低碳经济下的电源规划研究

从政策因素、技术因素和市场因素3方面探讨了碳经济对电源规划的影响,建立了评估电源规划的碳经济指标;并将该指标引入传统的电源规划模型,建立了低碳经济下的电源规划模型。通过仿真研究,分析了碳经济指标引入前后的电源规划方案。仿真结果表明,低碳经济下的电源规划能够有效引导能源结构调整,实现CO2减排,符合当今能源发展趋势和低碳经济要求。     

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。     

电力行业低碳化的关键要素分析及其对电源规划的影响

在电力系统中实现CO2的有效减排,是当前电力行业所面临的突出问题,而电源规划则将在其中发挥着至关重要的作用。文中分析了面向低碳目标的电源规划模式,在揭示各类低碳要素对传统电源规划模式的影响机制与作用原理的基础上,对实施低碳电源规划的关键技术进行了深入的研究;并分析了在不同的低碳要素场景下,中国电力行业实施低碳化发展的规划前景与碳排放特性,进而讨论了各类低碳要素的应用在实施CO2减排中的作用与潜力。文中的结果为中国电力行业的CO2减排工作提供了有益的参考。     

计及碳交易成本及能效电厂的电源规划模型

在低碳经济背景下,新能源机组及碳交易机制的引入成为电力系统实现低碳减排重要的方法。同时,由于需求侧资源在降低系统碳排放量和增加系统可靠性方面有较大潜力,为此,将需求侧的能效电厂加入到规划方案中,建立了包含系统经济性及可靠性的低碳电源规划模型,目标函数中计及了机组建设成本、能效电厂建设成本、机组运行成本、碳交易成本,并将可靠性约束条件加入到模型中。采用离散细菌群体趋药性算法对所建模型进行求解,对两种电源规划模型进行了对比,并在不同碳排放限额、不同电量不足期望值限额两种情况下进行了灵敏度分析,仿真结果验证了模型和算法的有效性。     

考虑碳权交易和风荷预测误差随机性的环境经济调度

在低碳经济背景下,碳交易的引入及风电接入电网成为实现低碳减排的重要手段和方式。为此,建立了考虑碳交易与风荷预测误差的多目标环境经济调度模型。在经济目标函数中引入碳交易成本,基于碳排放量将碳交易成本分为碳收益、碳权成本、过排放罚金3部分,通过碳权购买裕度控制碳交易成本;模型中考虑污染物排放量最小目标函数,进一步促进系统调度的低碳减排。基于机会约束规划理论处理负荷及风电的不确定性,将其转换成负荷预测误差和风电功率预测误差的不确定性进行处理,并基于正态分布理论将不确定性模型转化成其确定等价类模型进行求解。在模型求解时,采用非支配排序遗传算法实现混合整数多目标优化问题的求解,算例分析表明在碳交易政策下,可以通过合理的碳权购买裕度及引入污染物排放量目标来实现环境经济调度,从而证明了模型的合理性和有效性。     

考虑碳排放权的低碳电力调度及收益分摊

低碳化已经成为当前电力发展的重要目标,而利益格局的剧烈调整是影响低碳转型的最大阻力之一。文中对低碳电力调度的公平性问题进行了研究,建立了考虑碳排放权约束的低碳调度模型。在论证机组碳排放求偿权的基础上,应用加总分配方法,解决了碳排放权的初始分配公平性的争议。对机组碳排放权的合作博弈机制进行了研究,并且对合作减排和非合作减排下的机组运行情况进行了对比,建立了基于Shapley值的碳排放权收益分摊模型。研究表明通过合作减排机制,可以更好地优化系统运行,平衡各方利益,减少低碳调度转型阻力。研究还发现,如果减排目标过于激进,将造成发电成本剧烈上升,甚至需要减负荷运行。最后,结合算例表明了所述模型的有效性。     

可再生能源激励制度下的低碳经济电源规划

可再生能源发电技术的应用会对CO2减排产生积极作用,然而由于其不够成熟,因此出现高投资成本和低投资回报率的问题。为鼓励可再生能源发电技术的发展,电力行业提出了多种激励措施。将绿色证书交易机制和碳交易机制引入到电源规划模型中,考虑规划期内系统收益、投资成本以及运行成本,建立了以规划期内系统净收益最大为目标的低碳经济电源规划模型,在传统约束条件的基础上,增加了可再生能源配额、出售或购买绿色证书数量和碳交易量等约束条件。利用离散细菌群体趋药性算法(discrete bacterial colony chemotaxis algorithm,DBCC)进行优化求解,对低碳经济电源规划与传统电源规划优化结果进行了对比分析,并在不同碳税水平、不同碳排放限额、不同可再生能源配额比例3种情况下进行了灵敏度分析。算例结果验证了上述模型和算法的合理性。     

