基于分布鲁棒优化的含碳捕集电厂与电转气装置协同的日前低碳经济调度

电网中接入碳捕集电厂与电转气装置对于实现碳减排、促进新能源消纳至关重要。首先引入碳交易机制,基于碳交易计算模型,建立采用综合灵活运行方式的碳捕集电厂和电转气装置的协同运行模式,分析其对新能源消纳和降低碳排放总量的促进作用。在此基础上,同步考虑碳捕集机组和火电机组的相关检修约束,构建机组检修-运行联合优化调度模型,验证机组检修-运行联合优化相较于分别优化的经济性和合理性。同时,在所建立的机组检修-运行联合优化调度模型中充分考虑大规模新能源的不确定性,提出基于数据驱动的检修-运行两阶段分布鲁棒优化算法,兼顾了系统经济性和鲁棒性。最后,基于Gurobi对改进的IEEE-39节点系统进行仿真验证,结果证明所提模型可显著降低碳排放,并进一步促进风电消纳,实现系统经济性及鲁棒性更均衡的检修-运行联合调度。     

考虑富氧燃烧技术的含光热发电与垃圾焚烧虚拟电厂协调优化调度

为有效应对新能源高比例并网、促进能源低碳化，将富氧燃烧技术引入到热电联产虚拟电厂，建立了考虑富氧燃烧技术的含光热发电与垃圾焚烧虚拟电厂协调优化调度模型。首先，研究了富氧燃烧电厂运行时的能量转移特性与调峰特性，分析了富氧燃烧技术相对于空气燃烧后碳捕集技术的优势；构建了富氧燃烧-GPPCC-电转氢(气)协同运行框架：在CO₂循环利用的同时，实现了电制氢副产物氧气作为富氧燃烧的有效补充。其次，所提出的模型采用富氧燃烧-垃圾焚烧-风电/光伏联合运行模式，并配合广义储能系统运行，使得源荷两侧之间具有良好的协调特性，进而使风电与光伏成为间接可灵活调度的资源；通过光热电站参与供热，释放了富氧燃烧电厂的调峰能力，提升了虚拟电厂供能的灵活性。最后，基于CPLEX对不同运行场景进行仿真，验证了所提模型和策略的有效性。     

燃煤电厂中ＣＯ２ 的捕集

对燃煤电厂烟道气ＣＯ２的捕集进行了综述,并针对ＣＯ２的捕集方法（吸收分离法、吸附分离法、膜法、低温蒸馏法）和燃煤电厂捕获技术工艺路线（如：燃烧后捕集、燃烧前捕集、富氧燃烧捕集、化学链燃烧技术及以煤制氢为核心的近零排放技术）进行了较为详尽的分析和讨论．     

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。     

燃煤电厂中CO2的捕集

对燃煤电厂烟道气CO2的捕集进行了综述,并针对CO2的捕集方法(吸收分离法、吸附分离法、膜法、低温蒸馏法)和燃煤电厂捕获技术工艺路线(如:燃烧后捕集、燃烧前捕集、富氧燃烧捕集、化学链燃烧技术及以煤制氢为核心的近零排放技术)进行了较为详尽的分析和讨论.     

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。     

含风电与碳捕集电厂的电力系统多目标动态最优潮流

大规模风电出力的不确定性和反调峰特性要求电力系统应具备更好的调峰能力。为发挥碳捕集电厂的良好低碳效益和调峰特性,研究风电与碳捕集电厂协调的多目标动态最优潮流及其碳流分布特征。首先,基于碳流理论,对碳捕集电厂电碳特征建模,建立最小化系统发电成本、碳排放量和有功网损的多目标动态最优潮流数学模型;然后,基于NSGA-II的多目标动态优化算法,求取最优折衷策略,并分析对应的碳排放流分布特征;最后,以IEEE 6机30节点系统仿真模型为例,验证所提方法的正确性和有效性,碳捕集电厂具有更快的响应速度和更好的调峰性能。     

区域综合能源系统两阶段鲁棒博弈优化调度

在区域综合能源系统的基本架构上,为了提升系统经济性与可再生能源并网能力,研究混合储能、冷热电联供机组（CCHP）、能量转换装置在多能互补下的两阶段优化运行模型. 利用虚拟能量厂（VEP）,平抑发、用电不确定性;采用鲁棒理论,构建灵活调整边界的不确定合集;引入条件风险理论,构建考虑多种不确定关系耦合下基于Copula-RCVaR的能量管理风险模型. 针对上述模型特点,提出基于滤子技术的多目标鲸鱼算法进行求解. 分析不同可再生能源渗透率及集群效应对系统收益结果和运行策略的影响. 结果表明,引入虚拟能量厂可以提高利润1.9%,在保证稳定运行的前提下合理选择荷、源不确定变量的置信概率,可以提高利润5.9%.     

