文献
1000 MW超超临界二次再热机组双机回热系统改造提效研究
高行龙;张海峰;陈国庆;栾文龙;周小明;【目的】中国新能源电力装机容量逐年提升，其随机性和波动性要求煤电机组具备灵活调峰能力并能够实现宽负荷高效运行，因此，需要开展大型煤电机组超低负荷下的节能提效技术研究。为进一步提升超超临界机组的节能潜力，需要对机组进行回热系统改造。【方法】本文以某1 000 MW二次再热超超临界机组为研究对象，从总能系统理论的角度出发，提出在回热系统中增设回热汽轮机提高发电量，并通过增加抽汽级数实现蒸汽热能的梯级利用的改造方案，利用Ebsilon软件计算和对比机组在基准方案（原未改造方案）和改造方案下，30%热耗率验收（turbine heat acceptance,THA）工况和20%THA负荷工况下的热力学参数，探究改造方案的优化效果。【结果】研究表明，相比于基准机组，改造机组在30%THA工况下，煤耗率降低6.279 g/（k W·h），㶲效率提高0.965%，热耗率降低2.213%，热效率提高1.05%，汽耗率降低0.038 kg/（kW·h）；在20%THA工况下，煤耗率降低11.480 g/（kW·h），㶲效率提高1.633%，热耗率降低3.860%，热效率提高1.775%，汽耗率降低0.069 kg/（kW·h）。超低负荷下工况下，在机组回热系统中增设回热汽轮机可以显著降低煤耗，提升效率。【结论】在超低负荷工况下，大型二次再热机组采用双机回热系统改造方案具有节能提效效果，可供同类机组节能改造时参考。
太阳能光伏组件灰尘积聚对发电的影响
成闻;胡诗志;陈以文;尹倩;何旭;万乐陶;【目的】光伏组件的光学性能和电气性能很容易受到大气中灰尘的影响，灰尘在光伏组件上沉积，将使得光伏板透射率、反射率等光学参数产生不同程度的损失，显著降低光伏板发电效率、最大发电功率等电学性能，造成一定的能源损失并减少其使用寿命。为了解决这些影响光伏发电量的问题及挑战，需要针对光伏组件采取适宜的清洁措施，以保证其性能和发电输出。【方法】通过综述国内外文献，总结了灰尘沉积对光伏组件光学、电气及热学性能的影响规律。梳理文献中实验数据与理论模型及建立了灰尘累积密度与光伏性能参数(如透射率、输出功率、电池温度)的定量关系。同时，对比分析了手动清洁、机械清洁(水基清洁、强制气流、振动、超声波)、自清洁涂层(超疏水、超亲水、电动屏幕)及智能化清洁(机器人、无人机)等方法的成本、效率及适用场景，并结合实际案例验证其效果。【结果】研究表明，光学特性方面，灰尘沉积对光伏性能的影响具有显著的区域性和成分依赖性，高岭土在20 g/m2沉积密度下可使透射率降至50%，立方体颗粒较球形颗粒导致更严重的透射率损失；电气性能方面，灰尘覆盖可导致短路电流减少高达98%，最大功率输出下降8.41%～73.51%。热学性能方面，积灰引发局部温升，最高可达10℃，加速组件老化。模型预测显示，灰尘密度增加1 g/m2可使反射率降低9.4%。清洁技术中，智能化方法(机器人、无人机)效率最高，除尘率达到92.46%，发电效率可提高49.53%，但成本与维护需求较高；自清洁涂层无需人工干预，但耐磨性较差。【结论】本文可为光伏发电领域相关设计、运行及研究人员提供一定的研发思路和建议，更好地解决灰尘沉积对光伏组件发电性能的影响问题。
国内外替代燃料标准体系浅析
