中国能源电力碳中和实现路径及实施关键问题

结合中国经济社会和能源电力发展的现实国情,分析中国碳中和机理框架和中国能源互联网减排思路。按照全社会减排成本最优,应用综合评估模型MESSAGE研究提出中国全社会碳中和整体路径和能源电力系统转型路径,结果表明：中国2060年前全社会实现碳中和路径总体可按尽早达峰、快速减排、全面中和3个阶段推进,全社会碳排放2028年左右达峰,2060年90%能源需求由非化石能源满足,全社会2/3的能源使用均为电能,实现能源使用体系全面转型。同时着重分析了实现碳中和过程中减排速度和节奏、电力系统平衡调节、转型成本和疏导等关键问题。     

计及碳约束下的煤矿综合能源系统多目标配置双层优化

在我国“30·60”双碳目标下,实现煤矿用能低碳化成为我国能源革命的迫切需求。根据煤矿生产场景,利用煤矸石、瓦斯、乏风等衍生资源,抽象出衍生资源利用设备特性,建立煤矿综合能源系统配置-运行多目标双层优化模型。在日内运行阶段基于日前预测数据,考虑能量转换、设备启停等物理约束,最小化系统运行经济成本;在配置规划阶段基于日运行成本,考虑资源、设备容量约束,进行碳排放与经济效益的多目标优化配置。提出多种群协作的NSGA-II算法,在双层优化框架下进行两阶段滚动优化,生成煤矿综合能源系统的多目标配置方案Pareto解集。以我国山西省太原市的某真实煤矿为例建模,采用现场生产数据进行算例分析,验证了所提模型和方法的有效性,并分析了各类衍生能源利用对于煤矿综合能源系统节能减排的影响。     

基于“双碳”目标的城市能源发展规划路径研究

能源是经济社会发展重要的物质基础和动力,也是碳排放的主要源头,“十四五”时期是实现“双碳”目标的重要基础期和窗口期。能源规划在推动经济社会转型、实现“双碳”目标中发挥承上启下、革故鼎新的作用,对贯彻落实“四个革命、一个合作”能源安全新战略具有开拓性意义。以湘乡市为例,进行基于“双碳”目标的城市能源发展规划路径研究。     

基于双碳目标的智慧能源体系构建

习近平总书记关于“碳达峰、碳中和”系列重要部署为推动气候环境治理和可持续发展擘画出宏伟蓝图、指明了道路方向。阐述了在未来40年先后实现碳达峰、碳中和目标过程中我国能源行业面临的艰巨任务,分析了“双碳”目标下能源转型的主要短板弱项,从智慧能源体系的演进路线、主要特征和对能源转型的支撑作用3个方面介绍了“双碳”目标下能源转型的路径措施,建议将着力构建支撑“双碳”目标的智慧能源体系作为能源转型的重要方向,并提出了具有操作性的实施路径。     

双碳背景下用户侧碳计量装置及平台的研发与应用

双碳战略目标的落地实施需要实现用户侧碳排放的精确计量。现有的碳计量方法受制于客观条件的限制更多地聚焦于发电侧而忽略了社会生产消费行为对碳排放的影响。电力需求侧的能源消费行为需要颗粒度更精细的碳计量装置及平台实现碳的实时追踪与溯源。对此将碳价值的时变性与无偏性纳入到实际碳计量工作中,实现油、电、气等综合能源的碳流量的在线精确刻画。通过构建碳减排量计算模型和碳排放激励模型,形成对用户侧碳排放价值的衡量标尺。开发了一套完整的碳计量装置与平台,利用采集到的实时碳数据主动控制与引导用户选择更低碳的生产经营活动,实现低碳需求响应。经过在某企业半年多的运行监测与改造验证了所开发碳计量装置及平台的实用性。     

新形势下智慧“能源 + 双碳”服务平台的建设与应用

为顺应国家能源革命和“双碳”战略目标,积极响应关于建立完善绿色低碳技术评估、交易体系和科技创新服务平台的整体要求,开展了新形势政策下的智慧“能源+双碳”服务平台的研究与开发。以区域智慧能源服务平台为研究基础,依托能源大数据应用,从政府、企业、交易市场三方视角,聚焦碳资产全过程管理,开展智慧“能源+双碳”服务平台的建设工作。平台通过汇聚海量能源信息,结合大数据、人工智能等先进技术,研究碳核算方法、计算方法及预测方法并形成标准算法模型,构建碳监测体系、碳评估体系、碳排放预测体系,构建“双碳”能源数智产品,为政府提供“碳监测”辅助能碳管理、为企业提供“碳分析”指导节能降碳、为交易市场提供“碳核证”优化资源配置,推动社会经济的绿色高质量发展。     

能源互联网下综合能源服务商业模式综述

能源互联网引发了能源系统商业模式的深刻变革,在能源互联网背景下提供经济高效的综合能源服务是电网公司实现能源互联网企业转型的重要途径,因此选择合适的商业模式具有重要意义.文中首先介绍了面向能源互联网的综合能源服务及其商业模式,总结了国内外综合能源服务商业模式的典型案例.然后,从投资建设和销售盈利的角度综述了现有综合能源服...     