大规模可再生能源电解水制氢合成氨关键技术与应用研究进展

新能源的快速发展为电力和化工行业带来了机遇和挑战，一方面，由于可再生能源电力消纳问题导致大量的弃水、弃光等能源浪费，另一方面，以绿氢为原料替代碳基化石能源合成氨，可以极大地减少化工行业的碳排放。因此，利用水力、光伏等可再生能源电解水制氢，为合成氨提供绿色原料，可显著提升可再生能源消纳能力，降低能耗与碳排放，服务国家“碳达峰、碳中和”目标。然而，可再生能源电力电量的波动性难以适配传统合成氨生产过程的平稳性要求，大规模可再生能源电解水制氢合成氨的设计与运行依然存在诸多挑战，亟需开展系统性研究突破适应可再生能源波动特性的大规模电解水制氢合成氨系统的集成与调控关键技术。对此，本文首先对可再生能源电解水制氢合成氨的工艺组成及过程进行介绍，包括电解水制氢工段、压缩缓冲工段、化工合成氨工段，进而提出该系统建设的关键技术体系，包括可再生能源波动条件下的合成氨工艺流程优化和柔性调控技术、考虑“电-热-质”耦合的大规模电解水制氢系统的模块化集成和集群动态控制技术、计及可再生能源波动性与化工多稳态特性的“源-网-氢-氨”的全系统协同控制技术、计及电、氢、氨等要素的全方位安全防护与市场运营机制。针对适用于柔性生产的合成氨工艺优化及多工段协同调控技术，在考虑氢储供量与催化剂性能下，综合合成塔、压缩机、气体分离、换热网络等子系统开发了合成氨高保真代理模型；研究了可再生能源供给和市场需求波动下，充分考虑操作安全性和过程经济性的电解水制氢合成氨各子系统的适配方案与协同控制技术。针对大规模电制水制氢系统模块化集成和集群动态控制技术，基于奇异摄动和代理模型技术研究了集群系统多时间尺度时域仿真方法，建立了电解集群系统多物理耦合状态空间模型；综合考虑了模块启停组合调度、模块间功率分配调度及模块自身灵活调节，计及安全运行区间及电热气接口特性约束，以提高氢产量、提升能量利用效率、改善水光电源消纳和跟踪电网调峰调频指令为目标，构建了集群系统多目标分层调度与控制模型。针对氢能参与电网的全系统协同控制技术，研究了水光互补发电、电制氢、储氢、合成氨、储氨多工段间稳态运行特性的多工段间灵活运行方法，以及电制氢合成氨系统柔性动态协同控制方法；综合采用了静态等值和参数聚合等方法降维和等值电制氢合成氨系统仿真模型，研究了源网氢氨协同提升系统安全稳定性的优化控制方法和技术指标；结合电网调频和调峰特性，研究了电制氢合成氨系统参与电力辅助服务的策略。建设大规模可再生能源电解水制氢合成氨系统，提高可再生能源本地消纳率和并网调度友好性，降低化工碳排放，具有显著社会效益和战略意义。     

考虑碳捕集电厂的电力系统多目标最优潮流及其碳流分析

在考虑碳捕集电厂煤耗成本和排放特征基础上,构建一种以煤耗成本、碳排放量和网损最小为目标,以系统静态安全和碳捕集水平为约束的多目标最优潮流模型;采用NSGA-II获取其Pareto前沿及解集,以各单目标优化结果确定各隶属函数边界,然后通过最大满意度法从解集中筛选决策最优折中解。通过定义碳捕集率和煤耗成本、碳排放量目标的灵敏度,可定量评估碳捕集电厂对目标贡献;结合碳流分布理论获取碳捕集电厂影响的系统节点碳势和支路碳流率分布特征。IEEE 6机30节点系统算例结果验证了所提模型的有效性及优越性,该文方法为考虑碳捕集电厂的系统多目标协调和系统相应电碳特征分析提供了理论支持。     