冯鸣凤;张莹;莫雨晨;王彦卓;张彦军;谢志成;【目的】为推动替代燃料在煤电行业的规模化应用，助力实现双碳目标。【方法】本文梳理欧盟、美国、日本等发达国家的替代燃料标准发展历程，重点对比其与中国在产品质量标准、制备检测标准、污染物排放控制标准及政策等方面的差异，并结合政策激励体系展开分析。【结果】1）在标准体系方面：中国现行标准为团体标准（如T/CIC046—2021），缺乏强制性；重金属限值（除汞外）缺失，而欧盟EN15359—2011、ISO 21640已建立分级体系；2）排放标准错配：中国燃煤电厂协同处置需交叉引用《生活垃圾焚烧污染物控制标准》《火电厂大气污染物排放标准》等标准，无专门规范，而欧盟通过《工业排放指令》统一共烧排放限值；3）政策激励缺位：中国缺乏碳排放相关电价补贴，而欧盟通过《可再生能源指令》提供45欧元/（MW·h）激励。【结论】中国亟需建立强制性国家标准体系：1）完善产品质量分级，严格氯含量限值、重金属限值及检测方法；2）制定协同焚烧专项排放标准；3）配套碳核算规则与经济激励政策，稳定原料供应链，推动替代燃料减污降碳应用。
燃煤电厂烟气微藻固碳技术研究进展
宋和斌;周丽娜;江卫国;熊晟熙;韩金克;何晓燕;【目的】微藻固碳技术凭借高效光合作用、环境适应性强及生物质高值化潜力，在燃煤电厂烟气治理领域展现独特优势。综述燃煤电厂烟气微藻固碳技术的原理、藻种改良策略、工业应用现状及面临挑战，为该技术的规模化应用提供理论参考与技术支撑。【方法】通过文献调研与案例总结，系统分析微藻固碳的基本原理、藻种筛选驯化、诱变育种及基因工程改良方法，并结合国内外中试项目数据，评估其在真实烟气条件下的固碳效率与生物质产出。【结果】总结发现，微藻通过光合作用及CO2浓缩机制固定碳，效率显著高于陆生植物，可同步吸收烟气中氮硫氧化物。针对燃煤电厂烟气高浓度CO2、污染物及高温胁迫，通过筛选驯化、诱变育种及分子修饰等技术改良藻种，提升其耐受性与固碳性能。目前，微藻已成功耦合电厂烟气实现CO2固定，国内外建成多个中试项目，固碳效率达40%～60%，并产出生物燃料、饲料等高附加值产品。【结论】微藻固碳技术具有环保与资源化双重优势，该技术面临藻种对复杂烟气适应性不足、固碳分子机制未明、培养系统成本高、生物质转化路径单一等挑战。未来需通过基因编辑强化藻种多重胁迫耐受性，开发低成本高光能利用率反应器，优化烟气预处理工艺，推动生物质多元化高值化转化(如功能性产品、生物能源)，建立碳减排核算方法学与行业标准，以提升经济可行性，推动碳中和规模化应用。
一种基于移相策略的电除尘器高频电源控制技术研究与应用
刘宇芳;凌雁波;易辉;徐芳;【目的】电除尘器高频电源通常采用电感-电容-电容（inductor-capacitor-capacitor，简称LCC）谐振变换器结构和变频控制方式，在轻载条件下易出现变压器磁芯饱和现象，进而引发谐振电流激增等问题，导致绝缘栅双极型晶体管（insulated gate bipolar transistor,IGBT）、谐振电容等关键器件受到冲击损坏，现已成为该领域研究与设计的难点。为解决该问题，本文提出一种基于移相策略的非对称控制方法。【方法】本文通过建立高频电源变压器磁芯饱和与谐振电流的数学模型，分析传统变频控制方式在轻载时的局限性，研究采用的移相控制策略实时调整变压器驱动信号的相位关系，在保持原电路拓扑与参数不变的前提下，实现对谐振电流的有效抑制和磁通复位过程的优化控制。【结果】研究表明，所提出的移相控制策略不仅维持了变压器原有的软开关特性，还可降低谐振电流，有效解决变压器轻载条件下的磁饱和问题。在相同开关频率下，轻载工况时输出电压从76.4 kV降至38.4 kV，降幅为49.7%；谐振电流从881 A降至690 A，降幅为21.7%，最大磁通密度被限制在0.16 T，未出现磁饱和。工程应用显示，该方案在某厂电除尘器中连续运行6 000 h,IGBT等关键器件未出现因磁饱和问题而引发的击穿故障。除尘器电场的闪络频次由传统变频控制时3～28次/min下降至0～1次/min，系统可靠性显著提升。【结论】本文所提出的方案具有零硬件改造成本、操作方便、控制灵活等优势，特别适用于煤电、钢铁、化工等工况复杂的环境，为高频电源抗饱和设计提供了新思路。
基于Koopman算子的超超临界火电机组模型预测控制
