新型发电技术专题

• 耦合不同制氢技术的合成氨系统技术经济性分析及碳排放评估

  杜逸云;刘路尧;陈越;于吉庆;张馨艺;张栋顺;刘先海;李标;王桂楠;张汉飞;

  “双碳”背景下，利用可再生电力电解水制氢合成氨，不仅可以消纳可再生能源，解决氢能储运难题，也促进传统合成氨工艺的绿色转型。为了探究不同制氢方案对合成氨系统技术经济性的影响，对比分析了质子交换膜电解槽制氢、质子交换膜电解槽和碱液电解槽制氢比例为1:1以及碱液电解槽制氢3种制氢方案的系统热力性能和经济性能的表现，并利用夹点分析和数学规划相结合的方法，分析了质子交换膜电解槽和碱液电解槽协同制氢合成氨系统的冷热物流集成情况。结果表明：上述3种制氢方案的系统?效率依次为60.3%、56.1%和52.5%，而氨的碳排放也因系统净耗电量的增加而增加；受益于碱液电解槽成熟的制氢工艺，碱液电解槽制氢方案的投资回收期最短，为6.4年，质子交换膜电解槽制氢方案投资回收期最长，达到了12.8年；质子交换膜电解槽和碱液电解槽协同制氢的合成氨系统热集成分析表明，系统中低于100℃的低温余热可经过冷公用工程排向环境；此外，提升电解槽运行温度，有利于改善系统的热力性能，而降低电价、提升系统年运行时长有助于改善系统的经济性。

  2025年05期 v.54;No.462 1-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 1112K]
  [下载次数：134 ] |[网刊下载次数：20 ]

• 燃煤电站锅炉掺氨燃烧特性及对锅炉影响研究进展

  李宇航;田舒嫚;张普选;晋中华;邓磊;车得福;王志超;

  综述了燃煤电站锅炉掺氨燃烧的燃烧特性及其对锅炉的影响，旨在为大规模应用氨作为燃煤替代燃料提供理论和实践依据。通过系统回顾现有文献，研究氨燃烧的基本特性、火焰传播特性、火焰形态及其对燃煤锅炉的影响，同时探讨了富氧燃烧、预热燃烧及氢气助燃等强化燃烧的方法。结果表明：氨煤混燃虽提高了酸露点但能够减缓受热面积灰、结渣、磨损和高温腐蚀等问题，氨的反应性较差可能导致炉膛损失增大，但采用增氧燃烧等策略可以减少这些损失；对于氨与小分子气体燃料的混合燃烧研究较多，但氨与煤等大分子固体碳氢燃料的混合燃烧行为研究较少；掺氨燃烧对锅炉传热、受热面安全及锅炉效率的影响显著，火焰温度降低、煤烟产生量减少、烟气组分变化会影响传热效果和受热面状态，需关注低温腐蚀和未燃尽氨的排放问题。掺氨燃烧是一种有效的低碳燃烧技术，但在大型火力发电锅炉中的应用还面临诸多挑战，需要进一步深入研究燃烧机理和实际应用效果，以优化燃烧设备和提高系统效率。

  2025年05期 v.54;No.462 13-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 959K]
  [下载次数：185 ] |[网刊下载次数：21 ]

• 光热协同分解水体系中金属掺杂氧化铈催化剂的制氢性能研究

  张志银;胡慧敏;何正光;杨洁;颜凯;张博涵;温昶;

  针对光反应和热反应依次进行的光热协同分解水制氢技术，以溶胶凝胶法合成的CeO_2及其金属掺杂催化剂为研究对象，实验测试了3种元素（Fe、Cu、Zn）,3个比例（5%、10%、15%）掺杂CeO_2催化剂的光反应生成氧空位和热反应产氢的效果。通过X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、电子顺磁共振（EPR）、光致发光（PL）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、感应耦合等离子体（ICP)、BET比表面积测试法（BET）等手段对金属掺杂催化剂进行表征分析。研究结果表明：10%Cu掺杂CeO_2光热制氢效果最好，这是因为Cu纳米颗粒具有最小的尺寸，导致Cu掺杂CeO_2催化剂具有最小的禁带宽度，从而能够吸收更高能量的光子，增强了光吸收能力，提升了光生载流子的分离和结合速率，有利于形成光生氧空位，从而增强了热反应过程中分解水制氢的能力。

