文献
多台超超临界机组负荷分配及其综合能效分析
张海峰;刘庆同;陈国庆;殷戈;高行龙;周小明;【目的】燃煤电厂厂级电负荷分配方式影响其经济性，为揭示某电厂多台超超临界机组能效特性的差异及电负荷分配对全厂经济性的影响，提出最优电负荷分配策略，以实现全厂运行节能增效。【方法】本文以某电厂一期2×1 000 MW超超临界一次再热机组和二期2×1 000 MW超超临界二次再热机组为对象，基于Ebsilon软件平台建立一、二期机组的热力系统模型，模拟纯凝工况下以5%为步长、30%THA～100%THA共15个负荷点时，一、二期机组的煤耗及热耗率变化规律。【结果】研究表明，在电负荷为300 MW至1 000 MW之间，一期机组煤耗率区间为277.1～310.9 g/（kW·h），最大差值为33.8 g/（kW·h）；而二期机组煤耗率区间为266.8～297.6 g/（kW·h），最大差值为30.8 g/（kW·h）。低负荷时，单位电负荷变化对煤耗率的影响更显著。一期机组在低负荷下煤耗率降幅更大；高负荷时，二期机组经济性更优，2 200 MW总负荷下，一期多带负荷方案热耗率较二期低30.26 kJ/（kW·h）。【结论】机组负荷分配需动态优化，总负荷较低时优先由一期机组承担，随着总负荷升高需逐步增加二期机组负荷比例，高负荷时段由二期机组主导，可显著降低全厂煤耗。
不同元启发式算法在热管换热器结构优化中的对比研究
赵洋;黄林滨;谭锐;朱旭初;马凯;王跃童;【目的】热管换热器在燃煤电厂具有节能降耗的作用，但如何在制造材料最少情况下获得最优效率是一项工程化应用难题。目前针对热管换热器的结构优化，需要突破算法选型无据、参数设置依赖经验及理论解难以落地的问题，找出优化过程中的参数敏感性规律并建立“理论-工程”评估新视角。【方法】本文以某90 t/h CFB锅炉的空气预热器所选用的气-气式热管换热器为研究对象，构建以降低金属用量为目标的多约束优化模型，选取带约束遗传算法（constrained genetic algorithm,CGA）、粒子群优化算法（particle swarm optimization,PSO）和基于线性种群规模缩减的成功历史自适应差分进化算法（linear population size reduction success-history based adaptive differential evolution,L-SHADE）3种算法，在相同条件下进行系统对比。创新性地量化分析种群规模、迭代次数及随机性对性能的耦合影响，并引入“理论最优解向工程标准规格取整”的后评估机制，模拟真实制造约束。【结果】研究表明，3种算法均存在最优参数区间。CGA算法虽可有效处理约束，但收敛速度不及PSO算法和LSHADE算法；PSO在保证解质量前提下计算效率最高。将理论连续解按制造标准取整后，CGA、PSO和L-SHADE算法计算的金属用量分别为0.592、0.586和0.588 m3，较初始设计分别降低24.30%、25.06%和24.81%。尽管算法在理论空间表现各异，但经工程规格取整后，3种最终方案趋于一致，揭示了理想模型与实际约束间的性能收敛规律。【结论】虽最终工程方案相近，但PSO凭借卓越效率与稳定性成为首选。本文所述方法显著提升了优化设计的工程适用性。
相变材料储热系统对大型火电机组调峰性能影响的研究
孙小奇;李德波;方立军;金凤雏;薛天华;【目的】为提升大型火电机组的调峰灵活性与电网负荷响应能力，解决高比例新能源并网下传统燃煤机组深度调峰能力不足的问题，以某1 000 MW超超临界燃煤机组为对象，探索高温相变储热系统与机组热力循环的深度融合路径。【方法】基于EBSILON Professional 17.0仿真平台，构建机组-相变储热耦合热力模型，选用Al-12Si共晶合金为储热介质。储热阶段设计3种抽汽方案（A：主蒸汽；B：再热蒸汽；C：主+再热蒸汽），释热阶段设计3种回热路径（a：除氧水至低压缸入口；b:3号高加入口→1号高加出口；c:3号低加入口→1号高加出口），组合成9种耦合方案，从调峰容量、热效率、标准煤耗、烟效率及往返效率等维度进行综合对比。【结果】结果表明，A-b方案综合性能最优：在90 MW储-释热负荷下，调峰容量达173.95 MW，烟效率为43.92%，往返效率为50.10%，均优于其他方案，且标准煤耗最低。储热方案中，A方案调峰容量最大；释热方案中，b方案调峰性能与热效率均最优。【结论】合理选取主蒸汽储热与高压回热释热路径，可在保障机组安全运行的前提下，显著拓宽负荷调节区间、提升爬坡速率，为大型火电机组灵活性改造及新能源消纳提供可行的技术路径。
