考虑氢负荷响应的化工园区电-氢耦合系统协同优化调度

为解决新能源大规模发展下日益严重的弃风弃光现象，中国很多城市及园区开始广泛使用电解水制氢作为消纳新能源的一种有效途径，随之产生了越来越多的电-氢耦合系统，本文以化工园区为例，提出了考虑氢负荷响应的园区级电-氢耦合系统协同优化调度方法。首先，以实际绿氢绿氨工业园区为基础，提出了典型园区级电-氢耦合系统架构，并从系统的源-网-荷-储各角度建立了包括煤制氢、电解水制氢、储氢罐、氢制氨、氢燃料发电机与输氢管网的化工园区电-氢耦合系统模型。其次，以实现园区整体效益最大为目标，并在目标函数中加入弃风弃光惩罚项，同时考虑氢负荷的需求侧响应，使氢制氨作为园区内可灵活调节的资源，基于此进行化工园区电-氢耦合系统协同优化调度。为验证本文所提出优化调度方法的经济性及优越性，对比分析了3种不同运行场景下的优化调度结果。结果表明，电解槽与氢燃料发电机通过跟踪园区内的电源与电负荷的变化情况，实时调整自身出力功率，在保证园区电量平衡的前提下减少与外界的电力交易，减少园区购电成本与弃风弃光，同时，考虑氢制氨的需求侧响应可以在保证经济效益的前提下，进一步减少弃风弃光、降低园区整体运行成本。     

计及消纳责任权重的区域综合能源系统运行优化研究北大核心

在“2030碳达峰、2060碳中和”双碳目标的政策背景下,社会进一步推动可再生能源电力消纳责任权重的实行。作为可以有效支撑清洁低碳能源体系的区域综合系统,需要在考虑可再生能源电力消纳责任权重情况下保证系统经济低碳运行。结合绿色证书交易机制,提出了一种计及可再生能源电力消纳责任权重的区域综合能源系统运行优化模型。以系统总收益最大化为目标,综合考虑可再生能源消纳责任权重、绿色证书交易、碳排放等因素,构建了包含电、热、冷负荷的区域综合能源系统运行优化模型。通过设置不同场景进行算例分析,结果表明考虑了可再生能源电力消纳责任权重和绿证交易的区域综合能源系统优化模型可有效提高系统总收益且兼顾了环境效益,为系统的经济低碳运行提供了有效借鉴。     

电解水制氢技术及其催化剂研究进展

随着社会经济的发展，能源和环境问题日益受到人们的广泛关注。氢能因其能量密度高、绿色无污染、储量丰富、应用广泛等优点，被认为是21世纪理想的清洁能源。电解水制氢是一种清洁的生产技术，在“双碳”的背景下得到蓬勃发展，其关键挑战在于开发高性能的析氢反应（HER）电催化剂，以降低水分解的过电势。详细介绍了目前主流的电解水制氢技术，分析了各技术的自身特性和优劣势，重点总结概括了HER催化剂的研究进展，最后对电解水制氢技术及其催化剂的发展方向进行了展望。     

考虑富氧燃烧的综合能源系统低碳优化可行性研究

综合能源系统（IES）因其能源利用率高和多能源互补特性而被广泛认为是减少碳排放、提高可再生能源消纳的有效途径。将富氧燃烧技术引入IES，构建了考虑富氧燃烧空分系统和多能互补的IES优化调度模型。首先，通过研究富氧燃烧电厂的运行原理及其能量时移特性建立了富氧燃烧电厂模型。其次，将碳捕集装置（CCS）与IES进行耦合，并在富氧燃烧装置（OECP）与电转气装置（P2G）之间建立合作机制，减小IES运行成本，最大程度降低碳排放，促进可再生能源全消纳，提高能源利用率，保证在负荷高峰期较好的富氧燃烧效果和较高的碳捕集水平。最后，仿真分析证明传统电厂引入富氧燃烧技术及多能互补合作机制可以明显降低碳排放量，促进可再生能源的消纳和利用。     

