近日,国家能源局发布第六批能源领域首台(套)重大技术装备清单,能动学院参与的3项成果成功入选,涵盖煤电机组绿氢掺烧、燃机发电智能自主运行控制、混联制氢系统等方向,这是学院在能源动力领域重大技术装备研发方面的持续积累和贡献。
一、1000MW煤电机组宽负荷大比例绿氢掺烧灵活调峰成套装备

“1000MW煤电机组宽负荷大比例绿氢掺烧灵活调峰成套装备”依托内蒙古华电腾格里"沙戈荒"能源基地推进工程应用,由中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司牵头,西安交通大学作为核心研制单位之一,能动学院刘银河教授团队承担煤粉掺氢燃烧机理研究与掺氢燃烧技术联合研发任务。
团队通过机理实验、kW级小试、MW级半工业化平台试验的多尺度试验体系,结合实炉数值仿真,系统开展煤粉掺氢燃烧性能预测研究;开发了掺氢基元燃烧器,依托西安热工研究院4MW煤粉燃烧试验平台,完成了四角切圆煤粉掺氢燃烧半工业化试验。试验覆盖2个典型煤种、50余个工况,掌握了不同掺氢位置、掺氢比例及负荷条件下的燃烧稳定性、燃料燃尽性与污染物排放特性,形成了氢气用于冷炉点火和低负荷稳燃的技术路径。试验全过程未发生氢气泄漏,氢气投入与退出灵活、调节性能稳定,成果可为百万千瓦级煤电机组规模化绿氢掺烧系统设计与安全高效灵活运行提供关键技术支撑。
二、燃机发电智能自主运行控制系统

由西安交通大学联合西安热工研究院、华能华东分公司及华能上海燃机电厂共同研制的“燃机发电智能自主运行控制系统”于2025年11月在华能上海燃机电厂2号机组完成首台套示范,在国内首次实现了燃机从启动、并网、负荷调节到停机的全过程智能自主控制。

该系统采用全国产智能控制架构和无人干预智能自主控制技术,突破了联合循环异构工控平台自主智能控制架构、多时间尺度融合趋势预警、全模式覆盖智能诊断及闭环安全控制等关键技术难题。通过自动采集机组运行数据、精准研判设备状态、提前预测运行趋势并主动调整控制策略,系统能够有效降低人工操作引入的误差与风险,具有重要的工程应用价值和推广前景。系统成功投运后,获得央视新闻频道CCTV-13《新闻直播间》和《晚间新闻》的相继报道,标志着我国火力发电技术在由传统人工监控向智能自主运行转变的进程中取得重要突破,推动传统能源产业向数字化、智能化转型。
西安交通大学严俊杰团队为全工况智能诊断与根因溯源系统开发、智能闭环安全控制系统示范应用提供了关键技术支持。在智能诊断方面,构建了融合逻辑规则、相似度匹配、特征空间聚类及知识强化学习推理的三重诊断模型,实现了燃机、汽机及主辅系统全模式覆盖的智能诊断与故障根因精准定位。在闭环控制方面,开发了多级触发判定机制、规则引擎匹配算法及多场景约束校核模块,形成了具备安全边界自校验能力的闭环控制策略,支撑机组实现从启动、并网、自动发电控制到停机的全过程自主控制。
三、五兆瓦碱性—质子交换膜混联制氢系统

该成果依托国家重点研发计划氢能技术专项“十兆瓦级碱性-子交换膜混合制氢系统关键技术与示范”项目,标志着我国在宽功率波动可再生能源制氢领域取得重大突破。该混联制氢系统将碱性电解系统与质子交换膜电解系统耦合,兼具碱性低成本、大规模与质子交换膜电解快响应、宽负荷的优势。系统实测直流能耗低至4.0 kWh/Nm3,运行范围达16%-160%,20%至150%功率爬坡仅需10秒,综合性能国际领先。

“五兆瓦碱性—质子交换膜混联制氢系统”由嘉庚创新实验室牵头研制,西安交通大学作为核心研制单位之一,由能动学院屈治国教授团队承担系统气液两相传输与调控研究任务。屈治国团队自主构建了气-液-热-电多尺度耦合性能预测模型,实现兆瓦级混联系统电压、温度、氧中氢、氢中氧等关键参数的实时精准预测,模型预测参数最大偏差仅7.2%,较传统方法降低5%以上,单次状态变化动态仿真计算时间由小时级压缩至5秒内。同时,团队提出了基于预测的超前调控策略,实现在20%~150% 功率范围内系统氢氧分离器压力差控制精度由0.03 bar提高至0.01 bar,并建立电流-流量-压力安全运行窗口,消除了直连电解中氧中氢超标的安全隐患,助力混联制氢系统在宽范围高效运行。
该系统已在国家能源集团氢能科技有限责任公司宁东可再生氢碳减排示范区清水营制氢站完成建设投产,国家能源集团氢能科技有限责任公司为主体用户单位、国华(宁夏)新能源有限公司为共同用户单位。目前,该系统正向30兆瓦级工程化示范推广,为我国新能源消纳和绿氢规模化发展提供重要装备支撑。