构网型储能是解决新能源大规模接入电网调频资源不足、抗扰动能力下降等问题的关键。受其固有的功率耦合特性影响，构网型换流器对系统的支撑能力受到极大限制，参数设置不合理极易出现功率超调、振荡甚至失稳等问题。对此，首先建立了构网型储能换流器并网系统全阶小信号模型，根据输出功率状态空间模型及其特征根，分析构网型储能换流器频率响应特性。在此基础上，通过状态空间矩阵参数灵敏度及参与因子分析，给出了构网型储能换流器稳定边界，明确了构网型储能换流器关键参数对其动态功率耦合、频率支撑等涉网特性的影响。仿真和半实物实验结果验证了理论分析的正确性和可行性，为构网型储能换流器并网参数设计及稳定运行提供了依据。
固体氧化物燃料电池（solidoxidefuelcell,SOFC）是一种前景广阔的能量转化装置，具有清洁无污染、能量利用率高、燃料选择多样等优点，但SOFC常需要在变载工况下运行，导致其存在使用寿命缩短、性能衰退等问题。研究SOFC的变载特性和其运行条件之间的关系，有助于提升电池输出性能、延长使用寿命及制定合理的控制策略。搭建了100W SOFC短堆测试系统，对多工况下SOFC电堆的变载特性进行了研究。结果表明：升高工作温度能够减小电堆的欧姆阻抗和总极化阻抗，从而增强电堆的稳态输出性能和动态响应性能；在中高电流段增加氢气流量可以减小浓差极化阻抗，从而有效增强电堆的极限输出性能和动态响应性能；增大空气流量对电堆性能提升较小；恒流量利用率策略下的响应电压处于终值电压±5%内，以恒电压方式变载，响应电流可以平滑地达到稳定值，相较于恒流量策略和恒电流变载方式，在恒流量利用率策略和恒电压变载方式下电堆体现出更良好的动态响应性能。
针对风电高电压穿越（high voltage ride through,HVRT）能力不足导致风电机组脱网的问题，详细阐述了直流故障引起并网点电压升高最终导致风电机组脱网的内在机理，分析了储能系统和静止无功补偿装置（static var generator,SVG）在HVRT期间的动态无功响应特性；通过对并网点电压进行实时监测，高电压穿越期间可将控制策略优先级分解为：风电场内部无功调节（储能系统和双馈异步风力发电机（doubly fed induction generator,DFIG）协同控制）、SVG无功调节。在此基础上，提出了一种储能系统、DFIG和SVG协同控制策略来提高风电场HVRT能力，同时对故障切除后存在的不利情况进行重新设置电压参考值环节，避免了不必要的无功流动。最后，基于MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型，验证了理论分析与控制策略的正确性与有效性。研究结果对充分挖掘风电场自身无功调节能力，极大程度减轻SVG无功补偿负担提供了新思路。
随着全球能源需求的增加和环境问题的日益严峻，开发高效储能技术尤为重要。基于孔隙尺度，应用大涡模拟对双层级联式胶囊堆积结构填充床系统的相变储热过程进行了模拟；探讨不同熔点和物理性质的相变材料在该结构中的温度、流线及涡量分布情况，分析了在不同入口速度下胶囊型堆积结构的热特性，并通过实验结果对模拟进行了验证。模拟结果表明：储热过程中，堆积结构间隙流场和涡量场表现出显著动态特征；在孔隙尺度下可观察到，相变导致流线弯曲和涡旋形成，使得局部速度升高；相变完成后，流场和涡量趋于稳定，低涡量区占据大部分区域；最后，引用Q准则分析流体中的涡结构，得出高强度涡旋主要集中在靠近罐壁处。