  2025年05期 v.54;No.462 25-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 956K]
  [下载次数：154 ] |[网刊下载次数：4 ]

• 大规模可再生能源电解制氢技术现状及发展研究

  杨晓;姚明宇;韩伟;冯鹏辉;张可臻;

  利用太阳能、风能等可再生能源制氢已成为新能源消纳及“双碳”目标的重要途径。主要介绍了国内外氢能政策及战略布局，分析了可再生能源电解制氢技术的优点及技术瓶颈，并对大规模可再生能源制氢系统的分类、协调控制优化及能量管理进行了梳理。在此基础上，对目前可再生能源电解制氢装机容量及制氢成本进行了简要剖析，可为我国可再生能源制氢体系建设及终端能源的清洁替代提供参考。

  2025年05期 v.54;No.462 33-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 1001K]
  [下载次数：962 ] |[网刊下载次数：7 ]

• 集成化学链制氢的CO₂零排放SOFC/GT/ORC混合动力系统性能

  佟勇婧;王军;池立勋;程思昱;段立强;张汉飞;王秋实;王浩博;黄龑;

  提出一种新型集成化学链制氢的CO_2零排放固体氧化物燃料电池/燃气轮机/有机朗肯循环混合动力系统，在实现高效发电的同时，高效分离捕集CO_2。系统以甲烷为燃料，通过化学链反应产生氢气进入燃料电池，避免了电池内部积碳现象发生，电池阳极出口回路至化学链，燃料反应器出口与电池阴极出口气体进入燃气轮机做功，排气余热被有机朗肯循环系统回收利用，进一步提高系统效率；并建立了系统模型并进行热力学性能分析，得到系统性能随燃料流量、燃料利用率、电池工作温度及系统工作压力的变化规律。结果表明：系统综合能源利用效率可达74.10%以上，电效率可达62.42%以上，?效率达到57.73%；敏感性分析表明，系统工作压力达到7×10~5 Pa时，系统性能达到最优。

  2025年05期 v.54;No.462 44-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 989K]
  [下载次数：120 ] |[网刊下载次数：4 ]

• 基于Y形翅片的相变材料冷却光伏电池的实验及理论研究

  郭伟;贺春光;韩伟;付康丽;张顺奇;姚明宇;安佳坤;

  光伏发电充分利用了太阳能绿色清洁、分布广泛、储备丰富的优势，但光伏组件的发电效率往往因工作温度升高而下降，严重影响系统性能。针对这一问题，通过实验研究了基于Y形翅片的相变材料对光伏电池的冷却效果，重点分析了Y形翅片的分杈角、位置长度和长度比等结构参数对系统热电性能的影响。研究结果表明：与无翅片系统相比，带有Y形翅片的系统平均光电转换效率提高了0.37%，同时石蜡的平均熔化速率增加了21.52%；位置长度对熔化速率的影响最大；分杈角为60°、长度比为2、位置长度为0时，Y形翅片能够使腔体内温度均匀性达到最佳。光伏电池通过耦合Y形翅片和相变材料进行散热，有望解决相变材料热导性差导致的熔化不均、内部温度分层、局部温度过高以及热斑等实际应用中的问题。

  2025年05期 v.54;No.462 54-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 1254K]
  [下载次数：103 ] |[网刊下载次数：2 ]

• 4 MW锅炉氨煤混燃数值模拟及试验研究

  马兆耀;张向宇;文海南;刘雯;王志超;余波;

  燃煤掺氨燃烧是实现煤电机组减碳的重要路径之一，为进一步探究高比例掺氨燃烧的可行性，建立了氨煤混燃的机理模型，采用计算流体动力学（CFD）模拟计算了4 MW机组锅炉氨煤混燃及纯氨燃烧过程，CFD计算结果与试验数据误差小于3%。试验结果表明：氨煤混燃时，氨掺烧比例每提高20%，火焰温度下降约30℃，二氧化碳体积分数降低约20%；当掺氨比例从0增加到40%时，炉膛出口NO质量浓度增加约77.33%，飞灰含碳量由4.65%增加至6.16%；氨掺烧比例从0增加到60%时NO质量浓度增加约136.44%；氨煤混燃时过量空气系数选择1.15，燃尽性和氮氧化物生成达到最优；氨燃料分两级投入方式相比于不分级方式能够使炉膛出口NO体积分数降低31.07%；与煤粉和氨煤混燃火焰相比，纯氨燃烧时火焰温度低，着火距离长且切圆直径较大，纯氨燃烧时炉膛出口NO质量浓度为475 mg/m~3，逃逸氨量接近于0。

