率为1.484 W/（m·K），且各元素分布均匀，具有良好的化学相容性。此外，样品SC3在历经1 858次加热-冷却循环后，仍具有优异的热储存性能、稳固的机械强度以及良好的外观形貌。

针对低品位余热的高效回收与利用，提出了一种“树杈翅片+泡沫金属”的相变储热单元，并通过响应面法与正交试验对结构与材料参数进行协同优化。

在典型工况（80 ℃、0.005 m/s）下，树杈翅片较直翅片可将PCM熔化时间缩短10.7%，其最优参数为长度比1.143、宽度比1.057、分支角68.987°。系统结构方面，双换热管逆流可将熔化时间降至558 s，进一步填充泡沫金属后缩短至181 s。提高孔隙率虽增加相变材料比例，但会削弱金属骨架作用，延长熔化时间。

综上所述，采用树杈翅片和泡沫金属可显著提升相变储热装置的储热效果。进一步地，采用梯级储热可提高储热效率，提出三级级联的最优配置为：第1段0.9孔隙率泡沫镍+相变材料正十八烷，第2段0.5孔隙率泡沫镍+相变材料正十八烷，第3段0.5孔隙率泡沫镍+相变材料硬脂酸。

研究结论可为50~60 ℃低品位余热的高效捕获与再利用提供一体化设计依据。

为提升304不锈钢在高温氯化物熔盐中的耐蚀性能，明确Al粉作为缓蚀剂的应用效果及缓蚀机理，为太阳能储热熔盐体系的材料防护提供实践参考。

采用动电位极化和电化学阻抗谱法研究304不锈钢在700 ℃的NaCl-KCl-MgCl₂熔盐中添加质量分数分别为0、1%、2%和5%的Al粉后的高温电化学腐蚀行为，采用SEM/EDS和XRD分析腐蚀产物的形貌与相组成。

Al粉的添加显著抑制了304不锈钢的腐蚀，当添加量达到5%时，腐蚀电流密度从299.98 mA/cm²（未添加）降至31.673 mA/cm²，降幅高达89.4%。腐蚀100 h后，合金内部扩散层厚度从150 μm（未添加）显著减薄至36 μm（添加5%Al粉）。

其缓蚀机理为：Al粉优先与熔盐中的杂质反应在304不锈钢表面生成Al₂O₃膜，进而向内扩散形成富Al层，阻碍Cr、Fe等内部元素的向外扩散，最终形成由表面Al₂O₃膜与内层富Al层扩散屏障组成的协同防护体系。

针对电网新能源消纳不足和燃煤机组乏汽损失大的问题，提出了一种集成蒸汽喷射器的新型卡诺电池系统，为燃煤机组灵活性改造提供技术方案。

设计了利用汽轮机乏汽和抽汽作为低温热源的新型系统Ⅰ和Ⅱ。新型系统Ⅱ引入蒸汽喷射器，以中压缸排汽引射乏汽，提升储热循环冷源温度。基于EBSILON Professional进行建模，对比分析各系统的能效系数、往返效率及㶲损失，并开展技术经济性评估。

热力学分析显示，新型系统Ⅰ、Ⅱ的乏汽损失较参考系统分别降低了38.19 MW和39.62 MW；受益于冷源温度提升，两系统能效系数分别升至1.36和1.42。敏感性分析表明，系统Ⅱ在冷源出口温度为55 ℃时达到最佳往返效率61.51%，较参考系统提升2.11百分点。技术经济性方面，系统Ⅱ表现最优，其动态投资回收期为9.44年，平准化储能成本低至2 094.59元/（MW·h）。

新型系统Ⅱ不仅能有效降低能耗、提升储能效率，还具备显著的经济竞争力，对促进我国能源行业低碳转型具有重要意义。

为提升热电联产系统的能源利用效率与综合性能，解决传统系统热效率与㶲效率较低的问题，提出一种耦合固体氧化物燃料电池（SOFC）与溴化锂吸收式热泵的新型热电联产系统。

首先，构建了系统的热力学与经济性分析模型。该系统利用SOFC进行富氧燃烧，产生的高温烟气依次用于空气预热、甲烷预热、水预热及蒸汽制备，并将所制蒸汽驱动溴化锂吸收式热泵以实现供热；随后，采用参数敏感性分析方法，系统探究了水碳比、SOFC工作温度及燃料利用率3个关键参数对系统性能的影响规律。

研究表明：随着水碳比增加，SOFC发电效率与系统热效率呈下降趋势，而热泵性能系数（COP）稳定在1.72左右；随着工作温度升高，发电效率与系统热效率均显著提升；随着燃料利用率提高，发电效率增大，但系统热效率有所降低。在水碳比为2、工作温度1 000 ℃、燃料利用率0.85的优化工况下，系统发电效率达52%，㶲效率为56.6%，热效率达100.54%。相较于参比系统，该系统热效率提升了20%，㶲效率提升2.6%，有效能平准化成本为0.102 6美元/（kW·h），动态投资回收期为8年。

