考虑电气转换储能和可再生能源集成的微能源网多目标规划

建立了由电解氢、燃料电池和储气构成的电气转换储能系统(P2G-based storage system,P2GSS)模型,构建了包含风电机组、光伏、冷热电三联供系统、P2GSS和蓄电池等的微能源网。基于全生命周期法计算微能源网全生命周期成本,以全生命周期成本最低和年CO2排放量最小为优化目标,考虑电制冷比例和电制热比例等运行方式的影响,对微能源网的关键设备容量进行多目标优化配置研究。通过不同场景对比,研究了P2GSS对微能源网规划方案的经济成本、CO2排放和可再生能源集成的影响。     

基于煤炭洗选工艺的火电厂CO2减排潜力分析

考虑从煤炭购买、洗选到发电过程及后续污染物处理的火电生产流程,建立了以最小发电成本为目标的火电企业CO2排放控制模型.以某火力发电厂为例,依据该厂逐月生产运行数据,污染处理及CO2减排控制能耗,核算了火力发电全流程不同环节的CO2排放量.采用情景分析方法对不同碳捕集技术下的发电成本及CO2排放量进行对比分析,结果表明：该火电厂燃煤发电所排放的CO2占其全部CO2排放量的96.00％,洗煤排放的CO2仅占0.38％,污染物处理间接和直接排放的CO2占3.62％.当采用吸收分离法、膜分离法和物理吸附法进行CO2捕集时,分别可以减少71.60％、76.47％和86.06％的CO2排放,发电成本则依次增加31.16％、41.52％和79.44％.     

低碳经济下基于排放轨迹约束的电力系统电源扩展规划模型

电力行业低碳化是应对全球气候变暖、实现我国社会经济可持续发展的关键,而电源规划将在其中发挥至关重要的作用。本文深入揭示了低碳经济相关要素及其对电源规划的影响,并结合基于总额度约束的CO2排放轨迹,建立了低碳经济下基于排放轨迹约束的电力系统电源扩展规划模型。该模型在传统模型的基础上将低碳电力技术成本、碳交易费用以及碳排放超过排放轨迹额度的惩罚费用加入目标函数,将CO2减排目标引入约束条件,从而更全面地反映低碳经济以及国家不同减排模式下的电源规划费用。利用该模型对某省级电网的电源扩展规划进行了研究,结果验证了所提出模型的正确性和有效性。     

基于改进和声搜索算法的水电与风电长期协调投资规划模型

构建了基于投资成本最小化和CO2排放量最小化的发电容量长期投资规划模型;介绍了改进和声搜索算法的作用机理和操作步骤;结合情景模拟分析了不同水电容量和风电容量对发电容量投资组合投资成本和CO2排放量的影响,优化了兼顾经济效益和环境效益的发电容量长期投资规划方案。     

碳捕集系统在火电厂中的优化配置

从火电厂CO2排放现状和对碳捕集系统的需求情况出发,定量分析了碳捕集技术对火电厂能耗和发电成本的影响.在考虑发电成本和技术不相容性约束下,建立了以最大化CO2减排量为目标的碳捕集系统优化配置模型,并给出了基于改进离散粒子群算法的碳捕集系统优化配置算法.通过算例分析,验证了所提模型和算法的有效性.     

基于排放轨迹模型的电力行业CO_2减排模式分析

以CO2减排目标为强制约束是控制温室气体排放最直接、最有效的手段。在深入探讨我国电力行业的CO2减排场景的基础上,提出了基于排放总额度约束的标准排放轨迹模型。根据该模型特征,总结了我国电力行业潜在的几种CO2减排模式,进一步分析了在不同模式下通过调控模型中的关键参数实现减排目标的控制手段。结合我国电力行业的实际情况,运用标准排放轨迹模型量化地计算和比较了各种减排模式,并对我国未来电力CO2的减排场景进行了适应性分析。研究结果表明,排放轨迹模型可实现对CO2排放更有效、精确地控制,具有广泛的应用前景。     

基于碳足迹理论的大型水电枢纽工程环境排放分析

为了定量论证大型水电的碳减排作用,基于碳足迹理论采用混合生命周期评价方法研究大型水电枢纽工程生命周期的温室气体排放。研究基于某大型混凝土重力坝枢纽布置方案,生命周期考虑材料设备生产阶段、运输阶段、施工阶段和运行维护阶段。结果表明:该工程生命周期内总的温室气体排放量为1145.49×104t CO2e,年平均排放25.46×104t CO2e,碳排放因子为14.09 g CO2e/k Wh,仅为火电碳排放水平的1.71%。运行维护阶段的碳足迹占生命周期碳足迹的比例最大,为50%,材料设备生产阶段、施工阶段和运输阶段分别占45%、3%和2%。建议尽量减少水泥和钢材的用量,改善混凝土浇筑和开挖的施工工艺,严格清理库区以使得水电环境排放降到尽可能低。通过定量分析大型水电全生命周期直接和间接的温室气体排放,可知大型水电是清洁能源。     

