海上风电制氢技术经济性对比分析

海上风资源丰富、区域广,成为风电开发利用的重要领域。但海上风电的强随机性和间歇性给海上风电的安全可靠消纳带来诸多难题。风电制氢是提高风电利用率和缓解弃风的有效手段,已成为海上风电发展和研究的热点方向。综合考虑制氢技术方案、设备投资成本、运行维护成本,给出国内海上风电制氢技术的经济性评价方法;分别建立海上风电岸上制氢、海上平台制氢及管道输氢和海上平台制氢及船舶运氢3种海上风力发电制氢技术方案及经济性模型。基于相关调研和文献数据,以某300 MW海上风电场为例,对不同离岸距离的3种海上风力发电制氢技术方案进行经济性比较。结果表明,3种海上风电制氢方案中,海上平台制氢及船舶运氢方案最具经济性,且随着离岸距离加大,该方案等年值费用基本不变;海上风电岸上制氢方案和海上平台制氢及管道输氢方案随离岸距离加大,等年值费用均不同幅度增加。     

风电耦合电解水制氢技术研究

由于氢能具有单位质量热值高、用途广泛和可再生等优点,越来越多科研工作者对氢能产生了兴趣。文章对目前主流制氢路线做了对比,发现电解水制氢与风电耦合具有很大的优势。分析孤网、并网和非并网三种运行模式下的技术可行性。结论表明“孤网运行:风力发电+电解水制氢设备+储能设施”的耦合模式最具有发展潜力,为将来开展大规模风电耦合制氢提供可选的技术思路。     

综合能源生产单元的全生命周期碳足迹评价与技术经济性评估

综合能源生产单元(integrated energy production unit,IEPU)通过耦合可再生能源制氢与火电碳捕集技术,制备易于储运的绿色燃料,在协调解决可再生能源消纳、碳利用及氢能储运等问题方面具有良好的应用前景。为定量评价IEPU的技术经济性与降碳潜力,该文通过构建IEPU工艺流程的仿真模型,模拟风电制氢、甲醇合成及压缩提纯等关键过程,建立多能流与物料流数据的全生命周期清单,进行碳足迹评价,并指出进一步碳减排的可行路径;通过对能量效率、电流密度等技术参数及风电价格、碳税等经济参数进行灵敏度分析,开展不同技术经济性背景下的经济性评估,探究IEPU的盈利条件。碳足迹评价表明,年产39万t绿色甲醇IEPU的全生命周期净碳减排量达5.88万t。技术经济性评估表明,在良好的技术经济性背景下,当风电售价降低至0.21元/(kW·h),基于IEPU生产的绿色甲醇成本可与传统甲醇生产工艺相当。     

可再生能源电制氢合成氨系统的并/离网运行方式与经济性分析

可再生能源电制氢合成氨(renewablepowerto ammonia,Re Pt A)是风力发电、光伏发电等可再生能源的大规模消纳方式之一,也是化工行业实现低碳清洁发展的重要技术路线之一。利用风电光伏电解水制氢合成氨系统模型,分析电网调峰型系统、电网友好型系统、工艺离网型系统的绿氨成本,并对电化学储能设备规模、储氢设备规模、电解水制氢设备规模、电解水制氢设备效率等影响因素进行敏感性分析。基于3种绿氨系统的设备配置方案和运行方式评估不同类型系统所需的电网调峰电量,提出3种系统所适合的应用场景。研究结论是近期应该发展电网友好型RePtA系统,远期应该发展工艺离网RePtA系统。     

风电制氢经济性及发展前景分析

风能等可再生能源具有随机性、间歇性和波动性等特点,利用风电等可再生能源发电制氢,实现可再生能源多途径就近高效利用,是未来清洁能源替代的重要方向之一。考虑利用风电通过碱性电解水制氢,以氢燃料电池车作为终端应用,利用平准化成本分析法和内部收益率法分析制氢及储运等全环节成本效益变化,提出了考虑产业链传导的风电全电量制氢经济分析模型,并与并网发电进行经济性对比,为全面平价上网背景下新能源消纳受限地区风电产业新的发展模式提供参考。     

风光互补发电耦合氢储能系统研究综述

基于风光互补发电、电解水制氢、储氢、氢燃料电池等技术的风光互补发电耦合氢储能系统,以氢能为能源载体,是实现可再生能源-氢能-电能规模化应用的重要途径.介绍了风光互补发电、电解水制氢、储氢和氢燃料电池等关键技术的发展现状,对风光互补发电耦合氢储能系统中的离网型、并网型系统和容量配置优化等研究热点进行了分析,为风光互补发电...     

