正仲氢转化是氢液化系统不可缺少的关键过程。总结了国内外正仲氢转化实验研究进展，综合比较了各种正仲氢转化方案的优缺点，分析了铁的氢氧化物及氧化物催化剂和负载型镍基催化剂等典型正仲氢催化剂在活化方法与催化效率上的差异，进一步总结了各类正仲氢浓度测量方法及其原理。在正仲氢转化催化剂的选择方面，文献结论表明负载型镍基催化剂催化效率较高，但综合考虑催化剂制备、活化、失活以及液化器工作需求后，铁的氢氧化物以及氧化物催化剂仍是面向应用的主流催化剂选择。在正仲氢组分测量方法中，相对于光谱法、声速测量、核磁共振、焓值测量等方法，基于热导法的正仲氢浓度测量方法在精度、响应速度、经济性、可操作性等方面具有综合优势，可作为仲氢浓度测量的首选方案。大型氢液化装置朝着更高效、更紧凑、更可靠的方向发展，连续转化是未来氢液化流程中正仲氢转化的主流方案。然而，目前国内对正仲氢连续转化的研究大多停留在概念分析和工艺应用上，缺乏低温工况下氢气转化、流动与传热数据，缺少相关高精度关联式。基于正仲氢连续催化转化与冷却降温的低温工况实测数据，开发氢换热器的传热、压降和转化高精度关联式，实现正仲氢连续催化转化式换热器的精准设计将是未来亟待开展的工作。

针对蛇优化算法初始化种群的随机性、跳出局部最优能力有限等问题，提出一种基于粒子信息传递策略的改进蛇优化算法(Improved Particles Transmit Information Snake Optimization, IPTISO)。通过采用一种在产蛋环节不同搜索阶段对最差个体设计不同位置更新策略，平衡算法的全局搜索能力和局部搜索能力并在初始化阶段引入Circle 混沌映射提高种群的多样性；同时，在战斗和交配阶段引入一种信息素诱导方法改变个体特性。利用上述改进方法并引入绿证–碳交易机制对1 座光热电站和10 台火电机组的电力系统进行求解，并对多种调度场景展开分析以及与其他经典算法进行比较。结果表明：与其他算法相比，采用IPTISO 算法求解该类问题能够获得最优经济和环保的调度方案，从而为电力系统优化调度问题提供一种新的求解思路。

多能联产系统在提高能源利用率、增强系统灵活性以及为终端用户整合多种能源方面至关重要。本文提出了一种大规模、跨季节、跨区域的基于二氧化碳(CO₂) 的冷热电燃料联产系统，建立了系统热力学模型，研究了CO₂ 质量流量系数、内部余热、压缩/膨胀级数、间冷器出口温度等参数对系统性能的影响。结果表明，随着二氧化碳储能模块CO₂ 质量流量与直接空气碳捕集模块捕集的CO₂ 质量流量之比从200 增大至600，系统能量利用因子从75% 提升至85%。当膨胀级数为3、4、5、6、8、10、11、13 和15 时，系统开始在较大的压缩级数上产生冷能。当压缩/膨胀级数为(14，5) 时，系统能量利用因子达到最大值105%。电–电往返效率和系统能量利用因子最优分别为70% 和105%。

提出了一种集成化学链制氢、熔融碳酸盐燃料电池和有机朗肯循环(CLHG-MCFC-ORC) 的冷热电联产系统，以甲烷为燃料，利用化学链制取的氢气驱动熔融碳酸盐燃料电池发电，电池余热驱动有机朗肯循环、双效溴化锂吸收式制冷循环和供热子系统实现能量的梯级利用，提高能量利用效率。研究分析了关键参数对系统性能的影响，并采用热力学第一定律和热力学第二定律对系统性能进行评价。研究结果表明：在额定工况下，新系统能量效率为67.66%，㶲效率为50.47%，与相同条件下未集成化学链制氢子系统的MCFC-ORC 冷热电联产参考系统相比，新系统能量效率提升了2.44%，㶲效率提升0.65%，电池效率提升了1.58%。

为解决大量闲置油气井弃置和油田绿电消纳难题，创新性提出利用闲置油气井井筒作为压缩空气储能系统储气装置。为揭示空气受重力和地层温度耦合作用下闲置油气井在不同运行压力区间和注/采流量下的热力学性能变化规律，建立了闲置油气井热力学模型和㶲模型，开展7” 井筒闲置油气井温压场分布特征和不同工况下㶲效率、储能量研究。结果表明：单次注采模拟中，井深200 m 内温度变化较大，200∼3000 m 温度变化量随井深递增，井口压力与井内空气压力梯度呈正相关；定注/采流量下，相比同等水容积的常规钢罐储气装置，井筒㶲效率最高，且在100.25% 附近波动，储能量为常规钢罐储气装置的1.4 倍以上；定运行压力区间下，优选出㶲效率趋近100% 的注、采流量搭配曲线。