考虑电-气综合需求响应的综合能源系统低碳经济调度

随着“碳达峰”和“碳中和”目标的提出,低碳电力更加符合社会发展的需求。氢气具有清洁无污染、能量密度大等特点,合理利用氢能源为综合能源系统的发展提供了新的方向。基于此构建了含制氢-储氢设备的综合能源系统低碳经济调度模型,引入电-气综合需求响应并考虑碳排放惩罚成本,以系统总成本最优为目标函数,利用粒子群算法对实际算例进行分析求解。仿真结果表明通过引入综合需求响应和制氢-储氢设备,可提高可再生能源的消纳水平,降低系统的成本,减少系统的碳排放。     

面向碳中和的多源异质全可再生能源系统优化规划方法研究

为有效应对气候变化与能源危机,早日实现碳达峰与碳中和目标,提出多源异质全可再生能源热电气储耦合系统,在供能侧实现100%全可再生能源。首先,构建了全可再生能源系统的物理架构,并对系统内典型设备进行建模;然后,以系统年总经济成本最小为目标函数,构建了可实现系统结构、设备配置与运行策略协同优化的混合整数线性规划模型;最后,通过具体算例分析,验证了所提优化模型的正确性和可行性,确立了所提出的多源异质全可再生能源热电气储耦合系统在降低碳排放、实现全额消纳可再生能源等方面的有效性。     

基于阶梯型碳交易机制的综合能源系统低碳经济调度

为实现综合能源系统的经济低碳运行,提出了计及阶梯型碳交易机制的综合能源系统优化模型,首先以系统全年运行维护成本和投资成本最小为目标,建立了考虑多元负荷需求的综合能源系统容量优化模型,其次基于k-means聚类方法及平均值法选取典型日冷热负荷,最后以系统运行维护成本以及碳交易成本最小为目标,分析不同基准碳价对系统运行方式、碳排放量以及经济性的影响,并以典型日进行详细分析。结果表明：将阶梯型碳交易机制引入综合能源系统可以有效降低碳排放量并提高系统的经济性,尤其对于供热季,能以较低基准碳价对系统产生显著影响。     

考虑碳交易的综合能源系统在不同配置情景下的运行分析

大量分布式可再生能源发电机组的部署和碳排放交易的成本可对综合能源系统的运行产生重要影响。首先,针对电热综合能源系统,本文建立了考虑负荷需求、风速、太阳辐射强度和碳排放交易成本等不确定性因素的热网-主动配电网耦合模型。其次,本文采用多时段蒙特卡洛树状仿真的随机方法,分析可再生能源发电集成度和碳排放交易成本对系统运行总成本的影响。最后,本文以新疆能源系统为对象进行了算例分析。算例仿真结果表明：在新能源补贴下滑的大环境下,碳排放交易的实施可以为政府推进可再生能源装机提供新的动力。     

考虑碳捕集利用与可再生能源的低碳综合能源系统配置优化研究

为实现传统工业部门的低碳转型,构建了集成可再生能源、电锅炉、储热以及碳捕集利用与封存（CCUS）装备的低碳综合能源系统,并提出了经济和低碳双重导向下的系统配置优化方法。应用粒子群优化算法求解获得各设备的最优配置容量及典型场景下的最优调度方案,并选取乙烯工业进行案例分析。结果表明：通过引入CCUS和可再生能源装备,系统碳排放减少了57.50%,年总成本增加15.92%;当碳价高于109.61元/t时,低碳综合能源系统具有经济和低碳双重优势。     

基于零碳排放模式的氢气储能应用场景展望

氢能是重要的可再生无碳能源,被视为21世纪最具潜力的能量载体,氢气储能可以有效解决可再生能源消纳,平抑电网峰谷差.我国是全球最大的能源消费国和CO2排放国,基于"碳达峰"、"碳中和",提出"零碳排放"模式的氢气储能应用场景.通过制氢、储运、终端应用等3个环节,结合能量转换效率、制氢成本、氢气储能技术、氢气输送、盈利模式...     