中国西北清洁能源开发与输送若干问题分析

分析了我国清洁能源发展形势和当前风电大规模开发面临的主要问题,指出必须依靠和建设坚强电网,才能实现风电等清洁能源大规模开发利用。提出了西北大规模开发输送风电的思路和举措,特别强调要加强750 kV骨干网架及外送电通道建设,解决风电大量集中上网和输送问题;同时,借鉴我国水电梯级调度经验实施大区域流域化风电预测和调度,加强电网调峰能力建设,改善电网接纳风电的能力,提高风电开发经济效益和社会效益,促进清洁能源开发利用又好又快发展。     

海上风能岸上制氢的经济可行性分析

我国沿海地区经济发达,能源需求量大,探索海上风电制氢为其他行业供能具有现实意义。比较了海上风电输电上岸后的两种利用模式：1)风电售电模式;2)风电制氢模式。首先通过比较碱性(alkaline, ALK)电解槽和质子交换膜(proton exchange membrane, PEM)电解槽的工作特性,建立了制氢系统产氢量模型。其次,建立两种模式的经济分析模型;最后,结合净现值和平准化制氢成本比较了不同风能利用模式的经济性。结果表明在当前技术情景下,氢价取46.93元/kg、风电上网电价取0.531 8元/(kW·h)时,风电制氢模式比风电售电模式更具有经济性,氢价是影响制氢模式经济性的最大因素,而氢价取决于未来氢市场的供需关系,不确定性较大。     

计及风电汇集系统静态电压稳定性的网储联合规划

化石能源急剧消耗和生态环境问题的凸显,使得以风电、光伏为代表的可再生能源迅速发展。然而,网源发展不协调、风电随机性及并网点电压稳定性等一系列问题阻碍了风电大规模并网。综合考虑风电的不确定性、规划方案的经济性和风电场汇集系统静态电压稳定性等3个方面,建立了计及风电场接入的网储联合规划模型。考虑到模型的非线性特征,提出利用改进粒子群算法求解联合规划问题。改进的Garver-6节点系统算例结果表明,联合规划模型可以有效减少弃风率,在考虑经济性的同时兼顾稳定性问题。     

考虑制氢储能参与的互联电力系统优化调度研究

在能源互联网背景下,可再生能源发电并网比例快速增长,而由于风电出力特性等因素的影响,风电并网时出现大量弃风,未能实现全消纳。以减少弃风为前提,运行成本和环境成本最小为目标,构建含制氢储能的电–气综合能源日前经济调度模型。通过对比系统中制氢储能单元参与前后的弃风电量、运行成本和环境成本,验证了制氢储能对减少弃风,提高系统经济性和环保性的作用。仿真算例表明:构建的电–气综合能源系统,在很大程度上实现了风电全额消纳,且制氢储能的参与使整个系统的经济性和环保性都有所提高。在能源互联网的背景下,该模型的提出对系统能够经济、环保地运行具有重要意义。     

氢能储运技术现状及其在电力系统中的典型应用

氢能是21世纪最具发展潜力的能源之一,氢能的利用发展不仅可以解决可再生电力能源消纳和储存的问题,还可助力保障国家能源安全和推动碳中和目标的实现.由于氢特殊的物理性质,如密度小、能量密度大等,其安全高效的储运及应用技术是氢能产业大规模发展的关键.针对氢能储运关键技术现状在电力工业中的应用,介绍了氢能利用发展的背景及意义,...     

储能系统参与多应用场景的协同运行策略

风电出力与负荷需求的时序关系导致仅用于风电消纳的储能具有闲置的时段和容量,故其利用率低、经济效益不佳.针对该问题,探讨了利用此类储能的闲置容量和功率参与电力能量市场和备用辅助服务市场的可行性和兼容性,并提出储能系统参与3种应用场景的协同运行策略,以提高储能利用率.首先,通过最优机组组合问题研究储能用于促进风电消纳的运行计划.然后,优化利用储能闲置容量和功率参与电力能量市场和备用辅助服务市场,修正储能系统运行计划.此外,在储能投标备用容量时设置预留容量空间以保证备用可用.算例仿真验证了该方法可显著提高储能运营收益,并分析了储能初始荷电状态、容量和功率对各应用场景下收益的影响.     