  2025年05期 v.54;No.462 64-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 978K]
  [下载次数：229 ] |[网刊下载次数：5 ]

• CuO和CuCl₂添加剂对二元碳酸熔盐热物性的影响

  田禾青;何灿;郭茶秀;

  微纳颗粒掺杂是熔盐相变储热材料改性的重要方法。以40Li_2CO_3-60Na_2CO_3（质量分数）二元碳酸熔盐为基体熔盐，CuO和CuCl_2作为添加剂，利用高温熔融法分别制备了CuO-Li_2CO_3-Na_2CO_3、CuCl_2-Li_2CO_3-Na_2CO_3和CuO-CuCl_2-Li_2CO_3-Na_2CO_33种复合熔盐相变储热材料，对其热物性进行了测试，研究了添加剂对二元碳酸熔盐和复合熔盐相变储热材料的改性效果。结果表明：添加质量分数0.24%CuO的Li_2CO_3-Na_2CO_3熔盐较基盐熔点下降5.2℃，相变潜热下降98.1J/g，固相和液相平均比热容分别下降0.39J/(g·℃)和0.77J/(g·℃)，上限使用温度上升4℃；添加质量分数0.06%CuO的Li_2CO_3-Na_2CO_3-CuCl_2熔盐较基盐熔点上升9.6℃，相变潜热下降15J/g，固相和液相平均比热容分别上升0.07J/(g·℃)和0.12J/(g·℃)，上限使用温度上升17℃；2种熔盐在添加CuO后导热性能均得到提高。

  2025年05期 v.54;No.462 73-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 976K]
  [下载次数：52 ] |[网刊下载次数：2 ]

热能科学研究

• 超临界二氧化碳/铅铋耦合换热器动态特性模拟

  倪依柯;李红智;杨玉;张一帆;吴家荣;吴帅帅;韩煜航;

  为研究入口温度、流量阶跃变化对超临界二氧化碳（S-CO_2）/铅铋耦合换热器动态性能的影响，通过建立换热器分段模型开展了数值模拟工作，基于仿真结果建立并验证了传递函数模型，定量掌握入口阶跃扰动对冷侧出口温度的影响作用。结果表明：入口温度阶跃扰动下，换热器响应迅速但温度场变化幅度较小，热侧入口温度阶跃变化的时间常数为22.1s，当冷侧入口温度降低50 K时，换热器中点热侧温度仅从795.23 K降至793.17 K；流量阶跃扰动下，换热器响应滞后但温度场变化幅度更大，冷侧入口流量阶跃变化的时间常数为30.08 s，当冷侧流量增加至0.002 kg/s时，换热器中点热侧温度由795.23 K降至779.08 K。所建立传递函数的计算结果与分段模型模拟值吻合性较好，所得结论对于S-CO2动力循环与铅铋快堆耦合系统中间换热器的运行策略具有一定参考意义。

  2025年05期 v.54;No.462 82-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 1165K]
  [下载次数：410 ] |[网刊下载次数：4 ]

• 考虑调峰辅助服务收益的耦合储热罐热电联产机组运行调度研究

  周天羽;张一农;徐钢;李敏杰;董伟;

  在构建以新能源为主体的新型电力系统的形势下，要求热电联产机组更多地承担调峰任务，其中耦合储热罐是机组提高调峰能力的有效途径之一。为解决在调峰辅助服务市场背景下储热罐与机组的运行调度问题，对热电联产机组进行热力系统仿真，获得了反映机组实际工况的煤耗与运行安全区；建立了耦合储热罐的热电联产机组系统优化模型，以系统净收益最大为目标，对某热电联产机组及储热罐逐小时运行调度智能寻优。结果表明：储热罐储热过程都发生在电价平段，释热过程根据供热负荷大小有所不同，热负荷较高的高寒期只在电价谷段释热，而热负荷较低的初末期在谷段与峰段释热；系统净收益随供热负荷增加而降低；整个供热季以优化的调度运行，可增加收益2 113万元/a，静态投资回收周期为5.22年。

  2025年05期 v.54;No.462 92-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 1248K]
  [下载次数：123 ] |[网刊下载次数：7 ]

