- 薛鹏;高四艺;杨雨;冯志恒;李永毅;张国强;
针对燃气轮机（燃机）变背压运行调节具有高变工况效率的特性，在构建联合循环时主动提高设计工况时燃机的背压，提出了一种高背压燃机联合循环发电系统方案，即在主顶循环之前和之后分别设置前置压气机和膨胀机用于保持和调节燃机的排气压力。基于F级燃机透平初参数设计了此联合循环的关键参数，针对关键参数再循环烟气的温度（分为冷却到常温和不冷却2种情况）、主顶循环压比和燃机背压开展了案例和特性规律分析。分析结果表明，再循环烟气冷却时的联合循环效率没有不冷却时高，在透平背压为0.30 MPa时，其分别为58.07%和58.94%，主要原因为再循环烟气温度较高时主压气机的出口温度较高，燃烧室?损失较低。燃机背压为0.30 MPa时联合循环系统效率最佳压比为17.0，其对应的联合循环效率为58.97%，比功为563.87 k J/kg。综合考虑比功推荐主顶压比为15.4，其透平背压在0.03～0.35 MPa时，冷却到常温和不冷却2种情况下联合循环效率变化区间分别在56.00%～58.57%和55.81%～59.12%，均为先上升后降低，高背压时联合效率变化范围不大。同时，基于实际工程应用，考虑了单一余热锅炉的设计情况，分析了其热力特性和可能的可再生能源灵活低成本高效利用方式，可为多能互补灵活高效的现代化联合循环提供新的系统方案参考。
2025年11期 v.54;No.468 1-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 1032K] [下载次数：306 ] |[网刊下载次数：3 ] - 郑玮琳;代佳奇;宋雪松;
根据高炉煤气组分及其热值波动较大的特点，系统研究了某型燃气轮机燃烧室的燃料适应性。通过耦合详细化学反应机理数值模拟方法，获得了不同热值和组分工况下燃气轮机燃烧室的综合性能特征，重点分析了温度场和组分流场分布及其影响机制。研究结果表明：在相同初始工况和燃料热值条件下，随着燃气中H_2与CO体积分数比增加，燃烧室出口平均温度从1 769.35 K降至1 710.11 K、温度分布系数从0.044降至0.016，出口NO_x排放量从7.56×10~(–6) mol/m~3降至1.49×10~(–6) mol/m~3,CO排放量从993.98×10~(–6) mol/m~3降至421.95×10~(–6) mol/m~3，燃烧效率由98.48%提升至99.14%；随着燃气中CO_2与N_2体积分数比的增加，燃烧室出口平均温度从1 739.30 K降至1 694.99 K，温度分布系数在0.032～0.045波动，出口NO_x排放量从3.18×10~(–6) mol/m~3降至1.39×10~(–6) mol/m~3,CO排放量从633.73×10~(–6) mol/m~3升至832.45×10~(–6) mol/m~3，燃烧效率从98.89%降至98.56%。此外，随着燃料热值增加，燃烧室出口平均温度显著升高，从1 587.30 K增至1 862.39 K，温度分布系数呈下降趋势，NO_x排放量从0.29×10~(–6) mol/m~3增至18.66×10~(–6) mol/m~3,CO排放量从459.25×10~(–6) mol/m~3增至1 030.61×10~(–6) mol/m~3，燃烧效率从99.14%降至98.33%。最后选用20组数据进行非线性曲面拟合，对于热值范围3～5 MJ/m~3的高炉煤气，该拟合方程R~2均大于0.90，可为燃气轮机燃烧室的低热值燃料调控提供理论依据。
2025年11期 v.54;No.468 12-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 1544K] [下载次数：261 ] |[网刊下载次数：2 ] - 吕英营;张丽;李刚;王长顺;海笑;高月;杨帆;
