分布式能源系统（distributed energy systems，DES）的运行性能与设备变工况特性密切相关，设备启停控制策略可有效调节DES动态运行特性。针对现有研究尚未充分揭示设备启停控制策略对DES运行影响的问题，建立了以最小运行成本为优化目标、考虑能量转换设备启停控制的优化调度模型，并采用Gurobi求解器对该模型进行优化求解。将优化结果与未考虑设备启停控制的调度结果进行对比。研究表明，考虑能量转换设备启停控制可分别降低DES一次能源消费量5.65%、二氧化碳排放量4.72%和运行成本4.05%。即使能源价格波动，运行成本减少率、一次能源节约率和二氧化碳减排率仍大于零。这表明，分布式能源系统优化调度模型考虑设备启停控制有助于改善系统运行性能。

为有效应对可再生能源并网引发的电网功率波动问题，燃煤机组在全面深度调峰中的参与需求日益增强。以某1000MW二次再热超超临界火电机组为研究对象，设计了6种主、再热蒸汽抽汽储热方案及2种释热方案，并基于Ebsilon软件构建了火电机组耦合熔盐储释热系统的热力工艺流程。通过对不同耦合方案下的冷源损失、调峰深度以及热、?效率等热力性能指标的分析，研究旨在通过多级换热与能量回收，充分利用蒸汽潜热，减少汽轮机冷源损失，从而更高效地达到机组低负荷条件下参与灵活深度调峰的目的。结果表明，抽取主蒸汽并在高压加热器两侧添加换热器的储热方案CC1耦合加热高压加热器入口给水的释热方案S2在全过程热效率和?效率方面均表现出最佳性能，分别达到45.01%和43.65%，且相对冷源损失最小，仅为51.27%。为未来火电机组的高效运行提供了新的思路与参考。

为充分利用某油田地区的太阳能与风力资源，验证该地区风光互补发电系统施行的可行性，提出了一种将粒子群算法（Particle Swarm Optimization，PSO）和长短期记忆神经网络(Long Short-Term Memory，LSTM)以及注意力机制（Attention Mechanism）相结合的风光互补系统发电功率预测方法。引入粒子群算法对模型的隐藏神经元个数和初始学习率进行优化，获取最优参数并结合LSTM捕捉历史序列的相关性。引入注意力机制，通过权重分配聚焦关键时间步，自动识别重要特征维度，提高预测可靠性。仿真结果表明，文章所提模型可以有效捕捉数据的变化趋势，模型的平均绝对值误差、均方误差、均方根误差、决定系数等评价指标均优于LSTM、LSTM-Attention模型，证明PSO-LSTM-Attention模型在发电功率预测性能上表现优异。经实验验证，该系统风光互补发电预测模型均方根误差RMSE值稳定在0.2357，平均绝对误差MAE值为0.1456，拟合优度R2可达0.9435，相比于LSTM、LSTM-Attention模型均有所提升，预测效果较好。

发展基于微型先进绝热压缩空气储能系统(Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage, AA-CAES)的分布式冷热电联产(Combined Cooling, Heating and Power, CCHP)系统是构建绿色能源体系的关键部分。本文基于微型AA-CAES的CCHP系统为对象建立了热力学与经济学模型，对压缩机压比递减系数、透平机膨胀比递减/递增系数以及释能阶段换热器上端差4个关键参数进行敏感性分析。在设计条件下，系统储能效率达到47.12%，发电成本与利润率分别为166.3 $/(MW?h)和47.2%。敏感性分析表明，压缩机压比递减系数对发电成本与利润率影响较低，而膨胀比递减系数增加对系统储能效率以及利润率造成的负面影响较为显著。减小释能阶段换热器上端差能同时提高储能效率与利润率。

为提升火电机组-飞轮储能联合区域调频系统的稳频性能，以联合飞轮储能的某300 MW机组调频系统为研究对象，提出了计及稳频性能的火电-飞轮储能互联电网AGC控制策略。首先，建立了飞轮储能-火电机组联合参与调频的区域电网模型。进一步，以模糊自整定PID控制器作为下垂控制外环控制器，粒子群算法（PSO）整定的带滤波系数的PD控制器作为内环控制器，设计了改进的串级控制回路。最后为验证所提方法的优越性，分别以阶跃系统扰动和连续随机扰动进行实验。结果表明，所提控制方法显著提升了区域系统的稳频性能，阶跃扰动测试下的频率偏差积分指标提升平均达72%以上；连续随机扰动测试下，频率偏差积分指标提升平均达75%以上。