黄超;章丽;张怡;吴振龙;【目的】双碳目标下，为加速火电机组从主力型电源向提供调峰调频服务的辅助型电源角色转型，提升机组的负荷响应能力至关重要。传统控制方法在火电机组大范围变负荷运行过程中，容易出现响应不及时、稳态精度差、计算量大等问题。【方法】本文以某1 000 MW超超临界火电机组协调控制系统为研究对象，提出了一种基于Koopman算子的模型预测控制（Koopman model predictive control,KMPC）方法。该方法采用4阶龙格库塔法离散化原非线性系统获取数据集，通过扩展动态模态分解法有限维近似Koopman算子构建机组高维线性近似模型，并基于该模型预测系统未来动态，引入滚动时域优化策略，综合考虑控制约束、控制目标和性能指标等约束条件，设计超超临界火电机组的模型预测控制算法。以局部线性MPC(locallinear model predictive control,LMPC)为基准对比算法，通过仿真实验验证本文所提出的KMPC算法的有效性。【结果】研究表明，对应于机组的主蒸汽压力、分离器蒸汽焓值、汽轮机发电功率，（1）在连续阶跃升负荷仿真实验中高维近似系统与原非线性系统输出量相对均方根误差分别为1.00%,0.40%和0.36%;(2)标称工况下，KMPC算法在升负荷实验中输出量的时间加权绝对误差积分（integral of time-weighted absolute error,ITAE）相较LMPC分别减少了46.67%、48.66%和21.46%;(3)在模型失配工况下，相较于LMPC算法，KMPC算法在升负荷实验中输出量的ITAE分别减少了19.57%、22.45%和30.94%。【结论】基于Koopman算子构建的高维线性近似模型可较为精准捕捉原系统非线性动力学特征；与LMPC算法相比，KMPC算法在机组大范围变负荷运行过程中响应更加及时且稳态误差更小，同时表现出更强的鲁棒性，有利于机组现场运行。
基于阵列式烟气流量测量系统单点测量精度的数值模拟研究
冒文莉;江健;王晓佳;【目的】随着工业化快速发展，煤炭等化石燃料造成了严重的环境污染。烟气作为工业生产过程的主要大气污染物，其排放量对环境污染的影响尤为显著。因此，准确测量烟气流量成为控制污染、优化能源利用的关键举措。阵列式测量系统作为一种新型的高精度流量测量技术，已逐渐成为主流方式。【方法】本文通过计算流体力学软件构建环形低速风洞的数学模型，探讨测量平台流场稳定性与测量设备皮托管结构设计（安装角度、测孔斜度、流量等关键参数）对阵列式测量系统单点测量精度的影响规律。【结果】研究结果表明：（1）环形低速风洞在不同的流量下具有良好的流场稳定性；（2）皮托管结构设计中，垂直安装测量方式比偏移30°安装测量的效果要好，相对标准误差由8.67%降至3.87%;(3)皮托管测量精度随着测孔斜度的增加而增大，而第一工作段中保持在30°时的测量相对误差最小，仅为2.16%，但具体测孔斜度还应根据实际情况决定；（4）测量相对标准误差与测量平台入口流量成正线性关系，因此在相同测量条件下，还需考虑测量介质的流量范围。【结论】该研究成果有望对阵列式测量系统在烟气流量测量领域发挥更大的作用，提高烟气排放量的精准监测把控，大力推动“双碳”目标下工业智能化和火电绿色化的发展。
软测量技术在火电机组中的典型应用研究进展
王若旭;陈晴;武文斌;施梁;李德波;金凤雏;【目的】随着中国能源结构复杂化，火电机组深调运行时面临稳燃困难、能耗升高与污染物调控失准等问题。为提升火电机组负荷波动所导致的入炉燃料量、发热量、烟气成分及主蒸汽流量等关键参数动态变化时的测量准确度，克服传统测量手段存在周期长、成本高或依赖经验值的局限，【方法】本文构建了基于机理-数据混合驱动的软测量技术体系：通过热力学平衡方程与燃烧反应机理建立辅助变量关联网络；采用异常值剔除、时序对齐及主成分分析提升数据质量；结合支持向量机、随机森林等算法的非线性映射能力，嵌入滤波等动态补偿机制，形成自适应变工况的预测模型。