采用RNG k-?湍流模型对超临界CH_4-H_2混合工质在水平管内的流动传热特性进行数值模拟。分析了掺氢比为0～30%的CH_4-H_2混合工质的热物理性质，以及掺氢比为0～15%时水平管内的换热过程。重点研究了质量流速（150～250 kg/(m~2·s)）、热流密度（150～250 kW/m~2）对掺氢比为10%的CH_4-H_2混合工质流动换热特性的影响。结果表明：当掺氢比从0增加到30%时，CH_4-H_2混合工质的拟临界温度从190.4 K略有升高随后立即降至181.7 K，拟临界压力从4.3 MPa升高到12.3 MPa；随着掺氢比（0～15%）的增加，流体与壁面间换热强化；增大质量流量强化了CH_4-H_2混合工质的换热能力，削弱了由浮力效应导致的换热恶化程度；增加热流密度强化了混合工质下壁面的换热程度，但类气膜的提前出现削弱了上壁面的换热程度。增大质量流速和热流密度可以不同程度地强化换热。研究结果可为掺氢天然气输送以及动力循环系统中的混合工质换热器提供理论参考。
2025年11期 v.54;No.468 24-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1297K] [下载次数：265 ] |[网刊下载次数：0 ] - 于铭哲;李健;李祥;史梦瑶;何博;沈俊;
超燃冲压发动机是当前高超声速飞行器的主流动力系统。高超声速飞行器长时间、高马赫数飞行时发动机热防护需求与用电需求显著。针对某型号超燃冲压发动机，设计了一种基于超临界CO_2布雷顿循环的冷却与发电一体化系统；构建了发动机的壁面热源表征模型，探究了吸热压力、透平入口温度、放热压力和回热度等关键设计参数对系统热力性能的影响规律及参数间的耦合关系；采用多参数协同优化方法，获得了冷却与发电一体化系统的最佳设计方案与最优性能，并以传统简单循环作为基准方案进行对比，评估了本方案的热力性能优势。结果表明：该冷却与发电一体化系统的最高发电效率可达15.9%，可实现206.2 kW的持续电力供应，表现出较好的应用潜力；发动机壁面吸热过程夹点温差越小，本方案相对基准方案的热力性能优势越显著，发电效率的最大相对提高量可达9.3%。
2025年11期 v.54;No.468 32-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 1433K] [下载次数：385 ] |[网刊下载次数：0 ] - 顾新壮;李青芯;石明;杨瑞睿;殷岳;杨航;马文明;魏务卿;周朔晨;陈昊芃;
布雷顿循环被公认为第三代太阳能热发电技术的动力循环，得益于神经网络方法具有重要度评估和定量分析等优势。首先，采用控制变量法从多个运行参数中筛选出透平机进口温度和压缩比等重要参数，控制变量法中重要度随着R~2值的降低而增加，当不含上述重要参数时，其对应的R~2值分别降低到0.57和0.64，均低于其余运行参数；然后，采用布雷顿循环中的输出功定量分析结果，其R~2值大于0.999，其中热效率和输入热量的R~2值分别为0.992和0.988；最后，通过多目标优化结果所推荐的透平机进口温度和压缩比值分别为500℃和2.19，相对应的热效率、输出功和输入热量分别为46.58%、100.97 k J/kg和–176.5 kJ/kg。该研究可作为光热电站布雷顿循环的实际运行和性能研究的参考。
2025年11期 v.54;No.468 42-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 977K] [下载次数：61 ] |[网刊下载次数：1 ] - 黄华;周万伟;季炫宇;袁志超;周雄;欧阳顺;李巳聪;杨鲁;