甲烷裂解制氢技术具有工艺流程简单、无温室气体排放、氢气和积碳易分离等优势。综述了反应器类型和催化剂种类对甲烷裂解制氢特性的影响，总结了甲烷裂解制氢反应机理和热力学特性。铁基催化剂具有成本低及环境友好等特点，在700-900 ℃展现出较高的催化甲烷裂解性能，介绍了铁基催化剂甲烷裂解制氢特性。探讨了载体和掺杂改性对铁基催化剂性能的影响。Al2O3和ZrO2等具有良好的热稳定性适合作为铁基催化剂载体；经Ni、Co、Mo、Ce等掺杂改性的铁基催化剂表现出更高活性，甲烷转化率能提高10-30%。甲烷裂解制氢还面临催化剂失活和能耗高等问题，因此解决铁基催化剂再生和低碳供能等问题有望推进甲烷裂解制氢的工业应用。

压缩空气储能具有规模大、成本低、寿命长等优点，是发展较成熟的长时储能技术之一。压缩空气储能与其他系统耦合，能够发挥各自的技术优势，提高系统的综合性能，拓展系统的应用场景。对压缩空气储能与各类系统耦合的方式进行了综述，包括与可再生能源耦合、与热力系统耦合、与其他储能系统耦合等，介绍了各种耦合方式的原理、特性和优势；较为全面地总结了耦合系统的性能评价指标，包括热耗率、能量利用效率、?效率等；从技术创新、系统集成、成本效益、市场规模和政策支持等方面指出了耦合系统未来的发展趋势，为压缩空气储能与其他系统耦合的研究与应用提供参考。

本文基于未来海上巡逻艇长续航及绿色高效的技术需求,创新性提出了一种安全、高效、紧凑型氨燃料SOFC全电力推进系统。采用COMSOL模拟SOFC内部的传热、传质、电化学等详细物理化学过程。同时针对变工况下SOFC的内部流场特性改变与镍氮化导致的SOFC性能衰退进行详细分析。结果表明：除去系统耗功部件,所设计的巡逻艇全电力推进系统输出功率为95.86kW,系统效率为42.11%,满足目标船型功率需求。当巡逻艇在变工况下运行时,随着燃空比(F/A)从 0.046 增至 0.125 时,系统功率从31.84kW升高至110.17kW,效率从13.99%升至48.39%。同时,燃料通道入口温度升高,氨气裂解吸热引起温差从46K减小至14K,温度分布更均匀,进而提升 SOFC 整体性能。当F/A从0.087降至0.046时,入口处镍氮化风险区域扩大,肋片两侧局部区域镍氮化势能较高。低氨气流速和低温易引发直氨型SOFC的镍氮化,导致SOFC效率将降低0.6%至5.87%。研究结果为绿色船舶可持续发展提供理论依据和技术支持。

新型电力系统中，固体电蓄热技术在生产供热和电网调峰等领域得到应用。现有研究多集中于独立的蓄热或放热过程分析，缺少对实际应用中“边蓄边放”运行模式下蓄热体内部传热特性研究。以某工程蓄热体风道结构为研究对象，建立流固耦合传热风道模型，通过数值模拟计算重点研究了不同风速（2、3、5 m/s）对边蓄（通电蓄热）边放（通风放热）过程中温度场演化及热量分配的影响规律。结果表明：风速是调控蓄热体储热与空气放热比例的关键参数。低风速（2、3 m/s）下，蓄热体、电热丝及出口空气温度均持续升高，蓄热体储热量显著增加；高风速（5 m/s）下，蓄热体温度下降，电热丝产生热量均被空气带走。风道内温度场呈径向对称、轴向递增分布，电热丝温度主导整体温度分布。增大风速可减薄热边界层厚度，强化对流换热，提高单位时间放热量，但会抑制蓄热体的温升。研究结果揭示了边蓄边放过程传热机理，为蓄热装置运行参数优化设计提供了理论依据。

压缩空气储能是实现大规模储能最具潜力的技术之一，提高其循环效率的核心是实现等温压缩/膨胀过程。本文聚焦液体活塞技术在等温压缩空气储能的应用，系统介绍了该技术的发展历程、工作原理、热力学过程、气液两相的流型以及传热机理。针对液体活塞运行中的维持等温特性、提高系统循环效率的关键方法，文中重点阐述了喷淋、嵌入多孔介质、浮球、水基泡沫、优化迹线和腔体形状等不同强化传热技术及其优缺点。最后，对人工智能技术加速液体活塞技术的产业应用进行了展望。