计及CLHG-SOFC碳捕集的多能源系统低碳优化调度

为了响应碳达峰、碳中和的发展目标,实现对能源的高效利用,减少CO2的排放,多能源系统引入基于化学链制氢-固体氧化物燃料电池（CLHG-SOFC）的碳捕集技术,以实现在供电供热的同时完成对CO2的捕集。首先,对CLHG-SOFC碳捕集模块的运行机理与能量流动关系进行分析,推导出其净输出功率模型和电碳特性关系。其次,建立计及基于CLHG-SOFC碳交易与碳封存成本的多能源系统低碳优化调度模型。最后,通过算例分析验证了所提模型能够在不同电碳特性运行下实现系统运行的经济性和低碳性。     

低碳电力调度方式及其决策模型

低碳要素的引入将为传统的电力调度方法带来新问题和新挑战,在考虑安全性和经济性之外,还应进一步关注电力系统运行中的CO2排放。文中深入剖析了低碳电力调度的提出背景和内涵,定义了科学、高效的低碳电力调度方式;分析各类低碳电源的技术特性,建立了近零碳排放电源、普通化石燃料类电源和碳捕集电厂3类不同电源的电碳调度特性;将CO2排放作为一类可调度资源,在综合考虑低碳电力技术、碳成本和碳约束等要素的基础上,建立了低碳电力调度决策的初步模型,以协调电力调度中的"电平衡"与"碳平衡"。基于实际算例,分析了各类低碳要素的引入对于最优发电计划决策的影响。     

计及资产全生命周期的电网规划方案比选

电网资产全生命周期成本(life cycle cost,LCC)是电力系统规划中控制长远成本与短期投资的关键技术。计及可靠性、经济性指标的协调统一及设备不同更替周期对成本计算的影响,针对性地提出一种输电网LCC成本计算模型,以实现面向智能电网规划的方案比选评估。结合电网可靠性分析理论与LCC理论,提出了基于蒙特卡洛模型的可靠性指标计算及量化方法,研究不同负荷类型对可靠性成本影响,并进一步建立了考虑设备更替的电网规划LCC成本模型;最后采用某110 kV变电站的2种规划方案的比选来验证所提出的计及LCC的成本计算模型的准确性和有效性。     

太阳能辅助燃煤机组碳捕集系统性能研究及技术经济分析

以某电厂600 MW燃煤机组为研究对象,提出利用烟气余热及太阳能热作为燃烧后碳捕集的热源,以机组抽汽作为脱硝系统热源。建立成本模型和热经济学模型;研究产品单位成本、产品单位热经济学成本的构成及分布规律;分析燃料价格和设备投资成本对各组件产品热经济学成本的影响;对集成系统进行了技术经济分析。研究结果表明:影响单位成本的主要因素为燃料成本、组件效率和比不可逆成本;影响热经济学成本的主要因素为比不可逆成本和投资成本;不计及投资成本时,集成系统产品单位热经济学成本比原系统有所降低;影响太阳能集热场及低压省煤器热经济学成本的主要因素为投资成本、比负熵成本和比不可逆成本。参考电站发电成本随CO2排放税收价格的升高而升高,集成系统CO2排放税收升高对发电成本影响不大,CO2售价可弥补部分发电成本的提高。     

配网开关柜全生命周期成本模型及敏感度分析

基于全生命周期成本理论,建立考虑资金时间价值的配网开关柜全生命周期采购成本、运行成本、故障成本和报废成本的计算模型和敏感度分析的计算方法。对配网开关柜全生命周期各阶段成本进行分析,确定配网开关柜质量和采购成本的平衡点。结合实际算例,对配网开关柜全生命周期成本的各阶段成本和敏感度进行分析。找出了影响配网开关柜全生命周期成本的关键成本因素,提出了减少配网开关柜全生命周期成本的方法。     

节能减排调度环境下燃煤电厂发电成本分析

未来节能减排调度环境对发电企业提出了新的要求。燃煤发电企业需向交易中心申报自己的能源消耗和污染排放,同时,还要分析其能耗成本、环境成本以及其他成本,据此确定其应该申报的发电价格。通过对燃煤电厂的动态成本分析,确定了发电成本的组成要素,建立了成本要素的分析和计算模型。通过实例计算,得出了发电成本与机组负荷之间的关系,这可以为燃煤电厂控制发电成本、煤耗、污染排放提供参考。     

CO2零排放的SOFC复合动力系统分析

基于Aspen-Plus软件建立了SOFC电池堆的模型,设计了不回收CO2的SOFC复合动力系统,针对系统特点,提出了CO2零排放的SOFC复合动力系统,对这两种系统的性能进行了详细的比较和分析。CO2零排放系统利用纯氧燃烧方式得到的燃烧产物只有CO2和水蒸气,通过冷凝得到高浓度的CO2。与带CO2脱除的常规电厂相比,极大地降低了回收CO2的能耗。通过对主要参数(燃料利用率、蒸汽/碳比、运行压力等)进行优化,详细分析了各主要参数对系统性能的影响。本文研究成果将为进一步研究高效的CO2零排放SOFC复合动力系统提供有益的参考。     

四川电网节能发电调度节能减排效果分析

实施节能发电调度旨在减少单位电能生产中的能源消耗和污染物排放,其中减少火电厂的耗煤量与二氧化硫、二氧化碳排放量是其重要环节.基于四川电网的主要火电厂数据,分析节能调度前后耗煤量的变化,计算节能调度前后四川省各火电厂的SO2/CO2排放情况,引入排放效绩指标进行精确分析,验证了节能发电调度政策的有效性.     