【结果】研究表明，软测量技术应用于火电机组可实现入炉煤发热量预测误差<0.5 MJ/kg、NOx浓度测量延迟≤30 s、主蒸汽流量精度>98.5%，支撑660 MW机组供电煤耗降低1.1 g/(kW·h)、脱硝系统氨逃逸率下降35%。【结论】提出多场景建模准则，针对小样本/线性问题优选支持向量机模型，对强时序特性参数采用长短期记忆网络，为工程人员提供跨工况的算法选型依据。通过软测量技术对核心参数的精准感知与动态优化，可以提升火电机组在宽负荷条件下的控制品质与运行能效。
亚临界燃煤机组高加抽汽调节建模与动态模拟
陈煦;王兴;王春;赵长祥;李元博;高行龙;孙立;【目的】亚临界燃煤机组在可再生能源高比例接入电力系统条件下存在调频速度不足的问题。为提升亚临界燃煤机组的调频响应能力，并在兼顾热经济性的前提下增强机组运行灵活性，提出一种基于高压加热器抽汽调节的负荷快速提升方案。【方法】本文以某300 MW亚临界燃煤机组为研究对象，基于Modelica编程语言构建锅炉-汽轮机-回热系统的全系统动态耦合模型，并在75%汽轮机热耗保证工况（turbine heat acceptance,THA）与50%THA工况下完成设计值对比验证。在此基础上，对全系统75%THA工况开展研究，动态模拟和分析不同高压加热器抽汽切除方案对负荷响应、给水温度、热耗率及对回热系统运行参数的影响，并进一步提出“前定值-后反馈”的高压加热器组合控制策略。【结果】研究表明，在75%THA工况下，0号高压加热器抽汽切除可在160 s内实现相对初始负荷4.5%的跃升，其响应速度为1号高压加热器的3倍；与此同时，机组热耗率由7 842.81 kJ/（kW·h）增加至7 848.63 kJ/（kW·h），增幅仅为0.074 2%。采用组合控制策略后，机组热耗率增幅进一步降至0.031 5%,0号高压加热器抽汽量变化也由-8.47 kg/s减小至-7.01 kg/s，抽汽扰动明显下降。此外，除氧器水位、凝汽器水位及主蒸汽温度均维持在安全运行区间。【结论】高压加热器抽汽调节能在确保热经济性与运行安全的同时显著提升机组负荷响应速度与调节灵活性。本文所提出的组合调节策略有效改善了系统能量利用与动态稳定性，为高压加热器抽汽调节在燃煤机组灵活性提升中的工程应用提供了方法参考。
结合经济性和充裕性的电力系统灵活调节优化研究
张毅;李学军;余虎;程远林;吴迪;汪若宇;【目的】在双碳目标背景下，提升系统灵活调节能力是各地构建新型电力系统的重要手段。为提升某区域在不同年份的电力系统灵活性，【方法】本文根据某区域能源、电力发展现状和规划文件确定基准场景参数，通过对基准场景进行电力电量平衡计算，得出该场景下的电力缺口。以填补基准场景下的电力缺口为目标，采用四步建模法，通过设置多个场景进行电力系统灵活调节经济性分析，并以经济性最优为目标函数进行优化求解，通过计算全年每一时刻的累计弃电率对优化结果的合理性进行验证，以寻找符合约束且满足充裕性（弃电率）要求的电力装机组合。【结果】研究表明，研究区域调峰装机优化呈现分阶段特性，抽水蓄能未规模化投产前，新型储能可等量替代部分抽水蓄能容量以发挥保供和削峰填谷的作用，抽水蓄能规模化投产后，新型储能的替代作用减弱。到2030年，基于2022基准年仍需新增1 050万kW的煤电装机、380万kW的抽水蓄能装机、600万kW的新型储能装机。在2030年后不再考虑新建煤电的前提下，2035年，需在2022基准年基础上新增抽水蓄能装机约1 630万k W，新型储能维持2030年水平。2025、2030、2035这三个关键水平年的优化结果均满足弃电率低于10%的要求。【结论】本文提出的各关键水平年下的新增电源种类和装机容量、最佳电源调节能力配置方案，符合区域实情，可为区域政府决策提供一定的理论依据，助力区域如期实现双碳战略目标。