基于飞轮储能技术的新型离网型风光储微电网系统，对分布式电源进行容量优化配置研究，建立风力发电机、光伏阵列、储能飞轮和柴油发电机相应的功率输出模型；以经济性和可靠性指标作为目标函数，环保性指标作为约束条件，进行微电网系统容量优化仿真，基于NSGA-Ⅱ改进算法对微电网系统进行多目标双层协调优化，得到基于多目标优化的帕累托最优解；采用TOPSIS方法进行方案决策，最终确定符合微网系统的最优方案。研究得到的数据和结论，对相关领域的工程应用具有指导作用。
锂离子电池动态模型具有典型的非线性和不确定性，其荷电状态（state of charge,SOC）的估算精度直接影响电池管理系统（battery management system,BMS）的监测与控制效果。为提高锂离子电池SOC的估算精度，提出一种基于变增益的自适应滑模观测器的锂离子电池SOC估算模型，该方法利用滑模观测器的鲁棒性，以二阶RC等效电路模型为基础，在传统滑模面上引入积分项，同时采用梯度下降规则增益自适应，减小观测器抖振同时提高SOC的预测精度与系统的鲁棒性，并通过李亚普洛夫稳定性理论证明了所提方法的稳定性；最后，在动态压力测设（dynamic stress test,DST）和联邦城市运行（federal urban driving schedule,FUDS）工况下对所提方法与滑模观测器（sliding mode observe,SMO）方法进行了对比验证，所提方法在估算上具有更小的抖动与较高的估算精度且具有良好的鲁棒性。
构网（grid-forming,GFM）型储能技术可构建起支撑大电网稳定运行的电压源，是支撑高比例新能源并网稳定运行的一个有效手段。基于此，分析了GFM型储能支撑高比例新能源并网稳定运行机理，根据GFM型储能技术原理和特性，对比分析了5种常用的提升电网稳定性技术。给出一种考虑多时变参数的GFM型储能系统模型搭建思路，并提出GFM型储能技术支撑高比例新能源并网方案以及海量GFM型储能设备并网振荡产生机制分析方法。同时，研究了基于信号注入的系统阻抗动态辨识技术，进而提出海量GFM型储能设备并网系统阻抗重构技术路线。
碳捕集与封存是实现“双碳”目标的重要途径，超临界水煤制氢耦合CO_2/H_2O混合工质热力发电系统排气为低压、低温CO_2/H_2O混合气体，为实现零碳排放及热量回收，冷凝分离CO_2/H_2O是必要途径。采用Fluent软件模拟了CO_2/H_2O混合气水平叉排管束外的冷凝换热特性，运用VOF模型、组分输运模型以及利用UDF编写的相变模型加载两相流的质量、能量和组分源项，研究了壁面液膜的形成发展过程和液滴附近流线、速度矢量、液相体积分数的分布，以及速度、蒸汽过热度和不凝气体含量对传热系数和扩散层热阻的影响。结果表明：模拟结果与实验数据相吻合，液膜热阻不随蒸汽过热度变化，但随CO_2摩尔分数、入口流速和总压力的升高而减小；混合气体扩散层热阻随CO_2摩尔分数和过热度的升高而增大，随入口流速的增大而减小；总传热系数随蒸汽过热度、入口流速和压力的升高而增大，随CO_2摩尔分数升高而减小，且局部冷凝传热系数与液膜厚度呈负相关，提出了一种适用于低压CO_2/H_2O冷凝传热、传质的无因次关联式。
“双碳”背景下要求直流炉供热机组具备快速变负荷能力。对此，提出一种基于线性时变模型预测控制（linear time-varying model predictive control,LTV-MPC）的电热协调变负荷策略，可同时利用锅炉蓄热和热网蓄热以提高变负荷速率。首先，对热负荷信号偏差进行积分从而建立等效热负荷模型，并将其作为预测模型的被控量之一；然后，以负荷快速跟踪、机组运行稳定以及供热及时补偿作为MPC滚动优化的目标，进而在线求解每个时刻的最优控制律并作用于机组，此外，显式处理了机组运行约束，确保供热抽汽流量变化不会影响低压缸运行稳定性；最后，基于某350 MW机组进行仿真验证，结果表明，该策略能够实现对5%Pe/min变负荷指令的精准跟踪，且相较于基于PID的电热协调变负荷策略，热负荷恢复时间缩短26%。仿真结果验证了所提策略在提升供热机组快速变负荷能力方面的优越性。