考虑可再生能源消纳的建筑综合能源系统日前经济调度模型

“双碳”战略目标下，随着以新能源为主体的新型电力系统与分布式智能电网建设的不断推进，具有随机性特点的可再生能源发电大规模并网消纳问题日益凸显。本文面向建筑综合能源系统提出一种日前经济调度模型，旨在利用其多元化负荷需求与灵活性调节的特点，在满足用能需求与电网交互的基础上最大程度实现可再生能源的就地消纳。首先，根据建筑能耗特性，通过配置地源热泵等具有高能效比的电制热设备来解耦热电联产“以热定电”的运行模式、并引入含有蓄电池和储热罐的混合储能装置来进一步增强系统调节能力。然后，考虑供需平衡、设备出力、储能运行、联络线交换功率等约束条件，以含有机组启停、弃风弃光损失等费用在内的总运行成本最小为目标函数，建立日前经济调度模型，并调用CPLEX求解该混合整数线性规划问题。最后，根据设置的不同场景，以系统运行成本、能源利用率和可再生能源消纳能力为评价指标进行算例仿真。仿真结果表明：相较于传统的热电分供模式，设置地源热泵和混合储能系统的综合能源系统可以降低约50%的运行成本，能够提高近50%的能源利用率，且可以完全消纳可再生能源，并随着能量转换装置能效比的提升能够进一步的降低运行成本，具有较好的可操作性与社会经济效益。     

碳中和背景下先进制氢原理与技术研究进展

在全球大力倡导"碳中和"的背景下,发展高能效、低成本、零排放的先进可再生能源电解制氢技术将成为实现"碳中和"的关键.然而,当前化石能源制氢技术仍处于主流地位,具有成本低的优势,但存在固有的碳排放,而利用可再生能源电解水制氢则被认为是未来氢能的技术路线,近年来,主流的碱性电解制氢技术发展迅速,有望在可再生能源价格持续下降...     

计及电动汽车充电与可再生能源协同调度的负荷特性分析

电动汽车与可再生能源的协同调度是促进可再生能源消纳、平抑可再生能源并网带来的波动、减少电动汽车无序充电对电网影响的有效手段。本文以降低光伏发电入网后电网的净负荷波动为目标,建立电动汽车与光伏发电协同调度的数学模型。同时,针对现有的研究缺乏对电动汽车有序充电后的电网和电动汽车负荷特性进行定量分析的问题,提出特性评价指标,用于定量分析电动汽车响应调度后电网的负荷特性,并评估协同调度的效果和影响。最后,采用天津市某区域的数据进行仿真分析,结果表明,本文所提出的协同调度模型在不同光伏渗透率下均能有效地平抑可再生能源波动,减少负荷峰谷差。     

基于可信性理论的含大规模可再生能源电网脆弱性评价

由于大规模消纳可再生能源的电网作为一个复杂系统,其脆弱性问题是不容忽视的。为了以增强其安全稳定性,提高网络的可靠性,基于可信性理论来对大规模消纳可再生能源造成的电网脆弱性影响进行全面、科学地评价研究。首先建立了基于大规模消纳可再生能源的电网脆弱性评价指标体系;然后利用可信性理论和粗糙集—粒子群优化法构建了一个多层次模糊综合评估模型。最后利用该模型对实例进行了分析评估,验证了模型的可行性与可靠性。通过系统、准确、科学地辨识电网中存在的脆弱点,对大规模消纳可再生能源的电网脆弱特性做出评价是一项具有十分重大意义的研究。     

电力市场环境下的电—氢一体化站优化运行

电转氢技术为解决弃风弃光问题提供了新的思路.针对氢能大规模环保供应的问题,首先提出一种电—氢一体化站的构建思路,在确定一体化站的削峰填谷、可再生能源消纳与氢能供应的3个功能的基础上,分析一体化站参与主能源与新能源市场的购电策略;然后以一体化站的总运行成本最小为目标函数并考虑一体化站中电—氢系统的功率平衡与约束条件建立考...     