• 二次再热机组旁路蓄热方案调峰容量及经济性研究

  沈仁虎;郑莆燕;程佳豪;张相鹏;黄娅彤;叶子杰;

  为研究熔盐蓄热方案对二次再热凝气式机组调峰能力以及经济性的影响，以660 MW二次再热凝汽式机组为例，将蓄热与机组旁路相结合，考虑不同蓄热热源，设计了7种旁路蓄热方案。通过仿真模拟，研究了30%THA～50%THA蓄热起始范围内不同方案的最低发电负荷率、蓄热降负荷数、增加的调峰容量补偿及煤耗成本等指标的变化。结果表明：并联了多股蓄热热源方案的最低发电负荷率要低于使用单一热源，并联了3股蓄热热源的方案7在不同蓄热起始工况下均可将最低发电负荷率降至18%以下；但采用过热蒸汽蓄热的方案1蓄热降负荷数超过2.00，单位蓄热功率的降负荷能力最大；随着蓄热起始工况负荷率的下降，全年增加的调峰容量补偿存在最大值，多股蓄热热源方案补偿大于单股热源方案；包含低压旁路蓄热的方案全年增加的煤耗成本远高于其他方案，但会随着蓄热起始工况的下降而降低。

  2025年05期 v.54;No.462 102-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 1068K]
  [下载次数：47 ] |[网刊下载次数：4 ]

• 基于最大灵敏度约束的预期动态控制及其在火电机组中的应用

  史耕金;吴振龙;

  随着可再生能源系统的并网，越来越多的火电机组需要参与深度调峰并快速响应自动发电控制指令，这要求火电机组的控制器既需要具有良好的动态性能也需要有较强的鲁棒性。然而，目前广泛应用于火电机组的比例-积分（proportional-integral,PI）控制器整定往往以动态性能为重，缺乏鲁棒性。为此，提出了一种基于最大灵敏度约束的预期动态PI控制策略，旨在获得良好动态性能的同时兼顾控制器的鲁棒性。仿真结果以及磨煤机热一次风量控制试验结果表明，所提出的控制策略具有较好的抗扰性能与较强的鲁棒性，能够有效应对机组大范围变工况带来的不确定性。

  2025年05期 v.54;No.462 112-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 1279K]
  [下载次数：116 ] |[网刊下载次数：4 ]

• 基于YOLOv8优化注意力机制的汽轮机转子滑动轴承振动幅值预测方法

  李亚超;刘昊煜;徐皓康;官宇晗;祁湛桐;顾煜炯;

  滑动轴承的早期故障具有隐秘性，为了准确预测其振动幅值，提出了一种结合YOLOv8优化的CBAM(convolutional block attention module)的深度学习模型，在Backbone和Neck之间嵌入CBAM模块以提升模型对重要振动特征的关注度，同时采用改进的完全交并比损失函数，提高目标检测精度。同时，考虑到振动数据的非线性、非稳态特性，在模型中添加经验模态分解（empirical mode decomposition,EMD）方法对振动状态数据进行预测，以提高预测的准确性。结果表明：该方法在600MW汽轮机运行数据集上相较于传统YOLOv8和YOLOv7，在目标检测准确率上分别提升2.85百分点和8.50百分点，均方根误差和平均绝对误差均有所减少；此外，在高噪声环境下，该模型的误差波动较传统方法降低30%，表现出更强的泛化能力和稳定性。

  2025年05期 v.54;No.462 122-131页 [查看摘要][在线阅读][下载 1302K]
  [下载次数：1082 ] |[网刊下载次数：4 ]

发电技术论坛

• 基于多任务不确定性损失的电站锅炉关键指标预测

  王宇飞;李楠;谢刚;张晓红;聂晓音;周勇;

  随着电站锅炉灵活运行需求的增加，频繁的变负荷运行导致污染物含量和烟气参数大范围波动，对单一污染物或烟气参数等关键指标进行建模已无法满足电厂实际需求，因此需要考虑多种关键指标的耦合性进行协同预测建模。基于燃煤电厂的历史运行数据，通过核函数映射进行特征提取，构建硬参数共享结构的长短时记忆神经网络进行多任务预测建模，利用不确定性损失的方法优化预测模型。实验结果表明，所提出的预测模型在变负荷工况下表现出较高的预测精度，对于所涉及的关键指标空气预热器出口烟气含氧量、烟气温度、炉膛出口NO_x质量浓度的预测，均方根误差分别降低了25.5%、41.8%和4.7%。所提方法能够在变负荷工况下对电站锅炉多个关键指标进行预测，能够辅助电厂实现污染控制和燃烧效率优化，可为电厂智能化运行提供技术支持。