基于广东华瀛液化天然气（LNG）接收站的设计运行条件和周边产业环境，首先设计了一套热机循环发电耦合浅冷冻库的LNG冷能梯级利用方案，并采用专业软件HYSYS建模求解流程中的关键参数，以提升能效和大规模消纳冷能为目标，对原有方案进一步优化改进。结果表明：在全年最低气化日LNG外输量为228 t/h的条件下，原方案采用一级热机循环与冻库结合，年发电量超过3 283×10~4 k W·h，并满足了7 500 m~3冻库的冷负荷需求；而优化设计后的新方案采用“两级热机循环-浅冷冻库”设计，通过提升热源温度，并改用质量分数40%乙烷和60%丙烷的混合工质，使热机循环系统的设计年发电量可提升至6 204×10~4 kW·h，单位质量LNG的净发电量从原先的17.54(kW·h)/t增加到33.02(kW·h)/t，还可节约约5 364.1万元/年电费。尽管多级的热机循环能够减少温差造成的不可逆损失，但考虑投入产出比及运行可靠性等因素，第二方案能与华瀛LNG接收站实际条件紧密结合，具有较好的工程可行性和经济性。上述2种冷能梯级利用设计方案各有优势，适用于接收站的不同发展阶段和LNG冷能利用的不同评价指标，为华瀛LNG接收站全面投产后的冷能利用提供了有益参考。
2025年11期 v.54;No.468 49-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 775K] [下载次数：59 ] |[网刊下载次数：2 ]
- 张瑞刚;王大鹏;雷航;王嘉良;郭楠;任建强;
提出一种新型海上升压站平台健康监测方法，以增强其在复杂工况下的损伤检测能力。采用基于记忆单元自编码器的深度学习框架，通过对海上升压站的高频振动数据进行降噪和角域重采样来放大故障相关特征。模型利用深度卷积神经网络学习历史数据模式，构建隐藏状态记忆库，并实现样本编码特征与记忆库的稀疏匹配。最后，采用高斯混合概率模型对生成的从属分数进行建模，以评估升压站的健康状态。以江苏如东县的海上升压站为案例进行验证，实现了98%以上的异常召回率及准确率，优于其他对比算法。
2025年11期 v.54;No.468 58-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1058K] [下载次数：53 ] |[网刊下载次数：3 ] - 李坤;吴殿武;陈龙威;陈治强;范学军;陈亮;
为探索氨燃料在燃气轮机燃烧室模拟件内的点火和稳定燃烧性能，分别对不同预热温度及裂解度的氨气进行点火燃烧实验研究，获得一定实验条件下氨燃料的点火及燃烧规律。实验结果表明：氨气稳定燃烧需满足裂解度不小于30%且空气预热器温度不小于643 K；在空气预热器温度743～943 K，燃烧时长5～40 s内，燃烧室内部温度、尾部温度及压力基本随空气预热器温度与燃烧时长的增加而升高；空气预热器温度显著影响NO排放，在673 K时NO排放体积分数最低，为376μL/L，此时燃烧效率为96%。零维模拟计算结果表明，增大压力、氨气裂解度和温度有助于缩短点火延迟时间，且较高的氢气含量和略微富燃的状态可促进层流火焰速度的增加，优化氨的燃烧。
2025年11期 v.54;No.468 68-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 912K] [下载次数：111 ] |[网刊下载次数：1 ] - 蒙毅;刘逸芸;宋士林;刘玺璞;
碳酸氢铵固体是一种潜在的脱硝还原剂，可以通过固体直接热解高效制取氨气。通过数值计算模拟了碳酸氢铵固体热解反应，并设计了适用于燃煤电厂的热解制氨系统，分析了碳酸氢铵热解制氨过程的经济性。模拟结果显示，碳酸氢铵热解过程适宜在常压下进行，反应温度在100℃以上时热解转化率迅速提高。对660 MW机组的碳酸氢铵热解系统进行了设计计算，采用外热式热解反应器以实现余热利用和固体稳定进料，利用燃煤电厂蒸汽或烟气作为热解热源，在110℃时碳酸氢铵进料在10 min内可以达到95%转化率。相比尿素水解制氨工艺，碳酸氢铵固体热解工艺的设备成本、占地面积和运行费用均显著降低，具有良好的推广应用前景。