不同阶梯式碳交易机制的含电制氢综合能源系统规划

针对含电制氢综合能源系统规划问题，为了充分考虑综合能源系统的低碳性，提出了一种计及碳超额率的阶梯式碳交易的含电制氢综合能源系统规划方法。首先，建立了计及碳超额率的阶梯式碳交易模型。然后，以年运行成本最小和碳排放量最低为目标函数，建立了基于计及碳超额率的阶梯式碳交易的含电制氢综合能源系统规划模型，对含电制氢综合能源系统进行最优配置。最后，通过仿真验证了计及碳超额率的阶梯式碳交易机制的低碳性、适用性和经济性，并讨论了碳交易参数与系统规划之间的相互耦合影响。     

固体氧化物电解池技术的应用前景与挑战

固体氧化物电解池(SOEC)技术基于固态电解质可实现电能、热能向化学能的高效、灵活转化,可与太阳能、风能和潮汐能等可再生能源衔接,利用所产生的过剩电能实现H₂的高效、清洁、大规模制备;可以耦合CO₂捕获过程,实现CO₂与H₂O共电解制备合成气;可与大型工业结合,利用产生的低附加值原料制备乙烯、氨气、甲醛等高附加值化学品。SOEC技术可以满足未来社会对大规模可再生能源转化及存储的需求,对加快全世界范围内非化石能源替代进程、加速实现我国“双碳”目标意义重大。主要讨论了SOEC技术所应用的电极和电解质材料、现阶段的应用场景及原理、面临的挑战,并对该技术的发展方向进行了展望。     

低压直流配电系统保护研究综述

随着可再生能源利用率的提高和电力电子技术的发展,直流配电网由于具有分布式能源、储能和直流负载接纳能力好、控制灵活等特点得到广泛应用。但是系统侧的雷击、短路故障、可再生能源供应的间歇性等因素,可能造成电网电流快速变化和电压暂态,而且直流配电网电气距离短,电源和负载种类繁多,所需的故障识别和保护时间比交流保护短的多,这些都极大地影响继电保护装置的选择性、速动性、灵敏性和可靠性,危及系统的安全和稳定运行。因此,实现可再生能源接入的直流配电网的故障保护是推进新能源应用可持续发展亟需解决的问题。鉴于此,围绕低压直流配电保护的研究,从保护分区、保护装置、故障定位、故障识别与保护四个方面概述了直流配电系统保护技术研究的发展现状,最后对低压直流配电系统保护技术研究做出了展望。     

云南省碳中和技术路线与行动方案

为解决碳达峰碳中和技术路线和行动方案不明确、不清晰的问题,以云南省为研究对象,分析梳理了云南省的能源结构、碳排放现状、碳排放重点行业、林业碳汇情况等,归纳总结出云南省碳中和目标导向下的技术路线和行动方案.研究结果表明:云南省可再生资源丰富,应充分发挥绿色能源优势,大力发展水能、风能及太阳能等可再生能源.充分利用废弃矿山...     

智能型混合能源独立供电/市电并联系统

开发了一个智能型混合能源独立供电/市电并联供电系统,解决再生能源可能引发之发电不稳定问题,利用独立电源混合并入市电之机制互补电能供应,运用成本导向发展经济调度法则,完成电源管理及功率分配最佳化过程控制,并可根据不同场址需求弹性加入各种再生能源以及传统能源.本系统透过全数字化控制达成电源管理及功率分配,并分析混合能源发电系统之冲击,并网模式将洁净能源电力转换供给一般负载使用,减少尖峰时刻之市电需求,于离峰用电或多余电能时将水电解为氢与氧储存备用,该系统可以逆潮流反馈电能回市电,自动侦测市电中断时以独立供电模式供应负载.本系统可达成三点目标:1)经智能型电源管理控制法则使系统操作于最佳效率之状态;2)并网模式时,输出与市电电压同相位之电流,达成单位功因并网以提升能源利用率;3)独立供电模式下提供低总谐波失真成分之正弦输出电压,有效降低电磁干扰.比对商购产品,少数有同时具备监视及控制功能,且不具备如本系统可任意搭配能源数量及调配电力使用负载条件之功能,本研究所开发之系统具有明显技术差异、领先优势及成本优势,具高度商品化价值.     