  2025年05期 v.54;No.462 132-139页 [查看摘要][在线阅读][下载 1078K]
  [下载次数：40 ] |[网刊下载次数：6 ]

• 基于灰污特征场感知的电站锅炉智能吹灰系统设计与应用

  刘道庆;李鹤;陈昊;姜磊;王先权;陈解决;安呈帅;王林;顾玉顺;

  为解决大比例掺烧经济煤种带来的锅炉受热面严重积灰结渣问题，基于灰污层与烟气流场参数间的密切关系，提出了截面灰污特征场的概念，并据此开发了包含特征场检测生成与基准场预测等功能于一体的新型锅炉智能吹灰控制系统。通过比较基准特征场与当前特征场落差值与集中度差异，系统能够及时准确地判断合理吹灰时机，实现了智能感知、按需吹灰。新系统解决了现有的模型计算法测点缺乏、精度不高的问题，克服了炉内观测法仪器设备造价高的劣势，以就地全截面数据采集器配合灰污特征场智能预测模型，实现了低成本、高精度的积灰结渣检测，有效解决了过吹与欠吹问题。电厂实际应用效果表明，新系统投用3个月后，日均吹灰频次降低19.6%，月度吹灰蒸汽消耗量减少229.0 t，节煤节水带来直接经济效益28.4万元/a；另外，系统还带来避免突然掉焦引起机组非停、延长受热面使用寿命、避免吹灰不及时导致锅炉效率下降等多项间接收益。相关控制优化经验可供后续同类机组参考。

  2025年05期 v.54;No.462 140-147页 [查看摘要][在线阅读][下载 823K]
  [下载次数：59 ] |[网刊下载次数：5 ]

• 布袋除尘器内灰粒动态沉积特性及对沉积层影响的数值研究

  吴嘉俊;游永华;毛汉林;易正明;

  在使用多孔介质方法描述滤袋及其表面灰层渗流的基础上，借助Fluent软件的DPM模型模拟布袋除尘器内灰粒运动和沉积行为，研究灰粒尺寸对滤袋表面滤饼动态形貌的影响，并探求滤饼附加阻力对后续灰粒沉积的影响。结果表明：1）除尘时间足够长时，灰层厚度和除尘器压力损失近似随时间线性增加，在灰粒质量流量不变条件下，灰粒尺寸越小，压力损失越大；2）小直径灰粒跟随性好，容易被上升气流携带至竖直滤袋尾（顶）部，而大灰粒重力较大，大量集中在滤袋中部区域，两者灰层厚度分布有显著差异；3）与传统忽略灰层阻力的算法相比，该模型通过商业软件二次开发考虑灰层附加阻力后，预测的灰尘厚度分布更为均匀，这与实际情况更为一致。该结论可以为改善布袋除尘器性能提供参考。

  2025年05期 v.54;No.462 148-155页 [查看摘要][在线阅读][下载 1225K]
  [下载次数：54 ] |[网刊下载次数：2 ]

• 电力专用横向单向隔离装置安全加固中间件设计及应用

  马瑞瑞;何清;杨国栋;王大鹏;王毅;杜保华;

  为了提高电力监控系统的网络安全防护能力，设计了一种电力专用横向单向隔离装置安全加固中间件。该中间件集成了兼容性适配、文件格式矫正、加密认证、负载均衡及权限控制等功能，在业务系统所在管理信息大区和生产控制大区间构建了一道坚实的安全屏障，解决了隔离装置在升级加固过程中面临的业务系统兼容性、硬件故障及明文通信等安全问题，强化了电力监控系统数据传输通道的安全管控，实现了隔离装置的“高效无感知”和“标准化”安全升级加固。该中间件已成功应用于中国华能集团所有火电、水电和新能源电站，提升了电力监控关键信息基础设施网络安全边界防护能力，保障了电力生产的信息安全。

  2025年05期 v.54;No.462 156-162页 [查看摘要][在线阅读][下载 716K]
  [下载次数：57 ] |[网刊下载次数：1 ]
下载本期数据