2025年11期 v.54;No.468 76-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 808K] [下载次数：29 ] |[网刊下载次数：1 ] - 万振杰;苏继康;范博尧;魏进家;方嘉宾;刘洋;吴学红;
国内外适宜发展光热发电的位置主要处于沙漠地区，环境中沙尘颗粒会沉积在接收器的吸热管道上，导致管道及涂层疲劳失效。为此，研究了沙尘颗粒对吸热管壁面温度的影响。采用数值模拟的方法，建立了沙尘-吸热管的耦合传热分析模型，模拟研究了沙尘粒径、沙尘与壁面接触大小、聚焦阳光能流密度强度对吸热管温度的影响。结论表明：吸热管上沙尘颗粒对温度的影响局限在很小范围内，但会造成吸热管局部高温热点；聚焦阳光能流密度越强、沙尘颗粒直径越大、沙尘颗粒与吸热管的接触越小，沙尘颗粒及吸热管高温热点的温度越高；沙尘颗粒温度可超过其熔点，形成钙镁铝硅酸盐（CMAS）沉积物，接收器面临CMAS腐蚀的风险；同时，吸热管高温热点将影响局部热应力分布，加剧接收器破坏，实际运行中应定期检查吸热管壁面清洁状况，避免大颗粒沙尘的积聚。该研究结果可为接收器的运行维护提供技术指导。
2025年11期 v.54;No.468 83-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 1105K] [下载次数：39 ] |[网刊下载次数：1 ] - 王威;张贵泉;吴志军;贾晶晶;龙国军;姚建涛;
介绍了高温气冷堆示范工程中直流蒸汽发生器和节流组件的结构特点，分析了沉积物堵塞节流孔的原因和影响因素，并通过高温高压动态循环实验装置模拟研究了高温气冷堆蒸汽发生器节流孔处腐蚀产物的沉积规律，包括不同铁源、铁质量分数、流速和pH值对节流孔沉积的影响。结果表明：游离态铁是节流孔沉积物的主要前驱体；节流孔沉积现象随水质中铁质量分数增加而加剧；节流孔沉积速率随局部流速的增加先升高后降低，存在最大沉积流速区间；水质pH值由9.1升至9.7过程中，节流孔沉积现象加剧。研究发现，适当降低给水pH值和优化节流孔结构尺寸（调整流速）是抑制蒸汽发生器节流组件沉积堵塞的有效方法。
2025年11期 v.54;No.468 91-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 864K] [下载次数：49 ] |[网刊下载次数：1 ] - 华山;陈刚;范常浩;王枢充;刘星辰;康璐;王云峰;
现代电力系统中单元机组协调控制面临复杂的动态特性，同时受到故障及外部扰动的影响。对此，提出了一种针对故障条件下的单元机组协调容错控制方案。首先，基于机理分析法推导出单元机组传递函数，并建立了包含执行器故障的系统数学模型，以便分析系统的稳定性和动态性能（含瞬态响应）。其次，结合自适应技术与H_∞控制等理论，设计了一种基于自适应容错的保性能跟踪控制方法。该方法能够在系统发生故障时自动补偿受损信号，同时通过性能指标优化进一步提升系统的鲁棒性与容错能力，满足跟踪精度与动态响应的综合要求。最后，以300 MW单元机组协调控制系统为例进行仿真验证，结果表明，与传统容错控制方法相比，所提方法在动态跟踪性能、抗干扰能力以及故障恢复能力方面更具优势。该方法为电力系统单元机组的安全稳定运行提供了一种可靠的控制解决方案。
2025年11期 v.54;No.468 98-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1185K] [下载次数：40 ] |[网刊下载次数：1 ]
- 张逸佳;任少君;朱保宇;翁琪航;卫子涵;司风琪;