面向园区能源互联网的综合能源服务关键问题及展望

目前中国能源发展面临能源消费结构不合理、能源供需分布不匹配、各类能源系统不融合、合理投资回报模式缺乏等困境,能源互联网是解决中国能源发展关键问题的有效手段。在能源互联网的背景下,综合能源服务将是不可阻挡的发展趋势。未来园区能源互联网是能源系统的基本单位,更是综合能源服务的基本落脚点。文章从综合能源服务的内涵出发,立足于园区能源互联网,从园区综合能源服务商、服务内容、商业模式、支撑技术4个方面提出面向园区综合能源服务的关键问题,并对其未来发展进行展望。     

基于用户数据深度挖掘的综合能源服务关键问题探析

促进综合能源协调发展,实现多能互补是我国能源革命的重要目标,而综合能源服务则是实现这一目标的关键手段。探索基于用户数据深度挖掘的综合能源服务,从用户供用能数据多维分析、用户智能用电策略、数据增值服务业务和综合能源服务应用平台4个方面对目前面向用户的综合能源服务关键问题进行分析、探讨,提出未来研究方向的建议。     

地下空间支撑下的电力能源系统：构想、挑战与展望

为应对日益严峻的气候变化问题,中国提出了碳达峰与碳中和的战略目标,为国家气候治理与能源低碳转型描绘了宏伟蓝图。碳源减排与碳汇增容是实现“双碳”目标的2个重要途径,但受到政策、空间、技术等因素制约,其低碳清洁潜力难以得到充分释放。地下空间作为一类具有广阔开发前景的国土空间资源,可为各类减排增汇措施提供稳定充足的空间支撑,对实现“双碳”目标具有重要意义。首先,该文基于地下空间的功能特性,揭示地下空间的减排增汇潜力;其次,提出地下空间支撑下的未来电力能源系统构想;最后,展望所提构想的未来研究方向和亟待解决的关键问题。     

适应能源电力新形势的“供电+能效服务”模式创新发展研究

“供电+能效服务”是新时代电网企业勇挑能源转型重担,推动能源结构优化升级、引领绿色低碳转型、强化能源安全保障、实现能源高质量发展的重要抓手。首先,全面分析了实现“双碳”目标、构建新型电力系统背景下,“供电+能效服务”面临的新形势、新要求;其次,总结提炼了国家电网有限公司在“供电+能效服务”体系建设方面的创新实践;最后,探讨了新形势下电网企业“供电+能效服务”工作开展思路与路径,从数字化赋能、科技攻关、政策争取、示范宣传等方面进行论述。总体而言,新形势下须系统推进“供电+能效服务”创新、深化和升级,为用户能效提升和电网公司转型发展创造更多价值,服务经济社会高质量发展,助力国家实现“双碳”目标。     

氢能驱动下钢铁园区能源系统优化配置

加快实施电能替代是实现“碳达峰·碳中和”目标的重要举措,但有相当一部分碳排放无法通过直接电能替代来消除,这其中就包括以钢铁为代表的工业领域的碳排放。新能源和氢能的大力发展,尤其是二者之间的耦合加深为减少工业领域碳排放提供了契机。文中重点分析了钢铁园区能源系统特点,通过引入新能源发电、电解水制氢以及氢能重卡等元素,优化了传统钢铁园区能源系统。基于耦合环节建模,构建了以钢铁园区收益净现值最大为目标函数、以各组分转换关系和连接特性为约束条件的规划模型。分析了电力市场、碳市场与去产能政策以及设备价格对系统规划配置的影响,通过刻画系统投资风险进一步解释了规划方案呈现的“偏好”特性。最后,从系统建设、系统调控和项目推广3个方面阐述了需要注意的关键问题。     

碳中和目标下电力需求预测体系构建及华东区域电力需求发展趋势研究

碳达峰、碳中和将加速全社会各行各业,尤其是能源系统的转型,而电力行业作为能源枢纽,能源领域在双碳转型过程中将对电力需求带来不可忽视的影响。该文立足于分析双碳目标对于能源电力的影响,挖掘双碳和电力需求的关联性,提出碳中和目标下分行业发展趋势分析思路,构建了一套适应于双碳目标下的电力电量预测方法体系;以华东区域作为典型案例,研究了华东区域碳达峰至碳中和过程中的电力需求发展趋势。研究结果表明,所构建的分析思路和方案体系科学可行,预测结论合理。     

支撑“双碳”目标实现的问题辨识与关键举措研究

中国作为世界上最大的发展中国家和主要的能源消费国与碳排放国,“双碳”目标对中国经济社会绿色低碳发展提出了更高要求。实现“双碳”目标是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,需要在科学认识的基础上,辨识实现“双碳”目标的问题与挑战,研究提出推进“双碳”工作的关键举措。在坚持问题导向基础上,剖析了“双碳”问题的来源,探究了“双碳”问题的本质与深层表现;系统分析了中国实现“双碳”目标面临的挑战与条件基础,统筹发展与减排等多对关系;提出了推动能源绿色低碳转型、推进重点领域节能、推广应用节能低碳技术和产品、完善绿色低碳发展体制机制、促进资源节约集约利用、巩固和提升生态系统碳汇能力、加强国际交流与合作等实现“双碳”目标的关键举措。     