本文研究了以高温地热水为热源的超临界ORC系统工质筛选过程，基于Matlab软件开发了一种变夹点温差系统多目标工质筛选策略，依据热效率、总?损、净输出功率、工质传热系数、环保性能五种指标对系统循环工质进行筛选。对热源入口温度为290与260 ℃的超临界ORC系统分别采用R141b、R365mfc、R245ca、R1233zd为工质下的性能指标进行了计算。结果显示，R141b与高温热源匹配度较高，具有很高的热效率和净输出功率。热源入口温度为290 ℃时，推荐使用R141b作为工质，最佳综合性能对应热效率18.86%，净输出功率66.01 kW，工质传热系数2220.21 W/(m2·K)。R245ca的传热性能较好，若系统更加侧重于筛选传热性能较好的工质则推荐采用R245ca。R1233zd的环保性能显著高于其余工质，R1233zd在热源入口温度为260 ℃之间时具有最佳的综合性能，尽管在部分情况下其传热能力和做功能力弱于R245ca，但优秀的环保性能仍使得R1233zd具有很强的应用前景。

天然气掺氢可以有效实现降碳，燃气轮机掺氢运行可以提升可再生能源的储存消纳，但掺氢会带来燃气轮机动态特性变化，需开展相关仿真及控制策略研究。本文构建了一个包含涡轮特性修正的天然气/氢混合燃料燃气轮机的变工况特性预测混合模型，使用了国家管网提供的实机数据进行模型校准，针对掺氢带来的燃气轮机动态特性变化，提出了基于LADRC的控制策略。结果表明：掺氢能够改善燃气轮机动态特性，增加压气机喘振裕度，但氢含量变化会造成转速波动及燃气初温瞬时升高等影响。本文所提出的基于LADRC的控制策略可以有效在负载突变及掺氢比波动时改善燃机动态特性。相较于传统PID控制器，超调量和恢复时间可分别降低至50%和20%，同时能够有效改善氢含量波动时燃气初温的峰值变化，提高系统的可靠性。

针对SOFC/GT混合动力系统在变工况运行过程中极易出现的电堆超温、重整器碳沉积等故障，提出使用BP神经网络对SOFC/GT混合动力系统故障诊断与性能预测，基于此搭建了混合动力系统动态模型，进行了动态特性分析及验证，设计并优化BP神经网络结构，得到了超温、碳沉积故障的诊断结果和对电堆温度、系统输出功率的性能预测结果。结果表明：所设计的混合动力系统输出功率为388.4kW，效率为61.8%，满足系统设计要求。使用BP神经网络的对超温故障的诊断准确率为95%，对碳沉积故障的诊断准确率为97.5%。在空气流量阶跃降低12.5%和17.5%的工况下，对电堆温度及电堆输出功率的动态预测准确率分别达到了97.3%和98.8%。所得结果可以为未来发展长寿命的绿色高效发电技术提供技术支撑。

为提高可再生能源消纳水平及综合能源系统的低碳性和经济性，并实现系统多主体协同交互，本文提出了基于Stackelberg博弈的含氢综合能源系统优化调度策略。通过在能源供应商激励中引入绿证(GCT)-碳交易(CET)联合交易机制实现系统低碳运行；在源侧集成有机朗肯循环与电锅炉构建热电柔性输出响应模型，并建立氢能多级利用模型以应对可再生能源波动与负荷变化；在荷侧考虑用户综合需求响应,构建一主多从的Stackelberg博弈动态定价模型，将能源系统运营商作为领导者，能源供应商和负荷聚合商作为跟随者；采用NSGA-II-SQP算法求解三者在目标最优时的交互策略。以贵阳市某园区为案例验证模型有效性，结果表明：绿证-碳交易机制联合运行更好提升经济与环境双重效益，使系统碳排放量降低4.22%、总成本降低1.92%；引入Stackelberg博弈后，能源系统运营商收入增长12.81%、能源供应商收入增长2.31%、负荷聚合商剩余增长6.31%，有效保障三方信息保密与利益均衡，为多主体协同调度提供可行方案。