数据驱动模型有效性取决于训练样本是否完备，对于样本覆盖范围外的工况，模型泛化能力较差。为构建适应机组宽负荷变化的凝汽器系统特性模型，训练样本需包括较大变化范围的发电负荷和环境温度。然而，新建机组因投运时间短，无法提供完备数据集。因此，针对不完备数据集提出了一种基于多保真度数据和迁移学习的凝汽器系统特性建模方法。该方法首先采用同类型系统的完备数据集构建预训练模型，在预训练模型上，新增线性和非线性校准网络，通过新建机组的不完备数据对校准网络进行更新，使预训练模型迁移适配不完备数据集的特征空间。最后通过某1 000 MW超临界机组凝汽器系统验证该方法有效性，验证结果表明，在训练样本不充分的情况下，该方法能准确预测凝汽器压力和循环水出口温度等参数，决定系数R~2平均值为0.95，明显优于传统单一数据集数据驱动模型的R~2平均值0.81。
2025年11期 v.54;No.468 107-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 1556K] [下载次数：384 ] |[网刊下载次数：1 ] - 张涛;邵毅;刘乐源;郝欣;胡绍宇;
针对燃煤电厂磨煤机制粉系统故障诊断中因数据分布不均衡导致的少数类故障诊断精度低、可解释性差的问题，提出一种融合SMOTE数据增强、Dirichlet先验平滑与贝叶斯网络的故障诊断方法。通过SMOTE技术对少数类故障样本进行特征空间扩展，缓解数据稀缺性；结合Dirichlet先验平滑优化贝叶斯网络条件概率估计，解决样本缺乏导致的零概率问题；构建分层贝叶斯网络架构，融合领域知识与数据驱动结构学习，实现故障节点快速推断与属性节点间接推断的双模式诊断策略。实验基于真实工业数据，在非均衡数据场景下，所提方法具有较高的诊断精度与可解释性，为磨煤机故障诊断提供兼具实时性、准确性及透明性的解决方案。
2025年11期 v.54;No.468 117-125页 [查看摘要][在线阅读][下载 828K] [下载次数：139 ] |[网刊下载次数：1 ] - 姜宇恒;乔宗良;李逗;任少君;司风琪;
为了构建燃煤电厂碳排放量预测模型，针对燃煤机组普遍缺少入炉煤实时元素分析的问题，依据某百万千瓦机组2023年入炉煤质信息，以低位发热量、挥发分、硫分作为煤质划分依据，采用K-means++算法进行聚类分析，通过相关性分析筛选碳排放量预测模型的输入参数，基于贝叶斯优化的BP神经网络对聚类后各簇数据分别构建碳排放量预测模型，并对升降负荷等工况进行模型测试。结果显示，经煤质聚类后的模型在预测碳排放量时准确性显著提高，与未聚类的模型相比，平均均方根误差和平均相对误差最优情况降低约53.4%、49.2%，特别是在变负荷工况下，预测结果较准确。该方法不仅能有效预测燃煤电厂的碳排放量，还能在煤质复杂多变的情况下保持较高精度。
2025年11期 v.54;No.468 126-135页 [查看摘要][在线阅读][下载 1223K] [下载次数：638 ] |[网刊下载次数：1 ] - 吴磊;顾华;姚一鸣;张军;苏军;陈依;
针对传统机理建模方法预测选择性催化还原技术（SCR）脱硝反应器出口NO_x质量浓度精度不高的问题，提出了一种结合增强型灰狼优化算法（EGWO）与长短时记忆（LSTM）神经网络的混合预测模型。首先，基于主成分分析（PCA）对原始数据进行处理与筛选，实现输入变量的降维。然后，利用EGWO优化LSTM神经网络的超参数。最终，将输入变量作为EGWO-LSTM模型的输入，预测出口NO_x质量浓度。以国内某超超临界1 000 MW火电机组为例，仿真结果表明，该模型在误差控制方面表现最优，均方根误差较传统LSTM模型下降50.36%，较BP模型下降76.14%，模型平均绝对百分比误差仅为1.01%。EGWO相对于GWO收敛至最优解时的迭代次数更少，且具有更高的收敛精度。