基于合作博弈的综合能源系统电-热-气协同优化运行策略

在"双碳"背景下,为有效提高综合能源系统(IES)的能源利用率,减少碳排放量,同时提升系统运行的灵活性,提出一种基于合作博弈的IES优化运行模型.首先构建IES框架,针对电转气(P2G)、碳捕集、燃气轮机、热储能等设备进行建模;其次考虑系统内各主体之间存在协同合作的可能,将系统内各运营主体分为三方构建合作联盟,阐述能源...     

考虑零碳排放的电-气综合能源系统日前优化调度

基于碳捕集和电转气（P2G）技术，该文建立考虑零碳排放的电-气综合能源系统日前调度模型。首先，搭建零碳电-气综合能源系统框架，通过在燃煤机组上增设碳捕集装置收集燃煤机组产生的二氧化碳，并将其作为原料通过P2G技术将二氧化碳转换为甲烷，同时针对火电机组出力与产生甲烷量之间的数学关系进行深入研究。然后，以综合运行成本最低为目标建立日前调度模型，同时考虑电-气综合能源系统的零碳目标，将无法收集利用的二氧化碳通过购买碳排放权的方式排放到大气中，进而实现零碳的目标。最后，通过算例验证所提的零碳电-气综合能源系统的合理性，结果表明该文所提模型可实现电-气综合能源系统零碳排放的目标，且与传统电-气综合能源系统相比，减少弃风1320.96 MWh，降低运行成本56.16万元。     

“双碳”目标下氢能在我国合成氨行业的需求与减碳路径北大核心CSCD

氨(NH3)是现代社会中重要的化工产品之一,在农业和工业等领域均有重要的应用。当前我国合成氨过程中原料氢的生产以化石能源为主,为实现“双碳”目标,有效缓解高碳排放问题,电解水制氢等绿色合成氨技术与氨的清洁利用技术成为重要的突破口。本文对我国合成氨现状以及未来趋势进行研究,并基于长期能源替代规划系统(LEAP)模型,结合经济性驱动,以氢气价格和政策为主要驱动因素,考虑不同原料合成氨的替代,模拟我国合成氨行业2020—2060年的氢需求及碳排放趋势。结果表明,2060年,我国合成氨需求量将达1.2亿吨,氢气需求量达2128万吨,新增需求主要来源于船舶氨燃料、氨发电等新领域,超过合成氨的氢需求量的50%。我国合成氨行业由化石能源向可再生能源转换有着巨大的潜力,随着可再生能源制氢成本的降低,可再生能源制氢合成氨占比将会大幅度上升,超过97%。在碳排放方面,我国合成氨工业将在2030年达峰,峰值为2.2亿吨,2060年合成氨工业碳排放920万吨。为实现碳中和目标,我国应在可再生能源丰富的地区优先开展电解水制氢合成氨示范项目,加大力度开展电解制氢以及温和条件合成氨关键技术及应用,尽早实现低碳合成氨技术大规模应用,在氨应用方面,加大氨燃料发动机和掺氨发电的研究。     

可再生能源制氢综合能源管理平台研究

  目的  氢能是一种绿色高效的清洁能源,可以通过多种方式转化为电能、热能等加以利用。可再生能源制氢是实现碳达峰、碳中和目标的重要支撑。可再生能源制氢属于新型项目,是电力行业与化工行业的结合,系统间耦合性不强,提高能源综合利用率是可再生能源制氢的研究重点。  方法  文章介绍了当前主要的制氢工艺,对比了灰氢、蓝氢和绿氢的主要特点,阐述了风电及光伏制氢的主要系统,并提出了通过构建综合能源管理平台对可再生能源制氢各系统进行统筹管控的思路。  结果  在综合能源管理平台制定控制策略可以平衡功率,实现最优调度从而减少弃风弃光,而且还可以降低单位制氢成本。  结论  综合能源管理平台可以提高可再生能源制氢的能源综合利用率,对可再生能源制氢项目的推广起到支撑的作用,为可再生能源制氢领域的研究人员提供了重要的参考借鉴     

