近年来，利用相变材料(phase change material，PCM)提升半导体热电发电器(thermoelectric generator，TEG)输出性能及维持TEG长效运行受到广泛关注。针对现有PCM-TEG结合方式复杂且缺乏统一认识的现状，建立了PCM-TEG耦合数学模型，对比了PCM布置在TEG热侧、冷侧及双侧时的系统性能，提出了骨架PCM设计并验证了其有效性。结果表明：骨架PCM设计通过实现TEG热管理，在一定程度上能提升器件的输出能力，并能利用自身蓄热能力有效地避免热电器件失效；骨架PCM设计优于常规无骨架PCM-TEG的系统性能；热侧PCM-TEG和双侧PCM-TEG设计能有效维持TEG的稳定运行；增强TEG冷侧换热能力，可弥补热侧PCM-TEG系统性能的不足。研究结果可以为下一步PCM-TEG应用研究提供参考。

双碳背景下节能提效是燃煤电厂减碳的第一优选，通过对超低排放改造前后干式电除尘器、湿式电除尘器、辅助设备及除尘技术路线进行能效参数分析评测，挖掘其节能减碳空间。超低排放改造前，300 MW级、600 MW级、1 000 MW级机组配套干式电除尘器的高压电耗对应的CO₂年排放量分别约为6 000、9 000、14 000 t，且电除尘性能越好，对应的能耗及CO₂排放量越高；超低排放改造后，1 000 MW级机组配套电除尘器的高压供电电耗对应的CO₂年排放量约为18 000 t，较超低排放改造前增加了约20%，但通过节能优化可减排约60%。300 MW级、600 MW级、1 000 MW级机组配套湿式电除尘器的高压供电电耗对应的CO₂年排放量分别约为2 000、2 500、3 400 t；630 MW机组低温省煤器可年减排CO₂约19 000 t，280 t/h炉相变凝聚器可年减排CO₂约8 000 t。与湿式电除尘技术路线相比，660 MW机组以低低温电除尘技术为核心的烟气协同治理技术路线可年减排CO₂约3 000 t。研究结果可为后续燃煤电厂碳减排提供参考。

随着新能源的大量接入和市场化进程的推进，虚拟电厂能充分发挥灵活性资源价值，其发展前景逐步显现。虚拟电厂参与市场的过程中，其市场交易策略的制定，一方面面临市场机制带来的挑战；另一方面，市场交易与资源的优化调度密切相关，内部资源的可调节能力、不确定性、负荷行为等特点均会对交易策略的制定带来一定的挑战。聚焦虚拟电厂市场交易中面临的挑战与问题，总结了适应市场机制的市场策略，分析并综述了处理制定策略所需的不确定性处理、投标分析方法、虚拟电厂管理方法等关键技术，为未来虚拟电厂的研究提供参考与方向。

随着大量分布式能源接入电网，虚拟电厂作为一种分布式能源管理技术，因其灵活性、高效性和可持续性而受到了广泛关注。首先简述了虚拟电厂的产生背景，分析了虚拟电厂中的研究热点和新兴方向，介绍了虚拟电厂的组成与结构。并进一步根据虚拟电厂调节目标和功能的不同，将其分为任务驱动型虚拟电厂、经济驱动型虚拟电厂和混合驱动型虚拟电厂。在此基础上，进一步论述了不同类型虚拟电厂的不同运行模式及其相应的关键技术。最后，展望了虚拟电厂未来的发展前景。

工业发展带来了CO₂的大量排放，在实现碳达峰碳中和目标的过程中，碳捕集、利用与封存(carbon capture, utilization and storage，CCUS)技术是不可或缺的关键技术。现阶段技术成熟度较高且未来发展潜力大的碳捕集方法为燃烧后碳捕集技术，主要有吸收法、吸附法、膜法以及深冷法等。对最常用的4种碳捕集方法的发展与工业应用情况进行介绍，分析了几种方法的工业适用场景，尤其是目前正在运行的大型碳捕集项目中应用最多的化学吸收法与物理吸附法。化学吸收法、吸附法以及膜法碳捕集技术的未来发展潜力巨大，能够快速推进双碳目标的达成，助力碳的近零排放。