二氧化碳高值化化学利用技术的研究进展
曹新悦;高展颜;杨应举;苏毅;黄俊;吴大卫;沈腾;陈苗;刘晶;【目的】在碳中和目标背景下，CO2排放总量及新能源装机容量持续增长，储能需求也随之激增，利用可再生能源驱动CO2转化为高附加值燃料或化学品，并将其以化学能形式储存，是一种极具前景的大规模长时储能技术。【方法】本文综述了基于CO2高值化利用的储能技术研究进展，包括CO2催化加氢合成碳基燃料储能、电化学还原CO2储能及微藻固定CO2储能，系统分析了各类CO2高值化利用储能技术的路线及特征，结合催化剂开发、系统集成等关键挑战，分析了不同场景下各类技术的适配性。【结果】CO2高值化利用在技术层面要求产物能量密度高、储能效率优异且兼容现有工业基础设施；经济层面要求原料成本低廉、产物附加值高且具备规模化应用可行性；环境层面要求实现碳闭环循环、全生命周期碳排放低且兼具资源循环价值。甲醇、二甲醚和多碳醇等CO2高值化利用液体产物具有更高的能量密度，可更高效地将可再生能源以液体燃料的化学能形式储存，且更易在现有基础设施中实现运输与利用；电催化CO2还原生成的甲酸或甲酸盐储能技术，具有反应条件温和(常温常压)、能耗低且响应迅速的特点，适配中小型储能场景；微藻固定CO2储能技术通过光合作用实现碳固定与能源生产同步，可利用工业废水及烟道气为原料，兼具环境友好性与资源循环性；上述三种技术路线各有侧重、相互补充，可根据储能规模、场景需求等进行差异化选择，全面覆盖多元化储能需求。【结论】总体而言，CO2高值化利用的储能技术为双碳目标下可再生能源的多元化利用、节能减排及新型储能体系的构建，提供了基于整体视角的关键技术支撑。
基于DETA的混合醇胺溶液捕集低浓度CO2性能研究
张辉;赵立前;程振华;姜小祥;【目的】目前，醇胺法中以乙醇胺(monoethanolamine，简称MEA)为主的碳捕集技术应用最为广泛，然而该方法仍存在能耗高、吸收容量有限等明显不足，亟需开发兼具高吸收性能与低再生能耗的新型吸收剂。【方法】本文以高吸收速率的二乙烯三胺(Diethylenetriamine，简称DETA)为主剂，分别选取三乙醇胺(Triethanolamine，简称TEA)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(2-Amino-2-methyl-1-propanol，简称AMP)、N-氨乙基哌嗪(N-Aminoethylpiperazine，简称AEP)、羟乙基乙二胺(Aminoethylethanolamine，简称AEEA)、二乙醇胺(Diethanolamine，简称DEA)为活化剂，在总胺质量分数为30%条件下按主剂与活化剂的质量比1∶1、2∶1、3∶1配制混胺吸收剂，进行CO2吸收与解吸实验，测定其负荷并计算单位CO2解吸能耗，筛选出性能优良的吸收剂配方。【结果】研究表明，DETA-AEEA体系在DETA与AEEA的质量比为3∶1时吸收性能最佳，吸收负荷达到4.53 mol/L;DETA-AEP体系在DETA与AEP的质量比为3∶1时综合性能最佳，吸收负荷达到3.94 mol/L，解吸负荷达到2.14 mol/L；相较于传统的MEA溶液，DETA-AEP体系的吸收负荷提升了44.3%，解吸负荷提升了59.7%，再生能耗降低了19.9%。总体来看，DETA-AEP体系在吸收性能、再生能耗方面实现了最优匹配，且具有良好的操作稳定性。【结论】研究结果可为工业混合醇胺溶液的选型提供理论依据。
基于数据驱动的厂级负荷分配优化策略研究
刁冰;毕志颖;徐婧;【目的】在双碳目标推动下，煤电机组正由基荷电源向灵活调节电源转型，长期低负荷运行导致供电煤耗显著升高。如何科学分配厂内多台机组负荷以实现全厂能耗最优，是火电行业亟需解决的关键问题。【方法】以某虚拟电厂1 000 MW、600 MW和300 MW 3类6台机组为研究对象，提出一种数据驱动的厂级负荷优化分配策略。采用灰色关联分析筛选影响供电煤耗率的关键参数，结合XGBoost算法构建煤耗特性预测模型；以全厂供电煤耗率最低为目标，引入基于历史成功的自适应参数差分进化算法，动态求解最优厂级负荷分配方案。【结果】研究表明，本文提出的供电煤耗率预测模型的相对误差在±0.05%之间波动，提出的厂级负荷分配优化策略在不同总负荷需求下均可实现全厂能耗的最小化，节煤潜力随着总负荷呈先增加后降低的变化趋势；当厂级负荷达到2 600 MW时，厂级负荷优化分配的供电煤耗率仅为312.29 g/（k W·h），与传统调度模式相比，节煤潜力最高可达1.92 g/（kW·h）。【结论】本文提出的数据驱动厂级负荷分配策略为火电厂在灵活运行工况下挖掘节能潜力提供了低成本、高效率的技术路径，为构建清洁低碳、安全高效的新型电力系统提供了支撑。
