随着天然气消费的快速增长，小型天然气气源，例如煤层气和油田伴生气，越来越受到重视。然而，由于小型气源偏散、单井产量低，急需发展能够适应此类气源的小型天然气液化装置。本文将回顾小型可移动式天然气液化装置的发展历程，尤其是本团队的工作。为了高效地液化偏散天然气，并克服现有技术缺点，团队取得三项重要突破：1、油润滑螺杆压缩机驱动的低压混合工质液化技术；2、高度紧凑的多股流换热器一体化冷箱技术；3、标准化的生产工艺和技术装备。基于此，实现了“快速建站和柔性液化中心”模式。所研发的小型天然气液化装置实现了最小比功耗0.35 kW·h/Nm³。此类小型可移动式天然气液化装置不仅适合开发小型偏散气源，也可用于闪蒸天然气的再液化以及天然气管网负荷调峰。

The brazed plate heat exchanger (BPHE) has some advantages over the plate-fin heat exchanger (PFHE) when used in natural gas liquefaction processes, such as the convenient installation and transportation, as well as the high tolerance of carbon dioxide (CO₂) impurities. However, the BPHEs with only two channels cannot be applied directly in the conventional liquefaction processes which are designed for multi-stream heat exchangers. Therefore, the liquefaction processes using BPHEs are different from the conventional PFHE processes. In this paper, four different liquefaction processes using BPHEs are optimized and comprehensively compared under respective optimal conditions. The processes are compared with respect to energy consumption, economic performance, and robustness. The genetic algorithm (GA) is applied as the optimization method and the total revenue requirement (TRR) method is adopted in the economic analysis. The results show that the modified single mixed refrigerant (MSMR) process with part of the refrigerant flowing back to the compressor at low temperatures has the lowest specific energy consumption but the worst robustness of the four processes. The MSMR with fully utilization of cold capacity of the refrigerant shows a satisfying robustness and the best economic performance. The research in this paper is helpful for the application of BPHEs in natural gas liquefaction processes.

Circulating fluidized bed (CFB) boilers has realized the clean and efficient utilization of inferior coal like gangue and coal slime, high sulfur coal, anthracite, petroleum coke, oil shale and other resources. As a country with the largest amount of CFB boilers and the largest installed capacity in the world, China has 440 100–600 MW_e CFB boilers with a total capacity of 82.29 GW_e, including 227 units of 135 MW_e, 95 units of 300 MW_e, and 24 supercritical units. The statistics of typical 100–300 MW_e CFB boilers showed that the average number of unplanned shut-down was only 0.37 times per year, among which the 135 MW_e was 0.26 times per year and 300 MW_e was 0.46 times per year. The auxiliary power ratio of some 300 MW_e CFB boilers based on flow-pattern reconstruction can be reduced to about 4%, which is closed to the same level of pulverized coal (PC) boilers. This paper summarizes the development process and application status of China’s large-scale CFB boilers, analyzes the characteristics and technical performance of the iconic units, and introduces solutions to the problems such as water wall wear and bottom ash cooling.

本文介绍了一种高含盐污水生产过热蒸汽的新型燃煤注汽锅炉的设计及应用。该锅炉采用自然循环汽包水动力技术代替传统的直流式蒸汽发生器，以采油污水为给水，为蒸汽辅助重力泄油（SAGD）技术提供高品质蒸汽/过热蒸汽，从而提高稠油产率。文中提出了一种优化的分段蒸发技术，进一步降低了锅炉净段工质的盐浓度，其盐段蒸发受热面布置于热负荷较低的锅炉尾部烟道中，以确保盐段受热面传热安全。采用循环流化床（CFB）燃烧方式及相应的污染物控制技术，使得炉内运行温度低、热流密度分布均匀、污染物排放量少。结合耐腐蚀实验结果及现场测试，给出了燃煤型循环流化床注汽锅炉的水质标准。工程运行实践表明，该新型注汽锅炉可用于油田采油污水的循环利用，锅炉热效率高于90%，排污率可控制在5.5%以内，蒸汽过热度可达30 K，稠油开采效率大大提升，SO₂、NO_x以及粉尘的污染物排放量可分别控制在20 ~ 90 mg/(N·m³)、30 ~ 90 mg/(N·m³)以及2 ~ 10 mg/(N·m³)范围内。