氢储能作为推动全球绿色低碳转型和实现我国“碳中和”目标的重要支撑，在“双碳”目标提出后，成为社会普遍关注的热点。氢储能的安全问题是必须重点关注和首要解决的问题之一。综述了在制氢、储氢、输氢和用氢4个阶段中存在的安全问题，主要包括氢泄漏扩散、氢燃烧爆炸、氢与金属相容性等。同时，对氢泄漏检测传感器技术的现状和发展进行了分析，指出了氢泄漏检测技术急需解决的问题和未来的发展方向。

为应对化石燃料日益短缺问题和全球气候变化带来的一系列威胁，实现“双碳”目标，风电、光伏等可再生能源在电网中的接入比例不断提高。然而，可再生能源发电具有随机性和不可控性，且接入位置分散，增加了电力系统安全稳定运行的难度。虚拟电厂(virtual power plant，VPP)的提出为上述问题提供了可行路径。总结并阐述了虚拟电厂的概念、分类，比较了虚拟电厂与微电网的主要区别，分别从协调控制、资源聚合与优化调度、参与电力市场等角度对现有研究进行分析并总结归纳，进一步以区块链、数字孪生技术为例，分析数字技术在虚拟电厂中的应用，最后指出适合我国国情的虚拟电厂发展前景以及未来可能面临的挑战。

精准的电力负荷预测有利于保障电力系统的安全、经济运行。针对现行预测算法存在的预测准确度低、模型耗时长等问题，提出一种基于随机森林(random forest，RF)算法和粗糙集理论(rough set theory，RST)的改进型深度学习(deep learning，DL)短期负荷预测模型(RF-DL-RST)。该模型首先基于历史数据，利用随机森林算法提取影响负荷预测的关键特征量；然后将关键特征量和历史负荷值作为深度神经网络的输入、输出项进行训练，并通过粗糙集理论修正预测结果。最后，通过算例进行仿真验证，结果表明，该模型的预测准确度比单一的深度学习模型及不进行预测修正的模型更高。

对需求侧居民可控负荷资源进行优化控制，是虚拟电厂(virtual power plant，VPP)的一个主要方面，是提高风电和光电等新能源利用率、实现碳中和的重要手段。控制可控负荷的关键是满足用户基本用电需求，而不同用户的用电需求不尽相同。因此，提出了考虑用户需求的居民可控负荷资源优化控制方法。考虑到不同用户的用电诉求差异性，VPP作为电网与负荷群的中间环节，对可控负荷进行管理。首先，提出改进最优k值选取的K-Means聚类算法，对居民可控负荷进行聚类；其次，依据诉求差量函数，对聚类的每组负荷调控后用电情况与用电原始需求偏差进行量化描述，提出基于诉求差量的优先级划分规则；最后，在进行调控时VPP通过对不同优先级的组别补偿不同费用的方式，实现VPP收益最大和用户用电行为改变最小的调控目标。仿真验证结果表明，所提优化控制策略可有效实现负荷曲线的削峰填谷，并且在对用户用电需求影响较小的情况下保证VPP收益。

风光水火储多能互补示范项目侧重从电源侧开发，利用风能、太阳能、水能、煤炭等多能源品种发电形成互补运行模式，可以有效解决弃风、弃光、弃水、限电等问题，促进可再生能源就近消纳，实现电力稳定送出，提高能源的综合利用效率。总结了多能互补的内涵及构建原则，梳理了首批多能互补示范项目的发展现状和存在的问题，并对多能互补项目不同模式的发展路径进行了详细分析。重点从风光资源的评估、新能源场址规划、总装机容量及最优电源配比、储能的优化配置、保障安全稳定的协调控制技术及项目的经济性评价指标等方面提炼出适合多能互补项目建设推广的一般流程及开发模式，最后从顶层设计、市场机制、运营管理等方面提出总结建议。

在能源互补和低碳经济的背景下，虚拟电厂(virtual power plant，VPP)是实现区域资源优化配置和新能源消纳的有效载体。在技术层面，通过碳捕集电厂(carbon capture power plant，CCPP)和电转气(power-to-gas，P2G)装置来实现CO₂的循环利用，建立碳捕集电厂-电转气耦合模型，并在负荷侧引入考虑用户满意度的价格型需求响应模型；在低碳政策方面，将阶梯型碳交易机制引入VPP，对碳排放进行约束。然后以总成本最小为目标，建立VPP低碳经济调度模型。通过设置不同调度场景进行对比，验证所建模型在VPP低碳经济运行方面的有效性，并通过敏感性分析探究阶梯碳交易参数对VPP碳排放量与成本的影响，结果表明所建模型对VPP进行低碳经济调度具有指导意义。