中外发展低碳经济的比较分析

2007年,胡锦涛主席在APEC第15次领导人会议上提出了四项建议,明确主张"发展低碳经济"。本文以我国能源利用状况为切入点,通过对我国与发达国家及金砖四国低碳经济发展状况进行比较,得出了目前我国在世界范围内低碳经济的发展仍处于较低水平的结论。     

微藻固碳效能研究进展：关于能量转换的生物本征

微藻光合固碳可看作生物学机制下太阳能与化学能的能量转换过程,对其能量转换生物本征特性展开研究有利于从本质上揭示并把握微藻高效固碳机制,探索提效增质的新途径与新方法。本文首先对近年来分散在不同学科的代表性研究进展进行了综述,重点关注机制与理论、量化计算方法两方面。其次,对该领域研究挑战中代表性问题进行了归纳,并从中提炼了在能量转换和自由能耗散机制方面的制约因素。再次,探讨了热力学在解决挑战中可以扮演的角色,主要从机制与理论、工作框架与方法角度对可能的解决方案进行了讨论,并从交叉研究角度对近年来代表性成果的贡献进行了回顾。最后,对所涉及的基因组学、微量热实验和数据采样方法等关键支撑技术进行了梳理,对基于热力学约束的代谢网络研究进行了展望。     

广东省低碳发展的能源消耗与CO2排放分析

作为中国经济大省、人口大省和能源消费大省,广东省先行启动国家低碳省试点工作,率先开展碳交易市场建设试点。能源消费特征和CO2排放情况是低碳发展的基础,从广东省经济发展入手,分析了广东省终端能源消费及构成、单位GDP能耗和单位工业增加值能耗等能源消费特征,估算了广东省2005年至2010年的CO2排放量,并预测了广东省“十二五”期间的能源消费和CO2排放量,为节能减碳和国家低碳试点工作提供基础数据和决策依据。     

低碳经济背景下《节约能源法》的问题与完善

传统的能源节约的概念不适应低碳经济发展的需要,因而需要做出改变。低碳经济背景下,能源节约应与经济、环境的可持续发展相结合。努力做到在保障经济的发展的同时减少能源消耗,这是一种新的立法理念,应在《节能法》中有所体现。     

低碳经济理念下能源法的基本原则

能源法的原则指体现能源法的基本精神,构成能源法的基础或本源的综合性、稳定性的准则。在低碳经济理念下,实现能源安全有效供给保障与环境保护的同步是能源立法的基本价值追求。能源立法的基本原则应该坚持能源可持续利用原则,节能高效、综合利用原则,能源开发利用与环境保护相结合原则,能源多元化、优化能源结构和国际合作原则。     

广州市碳排放达峰值分析

本文对城市达峰值的规律以及峰值研究方法进行了梳理,研究广州市碳排放峰值时先对广州市碳排放影响因素进行分解分析,随后基于相关规划对广州市的碳排放峰值进行了情景分析。结果表明,经济增长和人口规模是促进广州市碳排放的两个主要因素。经济增长是最重要的影响因素,未来人口增长将不会是碳排放增长的主要影响因素。产业结构、能源强度和碳排放系数都是减缓广州市碳排放的影响因素,其中能源强度的减排贡献度最大。未来广州市能源消费总量将持续增加,在高经济增速的情况下,广州市至2030年仍未达到碳排放峰值;在较低经济增速的情况下,广州市在2020年左右便可实现碳排放峰值。要实现碳排放达峰,必须引导合理的能源消费需求,加大节能力度;加快产业转型,大力发展低碳技术;大力发展天然气和新能源。
关键词：能源消费量;碳排放;峰值目标;广州市     