2018年，中国成为世界第二大液化天然气（LNG）进口国，但由于缺乏议价能力，进口成本居高不下。对2015年首次发布的上海LNG价格指数进行评估，对于加深对这些成本动态的理解至关重要。本文收集整理了自2015年7月1日上海石油天然气交易中心成立至2018年12月31日的LNG价格信息及其他国内外价格播报机构的LNG价格指数数据，采用计量经济学模型，评估了上海LNG价格指数的长期均衡和短期调节机制、对市场冲击的反应以及其对市场信息传递产生的先导-滞后效应。结果表明，上海LNG价格指数已表现出反映平均价格水平和市场变动的长期均衡和短期调整机制，但该指数的市场信息透明度和价格发现能力仍显不足。中国的LNG市场相对独立于其他天然气市场，并且中国的市场化改革正在进行中。预计SHPGX的LNG价格指数对市场参与者交易决策的影响，将随着中国LNG改革的进一步发展、天然气进入-退出机制的形成和天然气交易枢纽流动性的提高而增大。

本文采用自底向上的部门分析模型，并考虑未来经济增长速度、产业结构调整、能耗强度变化等因素，量化分析了山东省德州市二氧化碳（CO₂）峰值排放路径。本文分析了两种情景，即参考情景（BAU）和减排情景（CMS）。结果表明，参考情景下，终端能源消费总量在2030年达到峰值，大约2593万吨标煤，比2014年增加16%。减排情景下，终端能源消费峰值时间为2020年，为2347万吨标煤，比参考情景提前10年，峰值总量减少9%左右。从一次能源消费总量来看，到2030年，一次能源消费总量分别比2014年分别增加11％和3％。与此对应的是，参考情景下能源相关的CO₂排放在2025年达到峰值，排放总量为7000万吨，然后缓慢下降。而在减排情景下，峰值时间提前到2014年，CO₂排放6000万吨。因此，为尽早达到CO₂排放峰值，德州应采取积极的减排措施具体包括：调整经济产业结构、提高能效、限制煤炭消耗、采用更多的低碳或者零碳能源等。

硅基材料作为锂离子电池的负极材料，具有较高的理论容量，但在充放电过程中其体积变化很大。为了缓解硅基负极材料的体积膨胀问题，通过镁热还原技术制备了g-C₃N₄/Si纳米复合材料。众所周知，g-C₃N₄/Si纳米复合材料不仅可以提高电子传输能力，且可以改善材料的物理性能，以适应锂在锂化和脱锂过程中体积膨胀引起的应力和应变。在评估g-C₃N₄/Si复合电极时，g-C₃N₄/Si纳米复合材料的初始放电容量在0.1 A g-1时高达1033.3 mAh g-1，并且在400次循环后其可逆容量保持在548 mAh g-1。同时，在2.0 A g-1时具有218 mAh g-1的可逆比容量，展现出较高倍率性能。优异的储锂性能得益于独特的g-C₃N₄/Si纳米结构，与纯硅相比，它可以提高导电性，减少体积膨胀并加速锂离子的传输。

Shape-controlled Pt-Ni alloys usually offer an exceptional electrocatalytic activity toward the oxygen reduction reaction (ORR) of polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs), whose tricks lie in well-designed structures and surface morphologies. In this paper, a novel synthesis of truncated octahedral PtNi_3.5 alloy catalysts that consist of homogeneous Pt-Ni alloy cores enclosed by NiO-Pt double shells through thermally annealing defective heterogeneous PtNi_3.5 alloys is reported. By tracking the evolution of both compositions and morphologies, the outward segregation of both PtO_x and NiO are first observed in Pt-Ni alloys. It is speculated that the diffusion of low-coordination atoms results in the formation of an energetically favorable truncated octahedron while the outward segregation of oxides leads to the formation of NiO-Pt double shells. It is very attractive that after gently removing the NiO outer shell, the dealloyed truncated octahedral core-shell structure demonstrates a greatly enhanced ORR activity. The as-obtained truncated octahedral Pt_2.1Ni core-shell alloy presents a 3.4-folds mass-specific activity of that for unannealed sample, and its activity preserves 45.4% after 30000 potential cycles of accelerated degradation test (ADT). The peak power density of the dealloyed truncated octahedral Pt_2.1Ni core-shell alloy catalyst based membrane electrolyte assembly (MEA) reaches 679.8 mW/cm², increased by 138.4 mW/cm² relative to that based on commercial Pt/C.