基于系统动力学的电力行业碳排放预测

利用VENSIM软件构建系统动力学模型,对中国电力行业碳排放进行仿真模拟。模型设置了基准情景、低碳情景、超低碳情景3种情景:并分别基于3种不同情景对2005—2030年电力行业碳排放量进行模拟与预测,在此基础上,对不同减排效果进行了比较和评价。结果显示研究和开发低碳技术、调整电源结构和产业结构都将有助于中国电力行业的低碳发展。     

碳交易环境下含大规模光伏电源的电力系统优化调度

光伏发电不消耗化石能源,无碳排放,是电力工业低碳化的有效途径。光伏发电出力具有很大的随机性与间歇性,大容量接入给电力调度带来了新的不确定因素。文中基于低碳经济理念,将碳交易机制引入电力系统经济调度;建立了太阳辐照度和光伏发电出力的概率分布模型,并采用基于Kantorovich距离的场景削减技术对光伏发电出力场景进行有效削减;在此基础上构建了考虑大规模光伏电源接入和CO2排放经济价值的电力系统优化调度模型,模型兼顾了系统运行的经济性、低碳性和可靠性。利用该模型对10机系统进行了算例仿真,结果验证了所提出模型的合理性和有效性。     

碳排放及燃煤约束下的电源规划及其效益评价

优化电源规划是应对电力系统"碳锁定"效应,促进电力系统减少碳排放的重要举措。考虑到国内以煤炭为主的能源结构,有必要分析碳排放及燃煤约束对电源规划的影响。在分析碳捕集电厂运行特性的基础上,建立了考虑碳排放及燃煤约束的低碳电源规划模型,并在模型中采用典型日的运行校验系统是否具备足够的调峰能力。基于国内典型地区电力系统,对不同碳排放总量约束、不同可再生能源发展场景及不同煤炭资源供应约束下的常规火电及碳捕集电厂的扩展规划进行了优化分析,分析结论表明碳捕集电厂可以充分适应电力系统的碳减排目标,满足新能源大规模发展的调峰需求。     

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     

Carbon nanotube-ceramic composites

The effective utilization of CNTs in composite application depends strongly on the ability to disperse CNTs homogeneously throughout the matrix and the interfacial combination is necessary for improving the CNT-based composite properties. In our work, we used surfactant and acid treatment to modify the CNTs surface and then incorporated the functionalized CNTs into various ceramic matrices including oxide and nitride ceramics. The fabrication of ceramic nanoparticle-immobilized CNTs not only improves the homogeneous distribution of CNTs in the ceramic matrices, but also makes the combination between two phases more tight. Mechanical property measurements clealy reveal obvious enhancement confirming the fabrication of true CNT-based composite materials with improved toughness properties. The addition of 0.1 wt% CNTs in the alumina increased the fracture toughness by about 1.6 times from 3.7 to 4.9 MPa.m^1/2. For 1 wt% CNTs/BaTiO₃composite, the toughness value (1.65 MPa.m^1/2) is about 2.4 times than that of pure BaTiO₃(0.68 MPa.m^1/2). For 5 wt% CNTs/TiN composite, the fracture toughness is 3.81 MPa.m^1/2, which is about 1.6 times than that of pure TiN ceramic whose toughness is 2.45 MPa . m^1/2.     

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...     

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。     

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。     

考虑碳排放权价格敏感区间的碳捕集水平优化建模

在总量控制与排放贸易的碳排放权交易市场机制下,以发电成本模型为基础,考虑碳排放权购买成本,建立了碳排放权交易模型.由于碳捕集系统消耗捕集能耗,造成电厂利润损失,因此定义了售电损失成本,进而建立了考虑售电损失成本的碳捕集水平优化模型.以具有碳捕集系统的不同费用特性的机组为参照,分别计算不同碳排放权价格和净输出功率下的碳捕集水平,得出碳排放权交易模型和碳捕集水平优化模型下能有效刺激发电商参与碳捕集的碳排放权价格敏感区间,对照分析欧盟碳排放交易体系下碳排放权期货价格和现货价格变化特点,反映了碳捕集水平优化模型的合理、可行和有效.