考虑碳排放权交易的短期节能调度

针对如何降低火电系统CO2排放量问题,简要介绍了碳排放权交易的理论,提出在电力系统短期调度中引进碳排放权交易机制,以进行总量控制,逐渐减小CO2排放量。在电力市场条件下,分别以CO2排放最小、火电厂收益最大和电网购电费用最小为目标建立优化数学模型。采用水电调峰法对改进的IEEE14节点系统算例进行分析,验证所建立的模型的合理性。结果表明,目前在我国以火电为主系统中考虑碳排放权交易,可以降低火电的减排成本,有利于控制总体排放水平。     

注CO2井筒相态分布模型的建立

为了模拟注CO2井筒相态分布,为注CO2驱油提供理论依据,节省测井成本,提高驱油效率,建立了注CO2井筒相态分布模型。本文基于传热学、流体力学、能量守恒定律等理论方法,建立了井筒温度压力耦合模型,然后结合CO2相态变化图,绘制井筒相态分布图,最后基于MATLAB编制了便于操作的图形用户交互界面程序。将本文建立的注CO2相态分布模型应用于油田实验井,通过与现场监测得出的温度和压力数据曲线进行对比,得出平均测量点与本文模型计算点总的平均相对误差,温度平均相对误差为0.75％,压力平均相对误差为3.2％。基本满足注CO2井筒相态分布模型建立的精度要求,能够指导注CO2驱油井实际生产,优化井口注入参数,提高驱油效率。     

考虑碳排放的孤岛综合能源系统多目标规划优化

针对孤岛依赖传统化石能源供能引起的污染及碳排放高的问题，提出了一种考虑碳排放的孤岛综合能源系统多目标规划优化方法。在构建设备模型的基础上，考虑气候参数波动对可再生能源出力的影响，逐时模拟系统全年运行情况，以系统的生命周期成本及生命周期二氧化碳排放为优化目标，结合非支配排序遗传算法Ⅱ构建了孤岛综合能源系统多目标规划优化模型，采用加权平均算子对优化结果决策；以烟台某孤岛为例，分析了以典型日和全年逐时数据作为模型输入对规划结果的影响，探究了可再生能源设备投资变化和天然气价格以及风光装机和蓄电池容量对优化目标的影响，获得了不同目标权重下各设备的最优容量。结果表明，配置可再生能源及蓄电池可使生命周期二氧化碳排放降低26.95%～55.96%，但当生命周期二氧化碳排放权重由0.6增至1.0时，主要依赖增加蓄电池装机容量降低碳排放，生命周期成本增加210.13%，而生命周期二氧化碳排放仅降低8.59%。该孤岛综合能源系统规划方法为决策者在孤岛规划综合能源系统时权衡低碳成本和能源供应经济性提供了参考。     

基于CO_2排放量的风光互补发电系统容量优化配置

风光互补发电系统的容量配置关系到系统的成本和减排效益等。按照系统全生命周期考虑,分别建立了风力发电机、光伏电池板和蓄电池组在各个阶段CO_2排放量的计算模型,给出了风光互补发电系统CO_2排放量的计算公式;在系统成本、功率输出波动性、互补优越性和备用容量等约束条件下,以CO_2排放量最少为优化目标,对风光互补发电系统的容量进行优化配置;最后,以某地区风光互补发电系统为例对其容量进行配置,结果验证了该方案的可行性。     

电力行业污染物排放权交易模型

为了实现排污配额的优化配置,以某一区域的电力行业为例,基于电力企业运营资源费用、发电成本、污染物治理成本、污染物减排绩效、污染物排污交易价格以及污染物排放配额等因素,构建主要大气污染物（SO2、NOx、CO2）排污交易优化模型,采用多情景分析方法,对比分析各因素对电力行业污染物交易以及电厂运行的影响.结果表明,改变排放配额的交易价格和政府的绩效价格,各电厂的电力生产量以及区域的外购电量不变,但各电厂污染物的交易状况发生改变,出现多种交易类型.该模型能够有效解决区域环境治理及电力行业污染物减排问题,实现对区域污染物排放总量和优化能源结构的有效控制,为未来区域能源规划、区域环境质量改善、电厂运行优化以及建立区域污染物排放交易机制提供参考.