为推进太阳能、氢能等清洁可再生能源的利用，并使之更好地与虚拟电厂技术融合，针对光伏电站与电解水制氢的耦合系统，进行了规模化聚合资源运行模式构建和计及资源初始投资的相关经济性分析。同时，结合对光伏电站实际工程项目年出力数据的分析，探讨了该类耦合资源作为虚拟电厂资源时，在实现支撑新型电力系统、促进新能源消纳的同时，可以维持并不断优化自身经济性，并指出了其中值得重点关注的运行模式优化要素、设备功能特点和市场条件，供相关研究参考。

随着新能源占比逐渐提高，作为辅助新能源并网的储能技术受到广泛关注。氢储能和燃料电池技术已被我国列为战略性能源技术，并积极应用到市场和企业发展中。电解水制氢可以平抑可再生能源并网带来的波动，帮助电网削峰调频；燃料电池作为提高能源转换率的发电装置，同时具备噪音小、无污染等优势，是消纳可再生能源的有效方式之一。对现有储能技术的发展现状和优势进行对比分析，着重介绍了氢储能系统目前关键技术和研究方向，并对氢储能商业化发展进行展望。

我国电源与负荷的分布特点使多直流馈入交流系统成为我国电网发展的显著特征。多回大容量直流输电增强了电网传输能力，也使小干扰稳定问题具有新特点。随着电网复杂程度提高，多馈入交直流电力系统面临的小干扰稳定问题更加严峻，亟待进行具体的理论分析。介绍了多馈入交直流系统的典型结构和特点，回顾了多直流馈入交流系统动态交互作用机理及其小干扰下的稳定问题，总结了这一领域的研究方法及成果。最后，对多馈入交直流系统未来发展趋势及所面临的挑战进行了讨论，结果可为相关研究工作提供参考。

日益频繁的极端天气给电热耦合系统造成的影响愈发严重。韧性是衡量系统抵御极端事件、减少故障影响并快速恢复的核心指标。为提升电热耦合系统抵御极端灾害的能力，提出一种考虑热惯性的热电联产虚拟电厂(combined heat and power-virtual power plant，CHP-VPP)两阶段三层韧性提升策略。第一阶段以联络开关成本最小为目标，基于最小生成树理论对系统进行重构；第二阶段以运行成本最小为目标，基于分布鲁棒优化理论制定最恶劣的故障场景下的最优决策。采用列与约束生成算法进行迭代求解。基于IEEE 33节点电力系统+6节点供热系统构建CHP-VPP测试系统，仿真结果表明，所提出的方法可有效提升CHP-VPP应对极端灾害的韧性。

氢能作为清洁无碳、灵活高效的二次能源和工业原料，具有广阔的发展前景。虽然单独的电解水制氢、储氢和供氢技术都已发展相对成熟，但我国电解水制氢-储氢-供氢的耦合发展正处于起步阶段，探索该耦合技术在电力系统中的发展对氢能与传统电力的协同利用具有重要意义。基于此，介绍了电解水制氢、储氢和供氢技术的基本原理、分类及其优缺点，总结了美国、日本和欧盟在电解水制氢-储氢-供氢产业的发展情况，分析我国从制氢到用氢的基本现状，讨论我国电解水制氢-储氢-供氢在电力系统中3种可能的应用模式。最后，基于现状提出推动我国电解水制氢-储氢-供氢在电力系统中发展的建议，为优化氢能的制-储-供-用全技术链发展提供参考。

随着新能源渗透率的提高，其随机性、间歇性、波动性带来的电力电量平衡与频率稳定问题日益凸显。这些问题仅靠集中式的传统电厂难以应对，电力系统中灵活性资源也应该承担部分电力与电量平衡的责任。虚拟电厂(virtual power plant，VPP)作为分布式灵活性资源聚合调控的载体，可以整体参与市场化的电力市场交易和接受电网的调度，为电力系统实时平衡提供重要支撑。虚拟电厂的发展离不开大量灵活性资源基础、先进通信与调度控制技术、高效盈利模式与完善的市场政策。虚拟电厂的运营可归于能量网络的能量流动、信息网络的信息交互、价值网络的价值传递。为此，基于“能量-信息-价值”的3层网络体系，分析不同类别虚拟电厂的运行模式与控制方案，提出“三流分离-汇聚”的虚拟电厂架构设计思路，为虚拟电厂的设计、建设和运营提供有益的指导。