本文针对汽油/正庚烷双燃料均质压燃（HCCI）发动机开展了实验与仿真研究，分析了燃料混合比例及可变气门正时策略对发动机燃烧过程及排放水平的作用机制。通过改变汽油比例（GF）（GF=0.1~0.5），以及进气门开启时刻从（IVO=-15°CA ATDC~35°CA ATDC），研究了缸压、放热的变化规律以及对HC和CO排放的影响。结果表明，增加GF和推迟IVO均使燃烧推迟并延长燃烧持续时间，同时会降低放热率峰值及最高平均燃烧温度，其中IVO对燃烧的影响较GF更为明显。HC、CO的排放量随着GF的降低，IVO的提前以及运行负荷的增加而降低

微型燃气轮机具有低碳排放、燃料适应性强等优点，广泛应用于小功率规模分布式供能系统。但其尾气余热利用不充分和发电效率低下的瓶颈问题限制了它的应用。此外，如何保证微型燃气轮机与电网之间的灵活切换也是分布式供能系统安全运行的一个关键问题。因此，为了为上述问题提供参考解决方案，本文对一台自主研制的30kW微型燃气轮机发电机组进行了实验研究。该微型燃气轮机样机由上海交通大学燃气轮机研究所微型燃气轮机研究团队设计，委托重庆涡轮机械有限公司生产制造完成，主要由单级离心压气机、向心透平、燃烧室、高速永磁发电机和控制系统等组成，可实现启动、点火、稳定运行、带负荷运行、并网和停机等功能。实验结果表明，自主研制的微型燃气轮机可在10000rpm~34000rpm的低转速范围内稳定运行，同时，由于燃烧室独特结构方案借鉴轴流式航空发动机燃烧室设计方法，在燃气轮机低转速工况下，燃烧室点火成功率达到98%，可实现宽范围稳定燃烧的性能。所设计的微型燃气轮机发电机组采用了创新型多状态柔性切换控制系统，实现了从启动电机到发电机以及从并网到离网的高效灵活切换，降低了故障发生率。该研究成果可为我国掌握微型燃气轮机自主知识产权体系，逐步实现微型燃气轮机产业化以及突破发达国家技术垄断提供理论借鉴和实验支撑。

针对传统供能系统分散规划、分散设计、独立运行、各子系统之间非线性耦合日益突出等缺点，采用综合能源系统对多种能源的生产、输运、存储和消耗进行协调优化，提高能源和基础设施利用率，促进可再生能源消纳，确保能源供应可靠性。本文研究了电-气综合能源系统的数学模型及其状态估计方法。首先，提出了一种考虑测量方程与状态变量间非线性关系的性能仿真模型。然后，建立了多能源子系统耦合节点的状态一致性方程和约束条件，并将约束条件松弛到目标函数中，实现综合能源系统状态估计求解过程解耦。最后，结合同步交替方向乘子方法，构建了能有效估计综合能源系统状态的分布式求解框架。通过一个电-气综合能源系统的仿真模型验证了本文提出的状态估计方法的有效性和准确性。结果表明，估计的电压幅值和节点压力的平均相对误差仅为0.0132%和0.0864%，远低于拉格朗日松弛法。此外，与集中式估计方法相比，该方法节省了5.42s的计算时间。本文方法能为综合能源系统能量分配和利用决策提供更加准确、高效的运行状态估计支持。

燃气轮机是重要的发电设备之一，其安全性和可靠性要求越来越高。随着大量可再生能源接入电网，燃气轮机在维护整个电网稳定起重要作用，参与负荷深度调峰以满足动态变化的用户需求，故其工况高度不稳定。设备启停和负荷波动是影响燃气轮机运行状态的主要因素。因此，仿真和分析燃机在不稳定工况下的动态特性，对于改进设备设计、运行和维护具有重要意义。然而，传统基于机理微分方程的动态仿真方法难以处理实际运行工况中的不确定性和噪声。尽管数据驱动建模方法在一定程度上可以缓解这一问题，但在数据不足的情况下也难以准确仿真。为解决这一问题，本文提出了一种新的迁移学习框架，将机理微分方程域的知识迁移到实际运行域，以弥补数据的不足。在机理微分方程的基础上，建立包含各类信号的强动态运行数据集，构建并训练结合编码器和解码器结构基于特征相似度的迁移学习模型，实现特征自适应知识迁移。与基准模型相比，所提出的方法仿真精度显著提高了24.6%，预测误差降低了63.6%。与其他经典转移学习模式相比,提出的方法能最好地模拟现场的燃机动态变工况过程。通过进行迁移学习模型的超参数分析,证明所提出的方法能够自适应地平衡从机理方程到实际运行的知识迁移权重。

This paper proposes a design of control and estimation strategy for induction motor based on the variable structure approach. It describes a coupling of sliding mode direct torque control (DTC) with sliding mode flux and speed observer. This algorithm uses direct torque control basics and the sliding mode approach. A robust electromagnetic torque and flux controllers are designed to overcome the conventional SVM-DTC drawbacks and to ensure fast response and full reference tracking with desired dynamic behavior and low ripple level. The sliding mode controller is used to generate reference voltages in stationary frame and give them to the controlled motor after modulation by a space vector modulation (SVM) inverter. The second aim of this paper is to design a sliding mode speed/flux observer which can improve the control performances by using a sensorless algorithm to get an accurate estimation, and consequently, increase the reliability of the system and decrease the cost of using sensors. The effectiveness of the whole composed control algorithm is investigated in different robustness tests with simulation using Matlab/Simulink and verified by real time experimental implementation based on dS pace 1104 board.