含多种可再生能源和冷储能装置的冷电联供系统经济优化调度模型研究

基于能源互联网理念的提出和可再生能源的快速发展,计及储能装置的运行特性,考虑冷电联供的经济性,兼顾系统的环保性和节能性,以综合成本为目标,搭建了含风电、光电等多种可再生能源和冷储能装置的冷电联供系统优化调度模型。基于对冷负荷需求和风电、光电出力的日前预测,采用自适应布谷鸟算法求解模型,得到不同运行方案下各机组的最佳调度方案。通过算例仿真发现,含有多种可再生能源和冷储能装置的冷电联供系统可以充分发挥可再生能源发电特有的经济、环保优势,减少了一次能源的消耗。仿真结果验证了模型的有效性。     

Industrialization prospects for hydrogen production by coal gasification in supercritical water and novel thermodynamic cycle power generation system with no pollution emission

Energy conversion and utilization, particularly carbon-based fuel burning in air phase, have caused great environmental pollution and serious problems to society. The reactions in water phase may have the potential to realize clean and efficient energy conversion and utilization. Coal gasification in supercritical water is a typical carbon-based fuel conversion process in water phase, and it takes the advantages of the unique chemical and physical properties of supercritical water to convert organic matter in coal to H2 and CO2. N, S, P, Hg and other elements are deposited as inorganic salts to avoid pollution emission. The State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering has obtained extensive experimental and theoretical results based on coal gasification in supercritical water. Supercritical water fluidized bed reactor was developed for coal gasification and seven kinds of typical feedstock were selected. The hydrogen yield covers from 0.67 to 1.74 Nm3/kg and the carbon gasification efficiency is no less than 97%. This technology has a bright future in industrialization not only in electricity generation but also in hydrogen production and high value-added chemicals. Given the gas yield obtained in laboratory-scale unit, the hydrogen production cost is U.S.$ 0.111 Nm3 when the throughput capacity is 2000 t/d. A novel thermodynamic cycle power generation system based on coal gasification in supercritical water was proposed with the obvious advantages of high coal-electricity conversion efficiency and zero pollutant emission. The cost of U.S.$ 3.69 billion for desulfuration, denitration and dust removal in China in 2013 would have been saved with this technology. Five kinds of heat supply methods are analyzed and the rates of return of investment are roughly estimated. An integrated cooperative innovation center called a new type of high-efficient coal gasification technology and its large-scale utilization was founded to enhance the industrialization of the technology vigorously.     

CO2的能源化利用技术进展与展望

在当前碳中和背景下，人类向着“少碳、用碳与无碳”的CO2减排之路前行。CO2捕集、利用与封存技术（CCUS）作为最直接的“碳中和”技术策略，为促进大气CO2净减排发挥了重要作用。然而，当前CCUS技术普遍面临着低效率、高能耗、高成本的技术难题，限制了该类技术的大规模应用与推广。近年来，随着可再生电能的不断发展，CO2减排与能源体系耦合的电池技术、储能技术应运而生，这类CO2能源化利用技术有望解决当前CCUS技术体系高能耗、高成本的技术难题，同时有利于新能源的周期性消纳。然而，在这类CO2能源化利用技术中，主要是将CO2作为一种能源介质，对外输出的能量并非来自CO2本身。但是值得我们注意的是，CO2转变为碳酸盐的过程是化学位降低的反应过程，意味着CO2本身也是一种潜在的能源，本文作者正是利用这一热力学有利的反应，成功开发了利用CO2本身蕴含的能量进行深度发电的CO2矿化发电技术，并在最近的研究中将CO2矿化电池的最大功率密度提升至了96.75W/m2。本文依据反应原理对上述提到的CO2能源化利用技术进行了分类总结和探讨，并提出未来CO2能源化利用的发展建议，旨在为CO2减排的碳中和路径提供思路参考。     

计及电转气技术的一种区域综合能源优化方法

随着可再生能源的大量开发,可再生能源的不稳定与电网建设的滞后等问题导致了严重的弃风弃光现象,造成了大量资源浪费,带来了较为严重的经济损失。能源互联网的提出可有效解决大规模可再生能源的消纳问题,提高新能源利用率。在此背景下,文章提出以日前24 h区域经济效益最优为目标的区域综合能源优化模型,该模型引入电转气技术,并考虑目标区域的风电与负荷特性,将在满足区域电负荷后的富余风电转化为易存储的天然气,再将天然气卖给区域用户,若在满足区域气负荷的情况下还有富余气量,则将富余天然气转卖给燃气公司通过燃气管道送给用户,进而实现日前24 h区域经济效益最优。最后,仿真实验验证了电转气技术的消纳风电潜力及其可以带来的可观经济效益。