针对船用燃气轮机关键运行参数实时监测的难题，采用某型号燃气轮机80,475组历史数据（训练集42,197组，测试集31,112组，验证集7166组），基于深度学习方法（一维卷积神经网络1DCNN、门控循环单元GRU）和机器学习方法（反向传播神经网络BPNN、支持向量回归SVR），开展燃气轮机关键参数软测量建模对比试验。为有效捕捉参数的非线性耦合关系，使用SHAP值驱动的随机森林特征筛选，构建关键运行参数的最优软测量参数组合。建立1DCNN、GRU、BPNN和SVR模型，并对比不同模型的预测性能。研究结果表明：1DCNN模型凭借其优异的局部特征提取能力和时序建模优势，在预测精度、鲁棒性和泛化性方面均展现出显著的优势，对8个关键参数的平均预测均方根误差（RMSE）较次优的GRU模型降低20.3%，平均绝对误差（MAE）较次优的GRU模型降低20.4%，平均决定系数（R2）高达0.994，是解决船用燃机复杂参数软测量问题的有效方案。

燃气轮机工作时，燃烧室内充满高温燃气。在基于单波长红外辐射的燃烧室壁面测温中，燃气分子对探测信号存在光谱选择性吸收，因此需深入研究其影响机制以提高测温精度。本研究综合考虑燃气分子的光谱特性及燃烧室流场的非均匀性，基于比尔-朗伯定律和逐线积分法，建立了燃气光谱吸收计算模型；结合燃烧室内部流场的非均匀分布特征，构建了沿探测路径的高温燃气辐射传递模型。在单色测温法基础上，进一步发展了壁面红外测温模型，该模型有效修正了高温燃气辐射及背景辐射对测温精度的干扰。以典型燃气轮机燃烧室模型为研究对象，在标准工况下开展流场数值模拟，系统分析了探测位置、探测角度、探测波长及滤波片半峰宽对燃烧室壁面红外测温结果的影响规律。研究结果可为燃气轮机燃烧室壁面单色法测温实验中探测器的波长选择、安装位置与角度设置提供理论指导。

为实现“双碳”战略目标，针对多元负荷及可再生能源预测误差大导致的综合能源系统（integrated energy system，IES）运行不稳定、碳排放量高的问题，提出一种考虑源-荷多元预测及绿证-阶梯碳交易的综合能源系统优化调度方法。建立了一种奖惩阶梯型碳交易机制，通过统一分配配额与惩罚性碳价相结合，实现绿证-阶梯碳的联合交易。为提升源-荷多元预测精度，构建了基于TOC-VMD-SSA-LSTM的组合预测模型，同时考虑电转气（power to gas，P2G）两阶段运行，建立了以总成本最小为优化目标的多能耦合的IES主动调度模型。结果表明：本文所提预测模型的平均绝对误差、均方根误差分别降低了1.44%、3.94%，拟合系数提高了1.18%；在采用绿证-阶梯碳联合交易并耦合两阶段电转气设备后，IES总碳排放量与调度成本较单一基础场景分别降低了13.95%和9.27%。

涡轮叶片气膜孔的加工方式主要包括增材制造和电火花加工，但两种方式导致的气膜孔表面形貌存在显著差异。为探究两种加工方式对气膜冷却性能的影响，通过计算机断层扫描（CT）获取气膜孔内部真实形貌。扫描结果表明，增材制造孔相较电火花孔粗糙度增大64.9%，圆度比降低2.7%，圆形度降低3.1%，直径增大11.5%。增材制造孔具有非对称的孔内粗糙形貌，而电火花孔截面形状近似于椭圆形。通过数值模拟方法获得了0.5、0.75和1.0三种吹风比下光滑圆孔、增材制造孔、电火花孔的冷效与流场信息。模拟结果表明，增材制造孔非对称粗糙形貌造成非对称速度分布，生成一强一弱的非对称肾形涡，肾形涡强度较弱一侧气膜贴壁较好，冷效相较光滑圆孔在吹风比1.0时提升42.1%。电火花孔的孔型偏差导致肾型涡增强，气膜相较光滑圆孔更易于分离，冷效显著降低，吹风比1.0时降低50.6%。