氢能绿色无污染的特点使其成为实现我国“碳达峰”“碳中和”目标的重要手段，随着一系列相关政策的相继实施，氢能发展即将步入快车道。实现氢能低能耗大规模储运是目前亟待解决的技术瓶颈，混合冷剂氢液化工艺是解决该问题的有效手段。对当前混合冷剂氢液化工艺进行了统计分析，按照混合冷剂制冷温区介绍了不同研究者的基本技术路线以及混合冷剂组分优化，总结了当前混合冷剂氢液化工艺的技术特点，提出了未来混合冷剂氢液化工艺的发展建议，可为氢能高效大规模储运技术提供有效支持，加速实现氢能的大规模商用。

针对锅炉燃烧系统的多目标优化，在所建立的锅炉燃烧系统预测模型的基础上，分别采用加权-粒子群算法和多目标粒子群优化(multi-objective particle swarm optimization，MOPSO)算法优化锅炉系统的可调整运行参数，以实现锅炉高效率低NO _x 排放。分析表明，2种优化算法所得的运行参数相近，趋势与燃烧特性分析和燃烧调整试验结果相符合，说明智能算法优化电站锅炉燃烧系统有效可行。但是加权-粒子群优化算法主观依赖性严重，难以选取合适的权值，优化时间长且结果少；而MOPSO算法优化时间远远小于加权-粒子群算法优化时间，并且优化结果更多，优化效率更高，更有利于指导锅炉的实际运行。

氢能作为一种绿色、零碳的二次能源，是能源转型发展的重要载体之一，已成为能源互联的重要媒介。可再生能源电解水制氢是未来制氢的主要途径，将促进能源结构调整与转型。然而我国氢能技术研发和产业应用尚处于初始阶段，氢能制备、储运、转换和应用产业链的各环节存在大量问题有待解决。分析了绿电制氢技术、氢气储运技术、氢能应用技术的发展现状，研究了绿电-氢能-多域应用典型场景和网络耦合集成关键技术，可为氢能制、储、用技术的结合和多域应用网络发展提供参考思路。

针对储能电站评价模型的研究集中在储能电站的成本模型和经济效益模型，较少考虑储能电站长期运行带来的社会效益的情况，首先，考虑建设成本、储能电池租赁成本、人工成本、运行维护成本、处置成本和其他成本，建立储能电站成本模型；然后，综合考虑经济效益和社会效益建立储能电站效益模型；最后，建立了基于储能电站全寿命周期的综合效益评价模型。通过对比4种规模储能电站的综合效益确定最优的规模，验证了综合评价模型的有效性，为储能电站建设规模的选取提供一种直观的综合评价方法。

氢能是我国新能源体系中重要的组成部分，其市场规模和应用场景也在不断扩大。在国家各类政策的指导下，各省市依据其区域特点在燃料电池汽车等领域发布了相关政策，这在一定程度上加快了氢能迈向商业化的步伐。基于此，针对燃料电池等方面梳理了国家层面以及地方氢能政策，分析了氢能应用领域、各省市未来发展规划的政策要点以及盈利模式。最后，针对目前的氢能商业化进程给出相应的建议，为今后提升氢能效益提供一定的参考。

基于我国2060年达到碳中和、实现零碳能源架构的需求，针对我国未来能源系统及能源转型现实路径展开研究。结合能源技术发展的趋势和我国目前以化石能源为主的能源体系的实际情况，分析我国实现能源转型的硬约束。通过对比研究碳中和能源解决方案不同技术选择的可行性、主要挑战及全球能源技术发展趋势，推演出在保证国家能源安全的前提下，我国2060年实现碳中和能源架构与零碳能源转型的现实路径。最后，提出未来构建以可再生能源为主体的新型能源系统亟需开展的关键技术及应采取的政策措施建议。

依托Aspen Plus平台建立了百千瓦级质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，PEMFC)热电联产系统模型，该模型由燃料处理单元、热回收单元与PEMFC单元构成。燃料处理单元关键设备模型依据反应动力学参数搭建，PEMFC电堆采用Aspen Custom Modeler自定义模型。验证了关键设备模型的准确性，并分析了稳态条件下设备运行参数对系统性能的影响，结果表明：在以电定热运行模式下，可适当减少燃烧天然气进料或者降低重整原料水碳比，以提高系统的电效率与?效率。此外，可调节变压吸附(pressure swing adsorption，PSA)至PEMFC管路阀门，增大电堆阳极进气压力以提高发电量，但不建议增大电堆阴极进气压力，这会导致系统辅助设备耗电量上升、净电效率下降。以热定电时，可采取相反的调节方式，降低燃烧烟气与PEMFC尾气的排放温度，提高系统热效率。研究结果可为调整PEMFC热电联产系统工作参数以实现热电输出合理配比提供参考。