Concentrating solar power (CSP) is considered as a comparatively economical, more efficient, and large capacity type of renewable energy technology. However, CSP generation is found restricted only to high solar radiation belt and installed where high direct normal irradiance is available. This paper examines the viability of the adoption of the CSP system in a low sun belt region with a lower direct normal irradiance (DNI). Various critical analyses and plant economics have been evaluated with a lesser DNI state. The obtained results out of the designed system, subjected to low DNI are not found below par, but comparable to some extent with the performance results of such CSP plants at a higher DNI. The analysis indicates that incorporation of the thermal energy storage reduces the levelized cost of energy (LCOE) and augments the plant capacity factor. The capacity factor, the plant efficiency, and the LCOE are found to be 32.50%, 17.56%, and 0.1952 $/kWh, respectively.

本文建立了一个热发电系统的热力学和经济性综合模型，预测和比较例如采用传统和新型集热管的槽式热发电系统的性能。仿真结果表明，与传统集热管相比，采用新型集热管的发电系统具有更优越的热力学和经济性能。当集热场出口温度为550℃，位于凤凰城、塞维利亚和托托河采用新型集热管的热发电站的年发电量分别提高了8.5%、10.5%和14.4%，单位电力成本分别降低了6.9%、8.5%和11.6%。在凤凰城，通过采用新型集热管，发电站的最佳运行温度从500℃提高到560℃。此外，还对集热管热损失、涂层的吸收率和熔盐防凝温度进行了敏感性研究，以分析集热管性能对电站性能影响的一般规律。结果表明，低热损集热管与低熔点熔盐配置是改善太阳能热发电站综合性能的有效措施。

太阳和外太空分别是地球的终极热源和冷源，在可再生能源利用方面具有重要潜力。本文针对太阳能光热转换和天空辐射制冷耦合利用，提出并设计了一种光谱选择性表面，该表面是通过在太阳能吸收涂层上覆盖一层聚二甲基硅氧烷涂层形成的。光学仿真表明设计的光谱选择性表面具有很高的太阳吸收率，吸收率为0.92；同时该表面在中红外波段选择性高发射，在大气窗口的平均发射率为0.84。此外，热分析预测表明，设计的光谱选择性表面在白天可以被加热到比环境温度高79.1ºC，而在夜间可以被动冷却至比环境温度低约10 ºC，该结果表明设计的光谱选择性表面具有耦合太阳能光热转换和天空辐射制冷的潜力。

干热岩作为一种新型地热资源，在中国有着广阔的应用前景。通过假设共和盆地干热岩热电站应用场景，本文对两种适用的底部循环进行了对比。基于干热岩资源的产热特性，分别开展了一种Kalina循环与7个不同浓度氨水工质、三种ORC循环与9个环保型有机工质组合的仿真研究。结果显示，当氨水工质浓度为82%时，Kalina循环的净发电量可以达到最大；而对于ORC循环中的有机工质，超临界膨胀有利于湿工质提升净发电量，饱和膨胀则是干工质提升发电能力的最佳选择。进一步，采用干工质进行饱和膨胀的ORC循环净发电量整体优于其他工质和膨胀方式组合的净发电量，且显著高于测试的所有Kalina循环组合发电能力。因而，在共和盆地干热岩产热特性下，推荐采用干工质进行饱和膨胀的ORC循环，以实现最大的净发电量。

本文建立了基于热成像图像数据分析的定量的建筑物能量泄漏模型。 对于澳门大学横琴校区建筑物的门，窗和墙壁四个季节全天候的内部和外部表面两面的红外热像图均进行了测量。 基于就不同的局部瞬时内外表面温差和复合层多孔介质的传导模型获得基础单元的动态热流。基于建筑单元体的类型，朝向，和季节计算了对应的能量指数。 并根据不同季节空调系统的制冷和热泵循环的系统能源效率转换成对应的电能损失。 基于对应电表的电能消耗量，该模型得到了实际系统的验证。对应的春夏秋冬四季的热能计算误差别约为14.7％，12.8％，12.4％和15.8％。 夏季和冬季的电能计算误差分别为13.4％和5.4％。虽然冬季的热能泄漏量比夏天大，但是由于空调系统热泵循环的效率高过制冷循环，夏季的电量消耗远大于冬季。本单元体分解的热成像图像数据分析能量计算模型有望为实际的建筑能量泄漏提供一个实用可行的工具。