计及灵活爬坡的气-电耦合综合能源系统低碳经济调度研究

随着“双碳”目标的提出,电力系统低碳化转型以及新能源高比例渗透已成为必然趋势。然而,高比例新能源并网给电力系统灵活性运行带来了更大的挑战。因此,调度侧需具备充裕的运行灵活性以平抑净负荷波动。该文以含碳捕集电厂的气-电耦合综合能源系统为对象,提出了一种计及灵活爬坡需求的低碳经济调度模型。首先,计及了电力系统、天然气系统和碳捕集电厂的运行约束,构建了计及碳排放成本的低碳经济模型。然后,考虑了发电机组与碳捕集电厂提供运行灵活性爬坡服务,建立了计及灵活爬坡产品的综合能源系统低碳经济调度模型。最后,算例测试定量分析了碳价对于综合能源系统低碳调度决策的影响,量化了燃气机组与碳捕集电厂的运行灵活性。     

考虑虚拟电厂的电力系统灵活性提升方案研究

双碳目标下能源低碳转型将推动风电、光伏等新能源逐步成为我国供电主体,但是间歇性出力的新能源需要足够的系统调节能力来支撑其稳定供电,这给新型电力系统的灵活性带来了极大挑战。基于京津唐新型电力系统运行需求,首先提出了火电机组灵活性改造、基于虚拟电厂的需求侧响应以及基于柔性负荷的需求侧响应等灵活性提升策略,其次构建了考虑灵活性资源约束、多日协调运行的全时序系统运行模型,最后通过京津唐规划系统进行了实证模拟,实现兼顾运行经济、环保性、效率多维效益的灵活性提升方案筛选,为未来新型电力系统规划建设提供了参考。     

构建新型电力系统背景下输电网架加强投资决策模型

为实现“碳达峰”和“碳中和”目标,构建以新能源为主体的新型电力系统是我国能源电力领域未来一个阶段面临的重要工作和任务,单纯依靠传统的投资建设接入系统的方式不能有效解决大规模新能源发电并网给电力系统带来的问题。提出了一种含有柔性输电装置的输电网架长期投资决策模型,通过在现有输电网加装柔性输电装置,既可满足新能源发电并网的需求,又能够有效提高投资效率,极大提高了输电投资决策的灵活性。算例研究表明,在一个改进的IEEE-24节点测试系统中,通过分别考虑线路扩展和加装PS、SC设备的不同组合,形成了不同的输电网架加强投资方案。所提方法能够为决策提供良好的输电网架加强方案,在投资成本和缓解拥堵所节省的费用之间取得平衡。     

特约主编寄语EI北大核心CSCD

在“双碳”目标驱动下,以风电和太阳能发电为主的新能源将在安全可靠前提下逐步替代传统电源,向电力和电量的主体电源方向发展。新能源发电具有输出功率随机性、波动性,并网控制灵活性、快速性等特点。在占比较低的阶段,新能源仅作为贡献清洁电力的辅助电源,电力可靠供应和电力系统稳定运行仍由传统电源承担。随着占比的提升和角色的改变,新能源发电迫切需要降低运行不确定度,具备传统电源的电压和频率控制能力,确保电力系统的安全稳定运行。因此,如何提升新能源发电可靠供电能力和稳定运行能力,实现安全可靠替代传统电源,是新能源发电技术的最新前沿和技术制高点。     

数字孪生虚拟电厂系统框架设计及其实践展望EI北大核心CSCD

随着国家“双碳”及“构建以新能源为主体的新型电力系统”等目标的提出,清洁化、数字化越来越成为电力系统面临的迫切需求。虚拟电厂基于先进的控制、计量、通信等技术聚合需求侧海量多元分布式资源,可以通过多样化的调节手段为电力系统提供必要的灵活性支撑,并同时助力可再生能源消纳。而数字孪生技术利用大数据、云计算、人工智能等数字技术对分布式资源物理实体的特征、行为、过程和性能等进行虚拟建模,是实现虚拟电厂运行优化的理想途径。该文展望虚拟电厂未来技术发展方向,基于数字孪生的概念、架构和特征,提出数字孪生虚拟电厂系统,深入阐述数字孪生虚拟电厂的内涵,构建基于物理实体、数字孪生体、孪生数据、连接以及智能应用等的数字孪生虚拟电厂总体架构,分析相关关键技术,并对其未来应用实践进行总结与展望。     