海上风电是一种绿色能源，目前受到越来越多的关注，海上风电设施防腐蚀技术已成为当下的研究热点。首先，阐述了海洋环境中设备的腐蚀机理，继而介绍了海上风电设施常用防腐技术，包括防腐涂层、阴极防护、预留腐蚀裕量法等；然后，结合实例，重点介绍了飞溅区新型防腐手段中的热喷涂与矿脂包覆覆层防腐蚀技术；最后，简单分析风电设施防腐检测与检修技术，并介绍了我国已建成并网发电的广东珠海桂山风电项目所用的腐蚀防护手段，以期为提高我国海上风电防腐水平提供参考。

碳达峰碳减排目标实现过程中，充分挖掘生物质耦合发电是一项关键举措。通过Aspen Plus软件对生物质气化耦合发电体系中的气化过程进行了建模分析，重点研究了当量比和环境压力对合成气气体组分的影响，并结合计算结果探讨了合成气热值及能量的变化规律。结果表明，随着当量比的增加，H₂体积分数由19.47%单调降低至5.19%；CO体积分数在当量比为0.3附近达到最大值22%；CH₄体积分数随着当量比的增加呈现单调降低的状态，从1.3%降至0。依托理论研究的成果，合成气体热值的曲线与CO和H₂表现出相同的变化规律，在当量比0.3~0.35时达到最高值，然后快速下降。考虑到带入炉膛的能量还有气体显焓，提出了一种热值+显焓的合成气能量评价方式，其在当量比为0.35时达到最大值，也是生物质耦合气化系统的最优当量比区间。

在燃煤电厂选择性催化还原(selective catalytic reduction，SCR)脱硝高浓度逃逸氨条件下，对氨在脱硝下游设备中的脱除效率、粉煤灰和浆液中的富集浓度及其分布机理进行研究。对350 MW及600 MW机组分别进行取样分析，结果表明：空预器、电除尘器和湿法脱硫系统对逃逸氨的脱除效率分别为3.37%~6.63%、75.14%~83.28%和36.36%~46.38%，这些下游环保设备对氨的脱除效率高，烟囱入口氨浓度相对脱硝出口氨浓度下降明显；飞灰中的氨含量与飞灰粒径成反比；脱硫净烟气中的氨浓度随原烟气中氨浓度的增大而增大；脱硫系统对氨的脱除效率随浆液pH值的增大而降低。研究结果对机组的环保和经济运行具有重要意义。

为实现双碳目标，电力系统呈现多种电源广泛接入的趋势。提出一种多源协调双层优化运行模型，上层模型将光伏、燃气轮机、储能等多种电源聚合为虚拟电厂，通过优化实现虚拟电厂整体的调度成本最小，针对光伏出力的不确定性，采用条件风险价值理论对风险进行度量；下层模型为系统出清模型，该模型以系统总成本最小为优化目标，考虑虚拟电厂与火电机组、柴油机组参与竞标，输出虚拟电厂实际中标容量返回给上层，使得虚拟电厂可根据实际中标容量调整各电源出力。为求解所构模型，采用卡罗斯-库恩-塔克(Karush-Kuhn-Tucker，KKT)条件和强对偶理论将双层模型转化为单层模型。最后，通过算例验证模型有效性，结果表明，多源协调运行参与系统调度，能有效减少系统运行成本，提高可再生能源消纳率。

虚拟电厂成为推动新型电力系统建设、实现“双碳”目标的重要手段，而虚拟电厂智慧运营管控平台系统则可有效地实现对虚拟电厂灵活可调资源的管理和监控。从系统框架和综合功能角度对虚拟电厂智慧运营管控平台进行了总体阐述，首先，在分析虚拟电厂运营管控框架和参与市场框架的基础上概述虚拟电厂能源生态系统；基于平台体系框架和平台结构框架2个方面特征，分析了虚拟电厂智慧运营管控平台系统框架；从功能结构蓝图、功能物理结构、功能场景应用3个方面分析了虚拟电厂智慧运营管控平台的综合功能。