面向碳中和的港口综合能源系统(一):典型系统结构与关键问题EI北大核心CSCD

高度电气化的港口将形成“能源–交通”强耦合的港口综合能源系统,其管理是实现未来绿色交通的关键途径。为厘清港口综合能源系统的发展路径,探究港口综合能源发展在实现海洋交通“碳中和”目标过程中的关键作用,该文调研相关文献,分析代表性港口及港口能源系统发展历史,从典型功能分区、排放政策法规及当前排放类型等角度总结港口综合能源系统的典型结构,提出港口综合能源系统发展建设中的关键问题。结果表明,港口综合能源系统是港口电气化发展的必然趋势,亦为未来海-陆能源协同提供坚实平台,但“能源–交通”深度融合在为港口带来巨大节能减排潜力的同时,也将带来多能流融合、能源–交通融合建模、多利益主体管理等复杂问题等亟待解决的问题。     

能源变革新时代综合能源服务市场机遇

我国能源变革的核心价值目标是全方位提升能源系统效率。从能源经济效率、能源技术效率、能源无碳化率、能源无害化率、能源安全率、能源智慧率6个维度,阐释了能源变革新时代能源系统效率的内涵,分析并指出了大力发展综合能源服务是提升能源系统效率的战略途径,重点探究了近中期综合能源服务的市场机遇。     

基于改进三阶段数据包络分析法的省域全要素能效评价方法EI北大核心CSCD

能源利用效率是指生产过程的有用产出与该生产过程的能源投入之比。我国目前通用的能耗强度为单要素能源利用效率,但仅考虑能源消费总量及地区生产总值,难以全面反映实际能效水平。为此,有必要建立一个多投入、多产出的评价指标体系及能效计算方法,更加科学地评估不同地区在不同环境下的能源利用效率。基于改进三阶段数据包络分析(data envelopment analysis,DEA)模型,建立面向省域能效的全要素评价体系。首先采用考虑非期望产出的基于松弛变量的数据包络分析(slack based measure,SBM)模型计算中国内地30个省、自治区、直辖市2011—2019年全要素能源利用效率,随后通过随机前沿分析评估外部环境因素对投入要素的影响,对投入数据进行调整,使得各省市面临相同的外部环境,并再次运用SBM模型进行省域全要素能效评估。最后,针对如何提高能源利用效率提出相应建议。     

“双碳”目标下宁夏构建新型电力系统的问题与建议

宁夏作为国内首个新能源综合示范区,新能源装机占比2022年底将达到50%,超越煤电成为第一大电源,随之面临新型电力系统建设带来的问题和挑战。围绕能源资源禀赋、电网网架、电力外送、新能源消纳和转型政策5个方面总结宁夏构建新型电力系统的基础与优势,并结合宁夏发展实际,从产业结构、电力供应保障、新能源并网消纳、安全稳定运行4个方面分析新型电力系统构建过程中存在的问题;最后,围绕上述问题提出了加快能源产业结构转型升级,保障电力安全可靠供应,提升新能源并网消纳能力,提高新型电力系统安全防护能力等相关建议,对推动宁夏能源转型发展和新型电力系统建设具有一定的指导意义。     

面向零碳园区的综合能源系统优化运行技术综述

双碳背景下,零碳园区级综合能源系统(integrated energy system,IES)成为我国节能降碳、提质增效政策的重点。然而,园区级综合能源系统具有源-网-荷-储一体化、多能互补、供需方动态博弈等特点,其优化运行技术面临强不确定性和耦合机理不明等诸多挑战。为此,对零碳园区级IES优化运行的研究现状、关键技术与未来发展趋势等方面进行综述至关重要。该文首先聚焦于多类型能源耦合能效提升,系统阐述了零碳园区级综合能源系统架构;进一步,从零碳园区实施路径入手,对零碳园区级综合能源系统优化运行所涉及的多类型储能技术、碳捕集技术、多能协同规划设计、需求响应、能源监测与优化调度等关键技术进行了归纳分析;最后以实现园区零碳为主要目标,从全方位融入零碳理念、综合探索碳吸收/碳排放等方面分析零碳园区优化运行所面临的核心问题,并从数字化、社会环境因素一体化、全域综合能源化等方向指明零碳园区的发展趋势。     

考虑V2G及碳排放量的风光储综合能源系统协调优化运行

结合我国“碳达峰”、“碳中和”目标的提出,文中将电动汽车的充放电特性考虑到风光储综合能源系统中,建立了以碳排放量最小为目标函数的综合能源系统协调优化模型。该模型通过利用电动汽车的充放电特性,以此调整综合能源系统的负荷曲线,在系统调峰调频的基础上实现系统的经济最优与碳排放达标。文中利用改进的禁忌-细胞膜优化算法对模型进行求解,经过算例分析表明,该优化方案能通过对常规电负荷与电动汽车负荷的平移和替换,平抑系统负荷波动,实现经济的最优与碳排放量的控制。