计及光热电站与风氢系统互补运行的低碳经济调度策略

为促进风能高品质利用、降低系统的碳排放水平，提出一种光热电站与风氢系统互补运行方式：将系统弃风作为制氢的电力来源以实现同节点下两者的光热-氢耦合。分析了光热电站中不同电转热环节对系统低碳经济效益的影响，将电转气的氢能利用阶段分为CO2甲烷化和氢燃料电池运行，二者作为低碳技术的有效手段，辅之以绿证-碳交易机制的低碳市场政策，进一步挖掘联合运行系统的减排能力；以系统综合运行成本最低为目标建立低碳经济调度模型，再利用McCormick方法将混合整数非线性优化问题转化为混合整数线性优化问题，并运用CPLEX求解器对模型进行求解；在改进的IEEE 30节点系统上进行仿真验证，通过多场景的设置，对比验证所提策略的有效性。     

海上风电送出与就地消纳技术差异综述

在“碳达峰”与“碳中和”承诺背景下,海上风电凭借其高利用小时数、资源蕴含总量丰富等特点得到迅猛发展。然而,海上风电输电存在高成本、作业难度大、施工不便等问题。海水淡化技术凭借其灵活运行特性可有效适应风电波动性,采用海上风电就地消纳进行海水淡化能够提高风电利用率并简化输配电环节,可为海上风电应用与发展提供全新思路。文章结合海上风电并网方式与海水淡化系统工艺结构,分别剖析了海上风电输电与淡水输送的工作原理。再综合考虑输送容量、输送距离、输送建设成本等7个方面的性能指标,整理了海上风电输电与输水系统在技术与经济方面的差异。针对海水淡化技术的灵活性与经济性等优势,论述了海上风电驱动海水淡化技术在新能源消纳、工业清洁化与风电多元化发展等方面的应用前景。     

含风储一体化电站的电力系统多目标风险调度模型

风储一体化运行是未来风电站的一种发展趋势,与储能和风电分别受系统调度相比较,更有利于提高风电接入电网的利用率。基于一体化电站中电池储能系统的运行特性及风机故障机理,提出考虑含风储一体化电站的电力系统失负荷和弃风风险指标,建立以系统运行风险最小、火电机组煤耗量最少,以及弃风量最少的多目标优化调度模型,以解决系统运行过程中风险、发电成本与风电消纳之间的矛盾。算例验证表明,与传统风储联合运行模式下的调度结果相比,一体化后虽然风险略有增加,但显著提高了系统运行的经济性和风电消纳能力。     

含风电制氢装置的综合能源系统优化运行

随着全球环境污染问题的加剧以及能源结构调整,氢能作为一种高度清洁的可再生能源成为世界各国研究热点,合理利用氢能是解决能源危机和环境问题的有效途径。考虑风电制氢装置在综合能源系统中的应用,研究了含电制氢装置的不同控制方式,提出了含电制氢装置的综合能源系统优化模型。通过多种能源之间的相互转化,同时满足电力、氢气以及热负荷需求。算例仿真结果验证了所提模型的有效性,分析了风电制氢装置对于降低系统运行成本、提高清洁能源消纳量的重要作用,对比了不同氢气负荷需求下系统的运行情况,仿真结果说明合理安排氢气负荷有利于进一步促进系统绿色、经济运行。     

中国风力发电绩效的区域差异及空间计量分析

近年来,中国的弃风现象影响了风电资源的利用率,不利于中国能源结构转型.为了有效提高风电绩效,加快能源革命的进度,对中国各省域进行差异化的区域风电发展研究.借助DEA-TOPSIS模型测算风电绩效,将结果和超效率DEA模型的测算结果对比分析,验证了提出模型更适用于风电绩效评估,并引入空间面板模型分析风电绩效的影响因素,制...     

风电场中储能装置的容量优化

储能技术的发展为风电的大规模并网后造成的电能质量问题提供了有效解决方法。合理的储能设备容量不仅能够提高储能设备的利用效率,也能平滑风电输出,改善电能质量。本文考虑计及储能设备减少旋转备用容量的风电场经济效益及功率波动的平衡性,采用多目标粒子群算法进行风电场储能装置的容量优化,以Pareto最优解集的形式表示储能设备带来的风电场经济性与稳定性多目标的兼顾。并通过某地的风电场典型日出力情况作为仿真实例,验证优化所得结果的有效性,可为风电场的储能装置容量选择提供实用的参考方案。     

中国电力系统低碳发展分析模型构建与转型路径比较

中国提出的碳达峰目标和碳中和愿景对能源电力碳减排提出了更高要求,电力系统的清洁低碳转型路径亟待探索.首先,从能源电力领域的碳排放现状出发,明确了能源电力在碳减排中的定位.其次,针对电力近中期低碳发展形势,构建了考虑碳排放外部成本的规划模型,开展了量化展望分析;针对远期低碳发展情景,打破不同能源系统边界,创新性地提出了电...