燃煤锅炉混氨燃烧是燃煤机组低碳化的主要技术发展方向之一。然而，由于氨含有大量氮（N），氨煤混合燃烧可能导致锅炉NO_x排放大幅升高。因此，能否实现NO_x排放控制是决定燃煤锅炉氨煤混燃技术可行性的关键因素之一。氨煤混燃NO_x生成过程不仅涉及氨的燃烧反应，还涉及氨与煤燃烧过程间的相互作用。不同煤种间的挥发分含量存在显著差异，可能影响氨煤混燃过程中氨的燃烧反应环境和NO_x生成。为此，采用可灵活调控氨燃烧环境的氨煤混燃实验台，对挥发分含量有显著差异的烟煤、贫煤混氨燃烧的NO_x生成特性进行了实验研究。结果表明：烟煤、贫煤混氨燃烧的NO_x排放量在不同混氨模式下皆随混氨比例增加呈现不同的变化趋势，烟煤、贫煤挥发分含量和其在燃烧初始阶段耗O_2量的显著差异，使氨在炉内所处的实际O_2环境显著不同，导致了氨的NO生成和还原反应在炉内的不同相对竞争关系，从而造成了烟煤、贫煤混氨燃烧的不同NO_x生成与排放特性。
闭式中储式制粉系统W型火焰锅炉设计燃用低挥发分贫煤和无烟煤，大比例掺烧烟煤可以提升锅炉煤种适应范围和灵活性调峰运行能力，但需要解决制粉系统防爆、送粉系统防烧损和炉内防结焦等技术难题。提出采用低温炉烟调温的全炉烟惰性防爆制粉技术，可以有效解决制粉系统防爆燃难题；结合送粉介质降温和燃烧器适应性改造技术，可以有效防止一次风管和燃烧器烧损；再辅以卫燃带优化和燃烧优化调整技术，可以有效控制炉内结焦的同时改善炉内燃烧的性能指标。综合以上技术措施，实现了闭式钢球磨煤机中储式制粉系统W型火焰锅炉安全经济掺烧70%烟煤的目标。
常规蒸汽调节阀主要承担功率调节任务，同时兼顾小范围的一次调频，凝结水节流可在一定程度上改变机组的能量分布，是一种有潜力、可供选择的辅助调频手段。为深入探究凝结水节流的调频能力，剖析了其工作原理及优势，建立了凝结水节流系统的静、动态模型，分析了调频特性，并给出了调频边界条件。为综合提高凝结水节流一次调频性能，将系统动态模型进行线性化，进而设计了一种基于模型切换的模糊预测控制策略：在预测控制算法中引入模糊逻辑，实时修正控制加权系数，根据工况变化，动态切换预测模型以提升控制品质。基于某600 MW机组的实际数据开展算例分析，结果表明：凝结水节流静、动态调频能力随着机组负荷升高而提升，具有一次调频工程应用价值；与传统PID和模糊参数自整定PID控制器相比，在不同工况下，所提出的控制策略的调节时间和性能指标均较优异，对于工况变化具有较好的适应性。
“双碳”背景下，发电机组作为消纳新能源的调节性电源，对其发电灵活性提出了重大挑战。干湿联合冷却系统是保证发电机组安全、稳定运行的重要系统，急需对该系统的运行策略进行优化以提高其灵活性和经济性。以某660 MW发电机组的干湿联合冷却系统为研究对象，建立了预测干湿联合冷却系统冷却水出水温度的多层感知机（MLP）神经网络模型，并根据实际运行条件的限制建立并线性化处理了干湿联合冷却系统的混合整数非线性规划（MINLP）模型。通过求解MLP-MINLP优化模型获得了各工况下干湿联合冷却系统变频风机运行的最优策略，实现了降低干湿联合冷却系统耗电量的目标。结果表明：优化变频风机配置后总功率显著降低约11.16%，变频风机异频运行策略可使总功率有限降低约3.62%～5.38%。MLP-MINLP优化模型可实现干湿联合冷却系统的灵活、经济运行，为干湿联合冷却系统运行优化提供了解决方案。