为快速准确地获取火电厂锅炉炉膛温度场在线监测信息，提出了一种基于深度神经网络(deep neural network，DNN)的声学层析成像(acoustic tomography，AT)温度场重建算法。对测量值进行归一化处理后，结合主成分分析(principal component analysis，PCA)降维，构建全连接网络区别峰型，分别搭建DNN与BP神经网络对归一化慢度值及其最值进行预测，最后重建温度场分布。采用该方法对4种典型的温度场模型进行了仿真，结果表明：DNN算法的重建质量优于Tikhonov正则化算法与共轭梯度算法，重建图像的平均相对误差和均方根误差分别小于0.36%和0.85%。

轴封加热器是汽轮机机组中的换热装置，对轴封系统的工作性能有重要的影响。提出一种在已知参数较少的情况下，通过迭代计算得出轴封加热器相关参数的计算方法，并与Aspen Plus软件计算得到的轴封加热器基本换热参数进行对比验证，误差在0.4%以内，表明所提出的计算方法可靠性较高。以华能北京热电有限责任公司联合循环汽轮机组实际应用为例，使用该计算方法计算进口参数改变时的壳程出口液相、气相流量并建立进口参数波动与加热器换热参数间的关联模型，验证了该方法的有效性。

化学吸收法是捕集燃煤电厂烟气中CO₂应用最为广泛的技术之一，但其存在吸收容量较低及再生能耗较高等问题，因此开发新型高效CO₂吸收剂代替传统单乙醇胺(MEA)吸收剂是当前研究的重点之一。以质量分数为30%的MEA作为参考标准，研究不同配比的N-氨乙基哌嗪(AEP)+甘氨酸钠(SG)复配溶液对CO₂的吸收和解吸性能，通过添加不同助剂调节溶液pH值提高吸收剂再生性能，通过对比吸收剂的吸收量、吸收速率、解吸量、解吸速率、吸收-解吸循环性能以及再生能耗，优选出35%AEP+5%SG+1%柠檬酸为最优复配吸收剂。结果表明，配比为35%AEP+5%SG+1%柠檬酸吸收剂CO₂吸收量3.70 mol/L，解吸量为3.55 mol/L，解吸率达96.05%，单位再生能耗为136.75 kJ/mol，与质量分数30%MEA相比，吸收量提高1.18倍，解吸量增加2.17倍，解吸率提高30.93%，再生能耗下降33.90%。经过10次循环试验后，该复配溶液循环稳定性良好，再生性能较优，具有潜在的应用价值。

围绕“碳达峰、碳中和”目标，能源电力系统“源-网-荷-储”全环节低碳化面临新的要求和挑战，高比例可再生能源发电已成为必然趋势。考虑可再生能源发电的不确定性对电力系统安全稳定运行的影响，利用具备多能互补特性的虚拟电厂(virtual power plant，VPP)是改善该问题的有效途径。为此，提出一种多能互补虚拟电厂优化调度策略。首先，充分考虑多种能源之间的耦合关系，构建计及“源-网-荷-储”全环节的虚拟电厂运行机制；其次，根据所提运行机制，提出以低碳经济为目标的多能互补优化调度模型，通过对各类型装置进行协调调度，促进可再生能源的消纳；最后，以某地区含可再生能源发电在内的多能互补虚拟电厂为参考案例进行仿真分析，验证所提策略的有效性。

中国正在大力发展氢能，积极实现“3060”碳排放目标，根据测算，中国将成为最大的氢能生产国和消费国之一。中国各省资源禀赋、经济发展情况各不相同，跨省际能源合作尤为重要。为研究绿色氢能跨省供应的可行性，包括氢能运输的技术可行性，采用全成本(total cost of ownership，TCO)理论建立了氢能跨省运输的全成本模型。在此基础上，通过案例研究分析了江西省制氢供粤的相关情况，通过模型计算，得到了江西供粤氢能的成本为31.9元/kg，与当地氢能售价持平。同时还总结出影响外省氢能价格的主要因素，制氢电费占制氢成本的42.38%。研究结果可为中国省际绿色氢能的供给提供解决方案，也可为构建能源运输新通道提供新思路。