“储能耦合火电机组新技术”专题征稿启事
<正>入选《电气工程领域高质量科技期刊分级目录》RCCSE中国核心学术期刊瑞典开放存取期刊目录DOAJ收录期刊日本科学技术振兴机构(JST)收录期刊在全球能源结构加速向低碳化转型的背景下,以高比例新能源接入为核心特征的新型电力系统正加速构建,电力系统对频率稳定、灵活调节及电网支撑能力的需求持续攀升。火电机组作为我国电力系统的核心调节电源,承担着调频、调峰及安全保供的重要职责,但其固有的调节速率、响应精度及调峰深度已难以满足新型电力系统对高频精细化调节和深度调峰的迫切需求。
煤电烟气流量真值的回流风洞试验研究
朱昊天;李军状;祝业青;韦飞;魏晗;马修元;严俊波;侯深;杜梦;徐恒辉;【目的】烟气流量测量是CO2排放量在线监测的关键环节，其准确性直接决定碳排放量核定的可靠性。本研究旨在通过实验探究不同流场条件下多点测量法与超声波线测量法的测量偏差特性，为优化碳排放在线监测系统中的流量测量工艺提供技术支撑。【方法】采用模块化烟道模型模拟不同直管段长度，实验在回流式风洞4 m×3 m×24 m试验段中进行，通过实验分析多点测量法与超声波线测量法在不同流场分布下的测量偏差特性，在试验段中放置烟道模型，烟道模型口径为50 cm×50 cm的正方形，热线式流量计共3只，采用插入式设计，安装在一个50 cm×50 cm×50 cm模块上；超声波流量计共2对，采用交叉式设计，安装在一个50 cm×50 cm×100 cm模块上。【结果】对于多点测量法，其相对偏差与平均流速、流场分布相关性较弱，主要取决于测点数量：对于实验所涉及的几种流场分布情况，4点测量相对偏差在5%到10%之间，6点测量相对偏差基本可以控制在4%以内，15点测量相对偏差基本可以控制在2%以内。对于超声波线测量法，研究两种声道路径的测量偏差，两种声道采取交叉式布置：声道1上游探头安装在烟道模型弯头后的内弧侧壁面，下游探头安装在烟道模型弯头后的外弧侧壁面，声道2上游探头安装在烟道模型弯头后的外弧侧壁面，下游探头安装在烟道模型弯头后的内弧侧壁面。分别分析两种声道的测量偏差，短直管段情况下，声道1测量值低于真值，且相对偏差随平均流速增大而增大，声道2测量值高于真值，相对偏差随平均流速增大而减小。当平均流速大于5.5 m/s时，声道2的测量偏差更小，考虑火电机组烟气实际流速，声道2对应的路径类型更适用于烟气流量监测。【结论】本研究可为CO2排放在线监测系统的流量测量工艺设计及优化提供实验依据。
专栏执行主编寄语 碳捕集与监测技术
柳朝晖;杨应举;<正>当前,全球气候治理进程加速推进,我国碳达峰碳中和目标稳步实施。全国碳市场已进入第五个履约周期,碳排放数据质量成为市场有效运行的生命线。燃煤电厂作为重点排放源,其CO2排放的精准监测与高效捕集,既是满足国内碳排放双控要求的刚性需求,也是应对国际贸易碳壁垒的战略选择。在此背景下,碳捕集技术与碳排放监测技术的协同发展,已成为火电行业低碳转型的核心支撑。
超/亚临界机组深度调峰工况经济指标对比研究
乔梁;徐振;柏源;【目的】为进一步提高煤电机组调峰能力，以满足电力系统调峰需求，实现经济指标优化。【方法】本文选取超临界湿冷、超临界空冷、亚临界湿冷、亚临界空冷的600 MW级和300 MW级共8种类型机组为研究对象，分析了负荷率对热耗率、综合厂用电率的影响，探讨了负荷率、供电负荷、不同类型机组降负荷过程等不同条件下机组供电煤耗的变化特征。【结果】研究表明，机组热耗率和综合厂用电率随负荷率降低而升高。除超临界空冷机组和亚临界湿冷机组负荷率100%外，其他负荷率条件下4种类型机组均显示600 MW级机组供电煤耗小于300 MW级机组，超临界湿冷机组平均差值为7.55 g/（kW·h）。当机组从满负荷降至50%负荷时，供电煤耗随供电负荷减小呈缓和上升趋势，超临界湿冷机组供电煤耗增长率约7.00%；当机组负荷从50%降至30%时，供电煤耗呈剧烈上升趋势，如超临界湿冷机组供电煤耗增长率约19.76%。超临界湿冷机组在深度调峰过程节能效益较佳；若机组长时间低于300 MW运行，300 MW级机组节能优势优于600 MW级机组；若机组需频繁从满负荷向下调节负荷运行，600 MW级机组调节能优势优于300 MW级机组，均为满负荷降至200 MW时，600 MW级机组供电煤耗增长率平均为3.11%，远低于300 MW级机组的19.45%。【结论】本研究可为煤电机组制定更为合理的调度策略提供指导，降低机组在调峰过程中的能耗和排放，实现节能降耗。