计及风电和燃料电池的综合能源系统阻尼特性分析

综合能源系统可协调多种能源,有效提升新能源利用效率,已成为促进能源可持续发展的重要手段,研究多能源接入电力系统影响已成为综合能源系统发展的重要内容。针对计及风电和燃料电池联合并网运行的电力综合能源系统阻尼特性展开研究。首先,构建风电机组和燃料电池的数学模型,导出两者并网后系统小干扰稳定分析模型;之后,采用特征根分析和时域仿真分析法,针对算例系统研究不同运行工况/因素下计及风电和燃料电池的互联系统阻尼特性,包括其不同容量配比、不同接入方式以及联络线传输功率变化等。研究结果可为评估综合能源系统消纳新能源发电的能力及稳定运行提供技术参考。     

考虑预测不确定性的风-光-水多能互补系统调度风险和效益分析

风电、光伏与水电（简称风光水）互补发电系统是提高清洁能源整体利用效益的重要创新模式,随着风电、光伏发电渗透率的增加,如何解决大规模风光接入所带来的不确定性是多能互补系统研究的核心和难点。本文重点探讨日前风光出力预测的不确定性对于多能互补系统风险和效益的综合影响。首先,从可靠性、稳定性和经济性三个方面提出风光水多能互补系统调度运行风险和效益评价体系;建立多能互补系统短期优化调度模型,在日前风光出力预测结果基础上,编制系统日前发电计划;根据风光实际出力情况,滚动更新和模拟水电站实际调度过程。最后,对比分析各电站计划和实际调度运行情况,评价日前风光出力预测不确定性对于多能互补系统风险与效益的综合影响。本文以雅砻江流域锦屏一级多能互补系统为实例进行研究。相比风光水独立运行,风光水互补后系统的发电效益提高了37.13%,且系统出力过程更为稳定。互补系统在年尺度上具有良好的可靠性,但在水库低水位时期,系统失负荷天数明显增多,占全年失负荷天数的96%以上,系统可靠性降低;在汛期,互补后水库的下泄流量最大增加了47.06%,出现水量集中下泄的情况,这给电力部门、下游用水部门以及防护对象带来一定的防洪风险。     

含风光水气火蓄的多能源电力系统日运行优化调度方法

针对当前多能源电力系统中大量弃风、弃光和弃水的问题,文中通过构建含风光水气火蓄的多能源电力系统日运行优化调度方法,有效提升可再生能源的消纳能力.首先,在保证火电最小经济技术出力及水电强迫出力的前提下,根据系统负荷大小确定可再生能源发电运行可行域.其次,在可再生能源发电运行可行域内优先安排风-光-径流水发电,若其满发有剩余,则安排抽水蓄能电站进行抽水,若抽水至满库容后风-光-径流水发电仍有剩余,则按负荷实际需求,按风电、光伏和径流水装机比例调降各自出力;若风-光-径流水满发后不能满足负荷需求,则优先安排可调节水发电,剩余负荷由火电、燃气和抽蓄电站以其总运行成本最小为目标来安排发电.最后采用CPLEX进行求解.实例分析表明文中方法能够提升可再生能源的消纳水平、减少非再生能源的消耗.     

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。     

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。     

节能调度的潜在影响及有待研究的问题

实施节能调度可以减少能源消耗和污染物排放．采用节能调度时,优先调度可再生发电资源;之后,对于化石类发电资源,按机组能耗和污染物排放水平由低到高排序并依次调用．该方法在很大程度上改变了以往采用的按电厂或发电机组大致平均分配发电小时数的计划发电调度方式．节能调度的实施会对电网公司的购电成本、系统安全运行、电网规划等方面产生影响．针对这些问题进行比较系统的分析,并论述有待研究或进一步研究的一些重要问题．     

低碳经济与电力行业的发展机会

论述了低碳经济在调整能源消费结构及限制能源消费总量等方面的要求,提出电力行业需要大力发展核能和可再生能源发电的必要性.随着排放总量趋近饱和,碳捕集的应用将成为理想的选择,介绍了碳捕集的方法及经济性,指出碳捕集的最大成本及难点在于CO2的运输及封存.碳捕集面临技术困难及成本高双重压力,需要国家在政策上提供大力支持.     

新型光伏微电脑自灌溉系统的研究

新型光伏微电脑自灌溉系统装置主要运用太阳能、传感技术和微电脑控制等先进技术,在不需市电和布埋线的条件下,实现微功耗的水阀开启和关闭,并能自动感应土壤的干湿,根据不同季节、不同植物生长周期的需要进行自动节水灌溉。通过该技术的推广,实现了以太阳能作为动力的自动节水灌溉,既节省了劳力,又克服了定时浇灌的盲目性,具有很好的节能减排效应和生态环境保护效益。