二氧化碳储能是一种新型长时大规模物理储能技术，兼具效率高、功率容量解耦、地理不受限、低碳安全等特点。本文首次公开了针对一套百千瓦级跨临界二氧化碳储能系统的实验，针对实验所涉及的理论基础、设计关键点、系统搭建和测试开展了研究。实验结果表明，某一典型实验工况下系统储能效率、热利用效率和储能密度分别达到46.1%、86.2% 和0.40 kWh/m³。由于模型理想化和实际设备性能制约，实际储能效率低于理想理论值67.2%。考虑实验客观性不足，进一步放大系统规模、增大总压比、提高蓄热温度将是系统的重要优化方向。本研究可为二氧化碳储能的理论和应用研究提供一定参考。

高压储罐放气过程中的压力变化会导致透平显著偏离设计工况，降低储能系统效率。针对这一问题，本文提出了一种新型恒压释能压缩CO₂ 储能系统，利用CO₂ 在拟临界区的物性畸变特性，通过回收系统内部低品位能量加热高压储罐，补偿因工质流出导致的压力下降，从而实现恒压释能。基于热力学分析和多目标优化，系统最优储能效率和储能密度分别为66.11% 和0.29 kW·h·m⁻³。建立适用于加热条件下定容恒压释能的高压储罐以及主要部件的动态模型开展动态特性研究，结果表明在拟临界点附近区域，小幅升温即可维持高压储罐恒压，而远离拟临界点后，继续加热维持恒压效果减弱，系统输出功率大幅降低，系统动态运行储能效率为47.96%。

利用无机相变材料高过冷度特性，配合外部触发结晶实现可控放热，具有长时存储相态稳定、对外热损小和放热快速可控的优点，在用于建筑供暖等领域表现出独特优势。本文以三水合乙酸钠(SAT) 为基底PCM，羧甲基纤维素钠(CMC) 为增稠剂，制备了熔点为57°C，常温下能稳定过冷的SAT/CMC 复合相变材料。开展了实验分析了深过冷状态下复合PCM 电控触发结晶的动态特性，材料在触发结晶后5 s 内温度可升至相变平衡温度56°C，实现潜热的快速按需高品位释放。基于Mixture-Lee模型建立了过冷态相变材料可控结晶放热数学模型，实验验证了模型准确性，并模拟探讨了不同过冷度下的结晶特性。结果表明，过冷度增强了相变驱动力，显著影响PCM 触发结晶后的可用热能和对外放热速率，同时显著提升结晶速率；对流边界条件下，放热初期高过冷度工况下(ΔT=27°C) 的瞬态放热速率较低过冷度工况(ΔT=12°C) 大幅提升，1000 s 内总放热量较之提升约46%，但同时也会牺牲更多自身潜热来补偿PCM 回温至平衡凝固点所需能量。研究为基于PCM 过冷储热和可控结晶放热的长时高效储热技术的应用提供理论参考。

燃煤发电产生的氮氧化物(NO_x) 对环境有极大危害。选择性催化还原脱硝技术(SCR) 有效降低了燃煤机组NO_x排放量。但在频繁的变负荷过程中SCR 系统喷氨量难以精准控制，导致NO_x 排放量波动较大。本文建立了燃煤机组热力系统动态仿真模型和SCR 系统模型，对变负荷过程中的脱硝性能进行分析。研究发现在燃煤机组升负荷过程中NO_x 排放量低于45 mg·m⁻³ 的设定值，平均排放浓度为42.124 mg·m⁻³；而在降负荷过程中NO_x 排放量高于设定值，为52.536 mg·m⁻³，但NH3 逃逸量明显低于升负荷过程。本文研究表明，瞬态过程中SCR 催化剂层蓄氨效应导致NO_x 还原反应的速度与烟气的传热传质速度存在差异，从而导致变负荷过程中脱硝性能不稳定，研究成果为SCR 系统喷氨控制逻辑优化提供了理论基础。

本文针对2∼5 K 温区热力学温度测量装置中冷源存在温度波动和温度传递不均匀的特性，围绕温度控制开展了热连接的结构参数和安装方式的仿真和实验研究。基于响应面法的仿真结果表明，热连接的最佳结构参数为36 mm×50 mm×12 mm (长× 宽× 厚)，实验结果发现该结构可将温度波动从氦池的2.000 mK 衰减到三级法兰的0.630 mK，波动衰减率为68.50%，温度仅从氦池的1.5690 K 上升到三级法兰1.5734 K，仅0.30%，几乎不影响冷量的传递；热连接最佳安装方式是安装点与法兰接触点尽可能靠近法兰中心，实现法兰温度的均匀性分布。