双碳目标下提升电力系统灵活性的市场机制综述

随着碳中和、碳达峰目标的提出,构建新型电力系统已成为未来能源电力的发展形态,高比例波动性新能源接入对电力系统灵活运行提出了新挑战。目前我国已从技术层面重视电力系统灵活性改造,而发挥灵活性资源价值的市场机制目前还很薄弱。该文首先从电力系统灵活性分析的基本框架出发,给出电力系统灵活性平衡的概念,阐释系统灵活性与市场机制设计的内在关联性。在此基础上,从时间和空间两个维度构建面向新能源电力系统灵活运行的市场机制设计方法体系,从短期市场、中长期容量补偿机制、跨区市场以及分布式市场等方面综述高比例新能源电力系统灵活运行的市场机制。最后,围绕灵活性价值评估、市场主体行为以及与外部关联市场机制兼容衔接三方面展望面向新型电力系统灵活运行的市场机制研究方向,以期为“双碳目标”下未来高比例新能源电力系统灵活高效运营的市场机制设计方法研究提供参考。     

虚拟电厂关键技术及参与电力市场模式设计研究

为应对环境污染的持续加剧和化石燃料的日益短缺,推进落实“双碳”目标、构建现代能源供应体系,以风电、光伏等可再生能源在系统中的并网比例不断提升,给新型电力系统建设带来了挑战。然而,可再生能源发电具有间歇性和波动性,且接入位置分散,增加了电力系统安全稳定运行的难度。虚拟电厂的提出为解决可再生能源、保障能源安全、维持电力系统稳定问题提供了新思路。本文阐述了虚拟电厂的基本架构,并从市场运营技术、协调优化运行技术、物联网技术等3个角度分析了虚拟电厂的关键技术。并从平台层级、多流合一等角度介绍了虚拟电厂市场交易结构,并分析了虚拟电厂参与辅助服务、中长期、现货等多级市场模式,为我国虚拟电厂参与电力市场的建设与发展提供借鉴。     

虚拟电厂发展的国际经验及启示

新型发电资源的并网运行,有效解决了能源及环境问题,同时对电力系统带来了新的挑战。为了更有效地运用这些分布式发电资源,引入了虚拟电厂概念。基于对国内外相关研究的综合分析,明确界定了虚拟电厂的概念及特征,根据外部电力市场环境的不同将虚拟电厂分为基于技术目标和基于市场目标的两种虚拟电厂,并重点分析了国外典型虚拟电厂项目的核心技术和实施情况。分析结果表明,在电力系统改革中,需要更为先进的能源整合技术,而虚拟电厂技术则为科学整合配电侧的分布式能源资源提供了可能,并已在不同国家取得了显著成果。最终,综合考虑中国电力工业和电网技术发展趋势,分析虚拟电厂在中国的发展前景,提出促进虚拟电厂发展的相关建议,为行业主体、宏观规划和决策者提供决策依据。     

电力系统储能并网与运行控制

正根据"十四五"规划和2035年远景能源目标建议,我国将继续致力于推动能源清洁、低碳、安全、高效利用,进一步加快新能源产业发展,促进经济发展向绿色化、低碳化转型,助力中国在2060年实现"碳中和"。储能是构建以新能源为主体的新型电力系统、促进能源绿色低碳转型、实现"碳达峰、碳中和"目标、保障我国能源安全的重要装备基础和关键支撑技术。储能作为优质的电力系统灵活调节资源,其并网与运行控制技术是充分发挥保供电、保安全、促消纳三方面重要作用的前提,成为了国内外的研究热点。研究多类型储能系统控制、储能电站并网运行与调度管理、储能系统状态感知与评估、储能系统安全管控与可靠性分析等,可为储能提升电力系统运行的可靠性、经济性、灵活性等提供有效技术支撑。     

支撑碳中和目标的电力系统源-网-储灵活性资源优化规划

2020年9月,中国提出将努力争取2060年前实现碳中和。大力发展风电、光伏高比例并网的新能源电力系统,是实现碳中和目标的重要途径。由于新能源发电具有波动性和随机性,因此需要提升系统灵活性以保障高比例新能源电力系统的安全、可靠和经济运行。以实现2060年碳中和目标为边界,采用内嵌全年8 760 h全景时序生产模拟的电力规划模型与方法,考虑各类灵活性资源约束,从不同时间和空间尺度统筹优化新能源电源、储能及电网互联容量,为实现碳中和目标提供可行方案。在此基础上,开展系统弃电率、新能源电源装机、储能配置及电网互联容量灵敏度分析,进一步论证模型方法的有效性,并量化分析高比例新能源电力系统源-网-储协同规划的效益。     