2025年11期 v.54;No.468 136-141页 [查看摘要][在线阅读][下载 1012K] [下载次数：448 ] |[网刊下载次数：1 ] - 于俊红;孙立刚;李禄明;李禹江;李琳;马雲腾;王梦涵;许诚;
为提高供热机组的调峰性能，提出了一种集成切缸、高中低压旁路供热、热泵、热水罐和电锅炉5种热电解耦技术的新型二次再热供热机组流程，构建了详细的热力学分析模型，对比分析了参比电厂与新型电厂的调峰性能，依托电力现货市场，提出了系统的经济运行策略，并开展了技术经济性评估。结果表明：当供热需求为1 460 MW时，参比电厂在抽凝工况下无法满足供热需求，在切缸工况下，参比电厂的负荷调节范围为额定负荷的77.9%～80.0%，几乎丧失了负荷调节能力，而在切缸+旁路工况下，参比电厂的负荷调节范围为50.0%～80.0%，调峰能力有所改善；对于新型电厂，在相同的供热需求下，负荷调节范围扩增至0～80.0%，尤其是在电力低谷期可实现零功率上网；与参比机组相比，新型机组每月可减少低谷期上网电量约10.76万MW·h，节省燃煤量约1.77万吨，每年在采暖季可增加净收益约6 898.8万元，新增设备投资回收期约5.6年，经济效益显著。
2025年11期 v.54;No.468 142-150页 [查看摘要][在线阅读][下载 1114K] [下载次数：79 ] |[网刊下载次数：3 ] - 李旋;李禹江;韩强;周飞;米玉鸿;秦春营;赵元宾;
直接空冷系统作为火电机组核心的热力循环末端，其运行效能受电厂地理位置及周边环境参数的显著制约。以某电厂直接空冷系统为原型，建立空冷系统及周边建筑物、山体环境的三维数值模型，提出针对空冷岛迎风侧或换热不利单元的复合防风措施，探究适用性强、效果佳的直接空冷系统防风措施与优化机制，分析空冷单元内外空气流场重构对直接空冷系统冷却性能的影响。结果表明：直接空冷单元内部和外部防风措施的设置可有效改善机组的热力性能，风速5 m/s时，大十字墙挡风对空冷岛换热性能改善效果较好，散热器迎面风速升高了0.24 m/s，散热器表面温度降低了2.40℃；空冷单元内外空气流场重构后，直接空冷系统散热器表面平均温度最高降低5.77℃，背压最高降低2.92 kPa。空冷单元内外空气流场重构可显著改善直接空冷系统冷却效果，提高电站冷端系统的运行性能，未来直接空冷系统导流装置的优化设计可聚焦于流场均匀性改善。
2025年11期 v.54;No.468 151-160页 [查看摘要][在线阅读][下载 1278K] [下载次数：29 ] |[网刊下载次数：2 ] - 刘众元;高义斌;刘志兵;梁五洲;马素霞;魏绍青;柳成亮;
压火时长作为压火调峰的核心控制参数，直接影响机组运行的安全性和经济性。然而，由于压火过程中各热力学参数的复杂耦合与动态特性，现有计算方法难以实现高效、精准计算。针对亚临界CFB锅炉压火调峰，提出一种基于能量平衡的压火时长计算方法，建立压火期间锅炉蓄热量、汽轮机利用热量与散热量的动态平衡模型，推导出床料、浇注料、金属受热面、工质及碳燃烧等关键热源的蓄放热公式，最终计算得到压火时长。以某300 MW亚临界CFB机组为例，计算值与实测值绝对误差控制在5 min内，相对误差小于10%，能够满足压火调峰工程需要。研究结果表明：蓄热方面，金属受热面蓄热对压火时长的贡献度为35%～41%、床料与浇注料的贡献度各约20%、床料中碳燃烧的贡献度为10%～15%，气体和工质蓄热的贡献度不足2%，可忽略；耗热方面，发电耗热占比最高，且随电负荷增大而增大，汽轮机克服本身转动阻力所需的热占比约20%，机组散热占比低于5%。通过提高压火初始温度、增加床料量、燃用高挥发分煤种、降低机组压火期间电负荷可显著延长压火时长。通常只有将压火期间平均电负荷降低至1%额定负荷以下，压火时长才能够大于2 h。
2025年11期 v.54;No.468 161-168页 [查看摘要][在线阅读][下载 730K] [下载次数：80 ] |[网刊下载次数：2 ] 下载本期数据