该耦合系统通过优化能量梯级利用模式，显著提升了能源利用效率与综合性能，具备良好的经济性与工程应用潜力。研究揭示的关键参数影响机制可为系统优化设计与运行调控提供理论依据。

碳捕集预处理系统面临高能耗、高运行成本及净化效率不稳定等问题，其中洗涤液pH值的波动显著影响SO₂吸收效率。以某电厂碳捕集预处理系统为研究对象，提出了一种融合机理模型与数据驱动的混合建模方法。

该方法结合化学反应动力学机理和决策树机器学习算法优势，利用Python工具构建模型，对洗涤液pH值与出口SO₂排放质量浓度等关键参数进行精准预测，并通过实际运行数据验证。

结果表明，该模型对pH值和出口SO₂排放质量浓度相关系数分别为0.85和0.80，体现出较好的模拟效果，并基于实际运行数据，对入口烟气温度、液气比、碱液添加量等关键操作参数进行了敏感性分析，模型表现出了较好的跟随性。

该模型为后续碳捕集预处理系统的工艺优化、能耗降低及稳定运行提供了理论依据。

为实现“双碳”目标，燃煤热电联产系统需满足高效、灵活、减污降碳的要求。

提出了一种耦合真空变温吸附捕碳的超低排放分流供热与低温回热超临界二氧化碳（S-CO₂）燃煤热电联产（SR-SCO₂-CHP-ULE-VTSA）系统，并以单乙醇胺捕碳的SR-SCO₂-CHP-ULE-MEA系统为对照，进行了㶲性能对比分析。

任一电负荷下，SR-SCO₂-CHP-ULE-VTSA系统的㶲效率均高于SR-SCO₂-CHP-ULE-MEA系统，原因在于VTSA捕碳子模块的㶲损仅为MEA的不足1/3，100%电负荷时，其㶲效率为39.84%，高于对照系统的35.16%；不同电负荷下，SR-SCO₂-CHP-ULE-VTSA系统可通过供热分流比x₁与驱动真空泵的CO₂涡轮机分流比x₂的匹配实现热电解耦，任一电负荷下随着分流比x₁与x₂的增大系统㶲效率均减小，x₁与x₂的最佳值随着电负荷的减小而增大，100%电负荷时，x₁、x₂的最佳分流比分别为0.52与0.14；SR-SCO₂-CHP-ULE-VTSA系统的减碳量显著，与SR-SCO₂-CHP-ULE-MEA系统相比，100%~30%电负荷下减碳量从11.9 g/（kW·h）提高到85.3 g/（kW·h）。

SR-SCO₂-CHP-ULE-VTSA系统可作为高效低碳燃煤热电联产的可行解决方案，在实现“双碳”目标中发挥重要作用。

为解决混合工质有机朗肯循环机组实际运行特性研究不足的问题，

测试了采用混合工质R236fa/R123的4 kW有机朗肯循环原型机组，获得了机组的动态和稳态运行特性。

对混合工质R236fa/R123不同质量比下系统性能与运行特性的分析发现：混合工质有机朗肯循环机组的稳态和动态运行特性与单纯工质一致，工质流量变化对系统输出功率有显著影响而对热效率影响很小；混合工质R236fa/R123质量比的变化对机组输出功率和热效率的影响较小，机组输出性能较为平稳，膨胀机入口压力稳定，出口压力逐渐升高，总体上压比较高，采用内容积比较大的膨胀机可优化机组性能；不同R236fa/R123质量比下，蒸发器和冷凝器不可逆损失“此消彼长”的叠加效果是决定机组输出性能的主要因素，冷凝器压损引起的工质冷凝过程温度滑移抑制了混合工质对系统性能的优化能力。

混合工质机组设计和运行中需要综合考虑冷凝器压损与工质自身特性的匹配。

为了探究在不同实验参数下，超临界二氧化碳在水平加热段中由浮升力造成的密度分层现象对后续垂直上升流动中换热的影响。

进行了水平-竖直L形转向管道中的加热流动实验。

实验结果表明，水平-竖直L形转向管道中会出现2种独特的“不对称传热恶化”现象：一种为恶化程度不对称，一种为恶化位置不对称。研究表明，恶化程度不对称源于水平段延续的温度分层导致截面质量流速不均；而恶化位置不对称则在高温高热流下，由内侧边界层提前达到恶化条件所致。