为了精确分析光伏板积灰情况，采用搭建的光伏积灰可视化实验台，引入平均灰度值参数，对光伏板图像进行数值化分析，验证了光伏板图像的平均灰度值与光伏板积灰密度之间存在明确的对应关系。基于此，采用5种融合方法对双光谱影像融合实验台采集的可见光图像与红外图像进行融合，将5类融合图像与可见光图像、红外图像汇总构成图像数据集，对这7类图像进行识别与分析。结果表明红外图像对光伏板积灰程度的识别效果受辐照度的影响最小，精度最高，反映出来的积灰程度变化最明显。该结论可以为积灰规律的研究提供理论基础，对光伏板积灰程度的识别具有重要意义。
电站辅机设备健康状态评估与故障预警对新型电力系统火电机组的安全运行具有重要意义。以某超临界660 MW火电机组送风机为研究对象，提出了一种基于多重特征参数的送风机故障模型动态记忆矩阵构建方法，该方法可在确保计算结果精度的同时有效提升模型计算速度。同时引入权重系数改进多元状态估计（multivariate state estimation technique,MSET）算法，提出了一种权重系数计算方法；采用总体相似度和参数相似度指标进行故障预警和定位，构建了基于动态记忆矩阵和加权MSET算法的送风机故障预警模型。运用该模型对送风机故障进行仿真，仿真结果表明：加权MSET算法不仅能够有效提高故障工况下异常参数的预测精度，还能降低异常参数对正常参数预测结果的影响，进而在实现送风机故障提前预警的同时准确定位出故障点参数。
过热汽温对于燃煤机组的安全性、经济性十分重要，然而，由于过热汽温系统的大惯性和强不确定性使得其控制难度较大。为此，提出了一种基于改进自抗扰控制的串级控制结构，内环采用常规PI控制器，外环采用改进自抗扰控制器，并给出了改进自抗扰控制的工程整定方法，同时针对补偿环节时间常数难以得到的难点，设计了基于响应曲线的补偿环节时间常数优化方法。最后通过对比仿真和实际工程应用，验证了所提控制策略在大范围变负荷下的设定值跟踪和抗干扰性性能的优势，工程应用的运行数据显示所提方法能够保证更小的偏差、平均绝对偏差与偏差标准差，具有明显的优势和工程应用潜力。
随着全球工业化和城市化的加速发展，水资源的持续供应和水质的综合管理已成为重大挑战。电厂循环冷却水排水水耗巨大，出于全厂零排放的需要，不少电厂开展了循环冷却水排水脱盐等措施以提高浓缩倍率，实现循环水回用，但现有处理技术存在能耗高、系统复杂、存在二次污染等问题。为此，试验研究了电化学耦合中试试验装置在循环水处理中的应用，分析了其在除垢、防腐和废水资源化方面的效果。试验结果表明：该试验装备在去除水中硬度和碱度方面表现出显著效果，并有效降低了水体的电导率和氯离子含量，在电压为3.2 V和电流为240 A的条件下，硬度去除率最高，去除率分别为5.15%和55.77%；在电流为250A和电压为3.2V的条件下，碱度去除率最高，去除率分别为36.96%和91.41%；电化学耦合技术相较于传统加药法和常规水处理技术，有明显的经济优势。电化学耦合技术是一种高效、环保、经济的循环水处理方案，具有广阔的应用前景。
征稿中｜“储能耦合发电侧调峰、调频关键技术及应用”专题征稿启事
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征稿中｜“退役风光设备资源化利用技术”专题征稿启事
征稿中｜“绿氢/氨碳中性燃料燃烧机理与技术”专题征稿通知
征稿中｜“面向双碳目标的碳捕集、利用与封存技术”专题征稿启事
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