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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。