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《工程前沿(第9卷)(大幅提高热电联产系统效率的途径)》内容简介：“工程前沿”研讨会正是在这种国内外发展的大背景下，由中国工程院和国家自然科学基金委员会联合发起、组织的。中国工程院是我国工程科技界的最高荣誉性、咨询性学术机构，有710多位院士，整个工作的重点和主体是院士。院士们作为我国一千多万名工程科技人员的杰出代表，作为新生产力的重要创造者和新兴产业的积极开拓者，他们以国家振兴为己任，在把握国家科学和工程技术发展方向，参与国家重大建设项目的决策咨询和培养年轻科技人才等诸多方面积极工作，成效显著。国家自然科学基金委员会是管理国家自然科学基金的国务院直属事业单位，主要任务是根据国家发展科学技术的方针、政策和规划，按照与社会主义市场经济体制相适应的自然科学基金制运作方式，运用国家财政投入的自然科学基金，资助自然科学基础研究和部分应用研究，发现和培养科技人才，发挥自然科学基金的导向和协调作用，促进科学技术进步和经济、社会发展。
探索高效能源转换的未来：热电联产系统效率提升的工程前沿 在能源日益紧张、环境挑战日益严峻的今天，如何最大化能源利用效率，实现可持续发展，已成为全球共同关注的焦点。热电联产（Combined Heat and Power, CHP），作为一种能够同时生产电能和热能的先进能源技术，以其高效率、低排放的独特优势，正扮演着越来越重要的角色。然而，尽管热电联产系统已得到广泛应用，其效率的进一步提升空间依然巨大。 本书将深入探讨大幅提高热电联产系统效率的途径，聚焦于工程技术的前沿探索和创新实践。我们并非重复介绍热电联产的基本原理或现有技术，而是将目光投向那些可能引领下一代热电联产系统变革的关键技术和策略。本书旨在为工程技术人员、研究学者以及对能源效率提升感兴趣的读者，提供一个全面、深入且富有启发性的视角。 本书内容将围绕以下几个核心方向展开，每一部分都力求挖掘前沿性和突破性： 一、先进热力循环与集成优化： 超临界和超超临界技术在热电联产中的应用潜力： 探讨如何将燃煤、燃气等发电领域已经成熟的超临界及超超临界技术，巧妙地应用于热电联产系统中，以显著提高蒸汽参数，从而提升整体发电效率。我们将分析其技术挑战、经济可行性以及在不同应用场景下的适用性。 多联产（Polygeneration）的系统集成与效率提升： 超越传统的“热电联产”，研究如何通过集成制冷、海水淡化、生物燃料生产等多种能源生产过程，构建更复杂的“多联产”系统。重点分析这种集成化带来的整体能源利用效率的飞跃，以及在系统设计、控制和运行方面的创新思路。 废热梯级利用与热回收技术的深度挖掘： 深入研究现有热电联产系统中产生的各类废热（如烟气余热、冷却水余热、工艺余热等），探讨如何通过更先进的换热技术（如微通道换热器、吸收式换热器、热管技术等）和多级热回收机制，将这些低品位热能转化为有用的能量，最大化能量的利用闭环。 二、新型能源转换技术与材料的融合： 先进材料在提高热力循环效率中的作用： 关注高温合金、陶瓷材料、复合材料等在提高锅炉、汽轮机等关键设备运行温度和耐压能力方面的突破，以及这些材料的研发进展如何直接转化为热电联产效率的提升。 新兴能量转换技术的引入与耦合： 探讨如斯特林发动机、有机朗肯循环（ORC）、热电材料（Thermoelectric Generators, TEGs）等新兴能量转换技术，如何在现有热电联产系统基础上进行耦合或作为补充，以利用无法通过传统方式有效利用的余热，实现效率的多元化提升。我们将深入分析这些技术的性能特点、集成难点以及未来发展趋势。 燃料电池与热电联产的协同效应： 研究将燃料电池技术（如固体氧化物燃料电池SOFC）与传统热电联产系统进行集成，利用燃料电池的高效电能转换特性，以及其高温运行产生的余热为热电联产系统供热，从而实现整体效率的显著提高。 三、智能化控制与运行优化： 基于大数据和人工智能的预测性维护与运行优化： 探讨如何利用先进的传感器技术、大数据分析平台和人工智能算法（如机器学习、深度学习），对热电联产系统的运行状态进行实时监测、故障预测和智能诊断。通过优化设备运行参数、调整负荷分配、提前预防故障，实现系统运行效率的最大化和稳定性。 动态负荷响应与电热耦合优化控制： 针对电力市场波动和区域供热需求变化，研究更精细化的动态负荷响应策略。如何通过先进的控制算法，实现电能和热能生产的灵活耦合，在保证用户需求的前提下，最大化系统在不同工况下的综合效率。 数字孪生技术在热电联产系统中的应用： 探索利用数字孪生技术，构建热电联产系统的虚拟模型，实现系统运行的实时模拟、性能评估和优化策略验证。这有助于在实际运行前发现潜在问题，优化设计方案，并为操作人员提供更直观的培训和决策支持。 四、环境友好型燃料与低碳化路径： 生物质、氢能等低碳燃料在热电联产中的应用前景： 深入研究利用生物质、氢气等清洁能源作为热电联产系统的燃料，不仅能提高能源利用效率，更能显著减少碳排放。我们将分析不同低碳燃料的技术成熟度、经济性以及在系统集成中的挑战。 碳捕获、利用与封存（CCUS）技术与热电联产的结合： 探讨如何在热电联产过程中集成CCUS技术，以进一步降低碳排放，实现近零排放甚至负排放。分析CCUS技术对系统整体效率的影响以及潜在的协同效应。 本书的出版，旨在集结当前工程技术领域在热电联产效率提升方面的最新研究成果和最具前景的创新方向。我们鼓励读者在阅读过程中，能够跳出固有的思维模式，积极思考这些前沿技术如何相互融合，如何克服工程实践中的挑战，最终推动热电联产技术迈向更高的效率和更可持续的发展。这本书不仅是一份技术指南，更是一份对未来能源解决方案的深度探索，期待能为建设更清洁、更高效的能源未来贡献力量。
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