针对风光发电的波动性与随机性导致的弃风弃光问题，以及电化学储能在长时、大规模储能中的技术经济限制，提出一种基于氢储能的风光氢储一体化系统，旨在提升源荷平衡能力与可再生能源消纳水平。通过构建计及设备寿命期内性能衰退的高精度仿真模型，集成风机、光伏、电解槽、燃料电池及储氢罐的时序耦合特性，以年化成本、缺电率和弃电率为优化目标，采用NSGA-Ⅱ算法求解Pareto前沿，并对比氢储能与电池储能的性能差异。结果表明，系统最优配置可实现年化成本4774万元，缺电率和弃电率分别降至2.86%与1.16%。长期场景下，氢储能方案经济性提升29.7%，供电可靠性提高28.7%，可再生能源消纳率提升5个百分点，显著优于电化学储能，后者更适用于短周期高频调节。氢储能可有效平抑风光出力时空波动，提升供电可靠性与可再生能源利用率，为高比例可再生能源系统提供规模化长时储能路径。

在全球“双碳”目标驱动的能源转型背景下，可再生能源的波动性与氢能储运瓶颈催生了对高效能源载体的需求。氨（NH?）凭借其高储氢密度、易于液化、零碳排放及成熟的基础设施兼容性，已成为极具潜力的解决方案。本文系统综述了氨能源全价值链的技术进展与挑战，指出其规模化应用主要面临两大瓶颈，一是亟需以可再生能源驱动的绿氨合成路径替代传统高碳工艺；二是其低火焰速度、窄可燃极限及复杂的NOx生成机理制约了其在动力装置中的高效清洁利用。研究表明，通过旋流燃烧、MILD燃烧及与H?/CH?掺混等先进燃烧技术，可有效提升燃烧稳定性并实现污染物协同控制。其技术可行性已在大型船舶内燃机、兆瓦级燃气轮机和大规模燃煤电厂掺烧等前沿工程示范中得到验证。随着绿氨生产成本的持续下降与相关政策支持，氨能源作为连接可再生电力与终端应用的理想燃料，是实现交通、工业及电力行业深度脱碳的关键战略路径。

燃料轴向分级(Axial Fuel Staging, AFS)燃烧技术是目前重型燃机的先进低污染燃烧技术。为了揭示掺氢比对轴向分级燃烧火焰形态矩阵和火焰结构的影响，使用OH*基自发光技术，探究常压条件下，二级热负荷在9kW~24.4kW、掺氢比0~0.8范围内二级火焰形态的变化规律，并在此基础上详细的研究了火焰结构随掺氢比的变化规律。研究发现:在二级燃料掺氢的条件下掺氢比成为二级火焰形态的主导因素，在低掺氢比下湍流火焰传播速度增加更加明显，在高掺氢比下效果减弱，火焰脉动随着掺氢比增加得到明显抑制。

采用稳态雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方法,结合Realizable k-ε湍流模型与火焰面生成流形(FGM)燃烧模型,研究掺氢比对双级反旋燃烧器(DACRS)燃烧室燃烧性能的影响。模拟基于GRI-Mech III机理,并辅以Cantera热化学反应计算,分析掺氢比对甲烷-氢气混合燃料燃烧特性及射流流动特性的影响规律。设定空气质量流量为0.4476 kg/s,温度680 K,压力13 bar；燃料温度288 K；氢气摩尔分数为0.6 ~1.0(步长0.1),对应当量比0.414 ~ 0.481,维持绝热火焰温度1800 K。研究结果表明:掺氢比为0.6 ~ 0.7时,燃烧呈贫预混模式,火焰稳定；掺氢比≥0.8时,发生回火,燃烧转为部分预混/扩散模式,双级反旋结构失效,流场呈直射流特征,流速提高4 ~ 5倍；掺氢比增加使绝热火焰温度与层流火焰速度升高,射流密度由5.0 kg/m3降至1.2 kg/m3,射流动量通量比在掺氢比0.82处达到峰值。本研究量化了高掺氢条件下回火阈值及射流特性变化,为富氢燃气轮机安全运行提供了关键数据支持。

本文通过实验与数值模拟方法，研究了射流速度对狭缝微预混纯氢燃烧器燃烧性能的影响。在当量比为0.35的条件下，系统分析了射流速度在30~70 m/s范围内变化时燃烧器的火焰结构、压力振荡特性、温度分布及污染物排放等关键参数。结果表明:随着射流速度增大，火焰长度增加，OH*分布范围扩展，火焰稳定性提高；低速工况下存在明显的压力振荡现象，高速时振荡减弱甚至消失；排气温度随流速增大而升高，NOx排放保持在较低水平（3~5 ppm）。此外，数值模拟揭示了流场非对称性增强、射流干涉加剧等现象。研究为氢燃料微预混燃烧器的优化设计提供了重要依据。