祝贺Control optimization to achieve energy-efficient operation of the air separation unit in oxy-fuel combustion power plants（通过控制优化以实现富氧燃烧电厂中的节能空分装置）被国际能源领域知名期刊Energy（IF: 4.52）接收。赵海波老师为通讯作者，2016年博士毕业生金波（现为湖南大学讲师）为第一作者。

关于富氧燃烧电厂及空分装置研究属于本课题组能源-经济-环境分析和评价的大方向。课题组对富氧燃烧过程模拟和热经济学分析评价方面做了很系统的工作。深冷空分装置（ASU）被认为是目前富氧燃烧电厂中可行的经济制氧方法，但是这种方法会导致的显著的能量补偿和提高经济成本。在动态过程中实时优化系统操作（如流量变化，氧气产品纯度变化和灵活操作）可实现显著的节能。在这项工作中，首先通过结合稳态和动态过程模拟，系统过程如图1。接下来，为控制策略和操作的优化确定内部控制结构（层和环）的控制能量补偿和成本。前馈反馈控制结构和ASU控制策略分别适用于ASU调节和灵活操作，它们在所研究的操作场合中实现了更高效的热力学性能。层和环路等控制结构在能量利用方面发挥着不同作用，并需要合理的调节来优化能量利用。

图1：具有前馈反馈控制结构的ASU的动态模型

图2列出了前馈反馈控制和反馈控制在三种运行情况下的能耗。第一种方式比后面几种消耗的能量更少。

图2：不同操作方法和系统的比较

利用动态火用方法实施控制优化，实现电厂的节能运行。ASU控制策略是一种更合适的策略，因为其能耗低于LOX跟随控制策略的能耗。而且在灵敏度变化因子中，氧浓度变化的影响是最大的（图3）。为了保持稳定和安全的运行，控制系统的能量损失是必不可少的，控制系统中不同的内部控制结构（层和环路）表现出不同的能量性能。用前馈-反馈控制来研究ASU系统，是因为它实现了节能运行。总之，这项研究为工程师和其他应用程序提供了一个很有用的信息，即通过控制优化实现理想的操作。

图4：在氧浓度变化过程中，ASU的动态火用特性：（a）燃料火用，（b）产品火用，（c）火用损失和（d）火用效率。

本研究受到国家重点研发计划国家重点研发计划(2016YFB0600801)，国家自然科学基金(51390494，51522603)，中央高校基本科研专项资金(531107050907)的支持。

相关的研究还包括：

1. Bo Jin, Haibo Zhao*, Chuguang Zheng, Zhiwu Liang. Dynamic exergy method for evaluating the control and operation of oxy-combustion boiler island systems. Envornmental Science & Technology, 2017, 51(1): 725–732.

2. Bo Jin, Haibo Zhao*, Chu guang Zheng. Dynamic exergy method and its application for CO 2, compression and purification unit in oxy-combustion power plants [J]. Chemical Engineering Science, 2016, 144(1-2):336-345.

3. Bo Jin, Haibo Zhao*, Chuguang Zheng. Plantwide control and operating strategy for air separation unit in oxy-combustion power plants. Energy Conversion and Management, 2015, 106: 782-792.

4. Bo Jin, Zhao, Haibo Zhao*, Chun Zou, Chuguang Zheng. Comprehensive investigation of process characteristics for oxy-steam combustion power plants.Energy Conversion And Management Volume: 99 Pages: 92-101.

5. Bo Jin, Haibo Zhao*, Chuguang Zheng. Optimization and control for CO2 compression and purification unit in oxy-combustion power plant. Energy, 2015, 83: 416-430.