考虑碳预算与碳循环的能源规划方法及建议

实现碳中和,能源领域碳减排是关键.为研究面向碳中和的能源规划,文章首先分析了碳中和与碳预算之间的关系,之后提出了碳中和目标下考虑碳预算与碳循环的能源规划方法,进而从规划目标、研究范式、碳约束、市场因素等方面与其他能源规划方法进行了对比,最后针对未来能源规划中需要重点关注的能源耦合、碳价设置等问题,提出了相关建议.此方法...     

碳税与碳交易在中国电力行业的适用性分析

碳排放交易和碳税是目前国际上主要采用的工作温室气体减排机制。对于中国电力行业而言,选择何种符合国情行情的减排机制对于低碳化发展至关重要。阐述了碳排放交易与碳税实施的理论基础,在此基础上对2种交易机制的应用模型进行研究,并给出二者的减排成本及减排效果比较分析。最后结合行业特色,提出适合中国电力行业低碳化发展的中长期减排机制选择建议。总的说来,2种机制都有其阶段适应性,但并不冲突,建议根据阶段划分做出适宜的选择。     

气候变化与碳足迹(续)

人类活动所产生的CO2和其他温室气体的排放,导致全球变暖,其实质就是碳足迹日益增大所致。通过介绍气候变化、引起气候变化的原因,综述了碳足迹概念、类型、计算方法、边界确定,介绍了PAS 2050标准(2008标准),提出了减少碳足迹的措施,旨在了解碳足迹,倡导低碳生活,加强节能减碳的环境意识,实现社会可持续发展。     

气候变化与碳足迹

人类活动所产生的CO2和其他温室气体的排放,导致全球变暖,其实质就是碳足迹日益增大所致。本文通过介绍气候变化、引起气候变化的原因,综述了碳足迹概念、类型、计算方法、边界确定,介绍了PAS2050标准(2008标准),提出了减少碳足迹的措施,旨在了解碳足迹,倡导低碳生活,加强节能减碳的环境意识,实现社会可持续发展。     

Carbon nanotubes

The authors give a overview of the research being pursued at NASA Ames on carbon nanotube growth, processing, electronic properties and device applications     

双碳目标下的煤炭价格预测与预警研究

针对“双碳”目标背景下能源安全供应需要煤电兜底保供的问题,对影响煤电生产保供的煤炭价格进行了预测研究。首先,建立了基于布谷鸟搜索算法优化的长短期记忆网络（CS-LSTM）煤炭价格预测模型。模型运用布谷鸟搜索算法对LSTM的学习率和隐藏层神经元个数2个参数进行寻优,完成了参数确定,加强了LSTM的预测能力。其次,建立了煤炭价格预警机制,对煤炭价格的波动做出警示。最后,基于CS-LSTM模型预测了2022年山西电煤价格指数,同时进行了价格预警。实例计算结果验证了所提模型预测精准度和预警机制的有效性。     

碳纳米管及其电化学应用

碳纳米管包括单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。特殊的结构使得它们具有特殊的物理、化学、光学、力学等性能。对这些材料的制备、特殊性能的探索和应用领域的开发的研究已越来越广泛和深入。主要从电化学的角度探索碳纳米管的性能及应用。     

火电机组碳排放特性研究及管理建议

为研究燃煤机组碳排放特性,在深入分析GB/T32151.1-2015中计算碳排放量方法学的基础上,建立了供电碳排放强度简化计算模型和详细计算模型,并通过实测单位热值含碳量和碳氧化率数据对所建模型进行了可靠性验证,证明了所建模型能相对准确快速地获得机组碳排放强度。以某电厂超高压循环流化床机组为例,基于所建模型深入分析了供电煤耗和煤种对碳排放相关指标影响,结果表明供电煤耗和煤种标煤的碳排放系数的减小可显著降低机组碳排放强度,并给出了发电企业控制碳排放的相关建议,为发电企业碳排放管理工作提供了参考。