该研究揭示了L形管内浮升力与流动转向的耦合效应，为相关换热设备的设计提供了实验依据。

为研究锅炉低负荷条件下生物质气掺烧对燃烧稳定性及炉内参数的影响，以某660 MW四角切圆锅炉为对象，提出稳定性指标，并结合数值模拟与人工神经网络开展研究。

在100%、70%、50%和30%负荷下对纯煤与掺烧工况进行对比分析。

结果表明：掺烧工况温度稳定系数M_T与基准工况偏差小于3.9%，低负荷条件下炉内燃烧总体稳定；当负荷由100%降至70%，纯煤工况主燃区平均温度下降147.87 K，而掺烧工况仅下降69.37 K，温度衰减更缓；在30%负荷下，掺烧工况还原区与燃尽区NO_x体积分数分别为0.051 2%和0.044 4%，低于纯煤工况的0.093 3%和0.078 6%，其他参数波动幅度更小；进一步构建人工神经网络预测模型描述炉内参数间的复杂关系，纯煤与掺烧工况温度、CO₂和NO_x预测回归系数R²均大于0.96。

该研究可为生物质气化掺烧锅炉低负荷运行优化与参数预测提供支撑。

针对某660 MW超超临界四角切圆一次再热锅炉在低负荷下再热汽温偏低与屏式过热器局部超温问题，提出了一种燃烧器区域烟气再循环墙式布置方法，旨在实现协同提升再热汽温、抑制屏式过热器（屏过）超温，并确保燃烧稳定。

基于数值模拟方法，在40%额定负荷条件下对该布置方式开展了优化研究：首先对比分析了基准工况以及角式与墙式集中布置烟气再循环方式的效果，进而探讨了墙式分组布置的可行性。

研究结果表明：角式布置会显著增加煤粉气流的着火距离，不利于低负荷下的燃烧稳定；向火侧或背火侧墙式集中布置均可提高高温再热器吸热量，但难以同时缓解屏过局部超温；向火侧墙式分组布置可显著增强高温再热器的吸热效果，但仍存在屏过局部超温风险；背火侧墙式分组布置虽可降低屏过超温风险，但对再热器吸热量的提升效果有限；采用“向火侧下组两层+背火侧上组一层”的分组运行方式，可使高温再热器吸热量提高18.9%，有效缓解屏过局部超温问题，且不恶化燃烧稳定性。

上述研究结果可为新一代煤电机组锅炉在宽负荷范围内的安全、灵活与高效运行提供设计参考和优化依据。

燃煤烟气多污染物在活性炭上的低温（–20~–40 ℃）氧化吸附可实现其一体化脱除，具有良好的应用前景和环境效益。

在–20 ℃的低温条件下，分别研究了惰性气氛和模拟烟气中分级孔活性炭、煤基活性炭和2种椰壳活性炭对NO和SO₂的吸附过程。

实验结果表明，惰性气氛下，4种活性炭对NO的吸附性能较弱，饱和氮容低于0.07 mg/g；吸附SO₂的饱和硫容为31.70~57.07 mg/g。在模拟烟气条件下，O₂的氧化作用使得活性炭的饱和氮容提高了3个数量级，饱和硫容提高了2~5倍，性能最优的椰壳活性炭–2的饱和氮容可达175.70 mg/g，饱和硫容可达320.65 mg/g。DFT计算表明，锯齿形边缘炭模型上NO、SO₂及其氧化物的吸附结合能遵循NO₂> SO₃> SO₂>NO的顺序，表明NO和SO₂被氧化为NO₂和SO₃后，其在活性炭表面的吸附能力得到显著增强。

研究结果可为低温条件下燃煤烟气中NO和SO₂的一体化吸附脱除提供重要的理论依据。

随着新疆高碱煤掺烧的普及，蜂窝式与板式催化剂的抗碱中毒性能差异及机制仍缺乏系统研究。现有工作多基于实验室单一碱金属盐模拟，而实际飞灰为复杂混合物，模拟条件与实际高碱煤烟气存在显著差异，导致研究成果工程指导价值有限。

采用电厂实际飞灰，在实验室固定床反应器上模拟典型烟气工况，对比蜂窝式与板式SCR催化剂在新鲜及服役后的物理、化学性能变化。结合比表面积测定、NH₃-TPD表面酸性分析、XPS钒价态表征等手段，系统研究两种催化剂的中毒失活行为。

板式催化剂在极端高碱工况下虽更易烧结失活，体相扩散失活难以通过物理/温和化学再生恢复，但其脱硝效率衰减速率低于蜂窝式催化剂，在相同碱负荷下，蜂窝式催化剂的脱硝活性在4 800 h内下降达29.5%，而板式催化剂仅下降24.6%。蜂窝式催化剂的钒价态循环更易被碱金属阻断，抑制依赖于NO→NO₂转化的“快速SCR路径”，且其布朗斯特酸性位点更易被碱金属中和。

因此，在高碱煤掺烧的工业场景中板式催化剂是实现长效脱硝的优选方案。