碳交易机制下，虚拟电厂(virtual power plant，VPP)聚合分布式能源(distributed energy resource，DER)参与电力市场(electricity market，EM)交易有助于新能源消纳与提升环境效益。为此，首先，构建风电、光伏、可控分布式电源、储能及柔性负荷的多主体VPP模型，并制定各主体参与电能量市场(electric energy market，EEM)和调峰市场(peak regulating market，PRM)竞标策略。通过EEM及PRM算例展现了VPP参与调峰竞标实现VPP效益最大化及各DER成员利益的合理分配。其次，引入碳交易机制，分析碳交易价格变化与风光消纳率、碳排放量及VPP收益之间的关联性。最后，进一步探索碳汇资源交易对电力价格、产量及能源需求变化率的影响，为碳汇价值的生态保护补偿机制提供依据，也为电-碳市场协同下碳市场(carbon market，CM)对EM的价格传导效应及CM价格机制的优化设计提供参考。

为保障海水淡化系统在发电机组处于低负荷工况下的制水能力，提高全厂的经济性，以某4台水电联产机组为例进行研究，利用EBSILON软件对4台机组进行热力学建模，并验证了模型的准确性；分析符合海水淡化制水条件的汽源，并提出满足低负荷工况下海水淡化制水的3种抽汽方案；基于热力学经典理论，利用热力学模型对3种抽汽方案进行论证分析，并通过对3种抽汽方案的煤耗量和改造成本进行比较分析，得到经济性最优的低负荷供汽方案。研究结果对电厂节能减排、提高电厂运行经济效益具有一定指导意义。

针对燃煤机组燃烧后脱碳能耗高的问题，基于膜冷凝器对烟气中低品位热的回收潜力，提出一种耦合膜冷凝器的碳捕集新系统。运用化工流程模拟软件Aspen plus，以Tarong常规碳捕集系统为参照，对比分析膜冷凝器用于流程改造前后碳捕集冷热负荷变化，为装置的设计和运行提供依据。在碳捕集率为90%时，相比常规碳捕集系统4.341 MJ/kg CO₂的再生能耗，新系统再生能耗降低到4.275 MJ/kg CO₂。通过改变新系统的关键参数发现：膜冷凝器进出口烟温和CO₂捕集率一定时，烟气水回收率增加，再生能耗降低；膜冷凝器出口烟温、烟气水回收率和CO₂捕集率一定时，入口烟温增加，再生能耗降低。此外，冷负荷随水回收率的增大而减小，随热回收量的增大而增大。

统计并分析了海上风电机组叶片、主轴、电气系统、控制系统等关键部件和系统的技术现状及国产化状态，针对目前海上风电机组部件与系统中存在的国产化弱项，采用理论分析、材料/部件选型、部件研制、测试验证、整体组装的思路，进行叶片、主轴承、变流器、可编程逻辑控制器(programmable logic controller，PLC)等部件和系统的国产化研制，并采用研制的国产化部件和系统进行5 MW国产化海上风电机组装配，该机组的国产化率达到95%以上。结果表明：海上风电机组的大部分部件与系统具备国产化条件，部分设计(如叶片设计等)所用工业软件仍依赖进口，少部分核心元器件国内仍然缺失。

燃煤电厂空气预热器进出口压差过高一直是困扰电厂运行的难题，提前预测空气预热器进出口压差变化并及时调控，将有利于电厂安全运行。基于某660 MW燃煤锅炉运行的分布式控制系统(distributed control system，DCS)大数据，应用BP神经网络和支持向量回归(support vector regression，SVR)对该电厂中空气预热器进出口压差进行建模，通过比较2种模型的预测结果可知，BP神经网络模型更适合大数据背景下空气预热器进出口压差的预测。针对BP神经网络模型固有的局部寻优和收敛速度慢等缺点，基于粒子群优化(particle swarm optimization，PSO)算法，提出PSO-BP神经网络模型，并将其与BP神经网络、SVR模型进行对比，结果表明：PSO-BP神经网络模型综合性能最好，对空气预热器进出口压差变化预测精度最高，泛化能力最强。

高温固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cell，SOEC)是一种能量转化效率高、反应速率快、应用场景广的新型高效电化学能量转化装置，在低成本绿氢制备、高附加值含碳化学品制备、氮氧化物处理、合成氨等领域具有广阔应用前景，有望在能源、化工、交通等领域的低碳化转型发挥重要作用。结合SOEC在制氢、制油、氮化物处理和制氨等领域的最新进展，对SOEC发展现状进行了系统归纳，并对未来发展需要重点关注的方向进行了展望。