美国碳强度指标走势及其对中国的启示

碳强度作为衡量二氧化碳排放量与GDP关系的指标,将成为中国减排工作的一个约束性指标。它不仅受能源效率影响,更受能源结构的影响,与能源强度相比,其实质上是一个能源质量的问题。美国早已建立了全面的碳强度指标系统及完善的数据收集系统,并出台了众多相关政策。美国二氧化碳排放强度从2000年的521t二氧化碳当量/百万美元(2005年价)下降到2009年的416t二氧化碳当量/百万美元(2005年价),9年间下降了20.15%。在能源供应相关碳强度方面,自2000年以来也呈逐年下降趋势,且2008~2009年间下降尤为突出,可见碳强度指标真实地反映了美国经济发展的趋势及强弱。美国信息产业不仅GDP贡献值远高于传统工业,且碳排放量也远小于传统工业。新能源已被赋予了改变美国命运的重要使命,特别是风能已成为美国非化石能源发展的主力军。我国除应对气候变化外,还面临着扶贫、就业、区域差距等一系列发展问题,实现碳强度指标降低任务非常艰巨。建议政府首先应在中央层面建立一个全面而又公开的碳强度信息数据系统,这是所有工作的起点和基础,并将碳强度指标纳入地方经济发展考核目标;借助"十二五"发展契机,推动国内能源结构调整,促进经济结构转型,加速低碳城市创建,注重节能技术的创新开发和应用;逐步应用新的清洁能源取代化石能源,推动新能源的应用和产业发展。     

我国清洁能源碳减排效益分析及发展顺序

发展低碳能源是应对全球气候变化、实现电力低碳化发展的有效途径,最终要以发电技术在具体工程项目中应用来实现,衡量各技术的经济可行性、评价可再生能源发电技术CO2的减排效益是关键。分析了当前我国主要5种低碳发电技术置换火电的碳减排成本及产生的碳减排效益,并对2020年低碳能源发电技术的碳减排潜力进行了测算。结果表明,水电发电成本及相应的碳减排成本最低,核电其次,光伏发电最高,应优先发展水电、大力开发核电,同时积极发展风电等其他低碳能源。     

碳货币——低碳经济时代的全新国际货币

《京都议定书》制定了在全球范围内流动的以碳信用为标志的无形商品的贸易体系。近年来全球碳交易市场突飞猛进,成交量从2004年的0.94×108t二氧化碳当量增长到2008年的49×108t二氧化碳当量,成交额从2004年的3.77亿欧元增长到2008年的920亿欧元。预计2009年全球碳交易量为59×108t二氧化碳当量,交易额为626亿欧元。碳交易市场的不断膨胀和交易平台的不断国际一体化,为碳信用在低碳能源和低碳技术的计价以及国际结算方面奠定了基础。同时碳信用的政府信用基础、自由存储和借贷及稀缺性、可计量性和普遍接受性都凸显出其货币特性,使得与低碳能源和低碳经济绑定的碳信用从商品过渡为国际货币的可能性进一步加大。一旦碳货币体系建立起来,碳货币的储存和占有程度就会直接影响一个国家的经济体系。在未来国际碳货币体系下,我国出口的比较优势很可能被购买碳货币所抵消。我国应采取积极政策以应对国际碳货币发展潮流,积极加入到国际碳货币体系的构建中,建立中国碳金融体系,加快健全和完善碳交易市场,使人民币在碳信用的计价和结算中占据一席之地。同时积极发展我国的低碳能源和低碳技术,为今后可能出现的碳货币体系做好储备。     

基于超临界CO2循环的地热与太阳能混合系统研究

超临界CO₂循环可以耦合较低温度的地热和较高温度的太阳能热组成混合热源发电系统。相比能量分析方法,火用分析方法更便于分析混合系统对提高能量利用率的作用,以及识别造成可用能损失的设备和过程。115℃地热和200℃地热分别与采用槽式聚光集热技术的太阳能热组成混合热源,构成简单回热超临界CO₂循环。分析结果表明：混合系统的火用效率比单纯太阳能热的循环系统提高了5% ~ 10%;太阳能聚光集热器的?损失最大,占80%以上,其次是除预冷器以外的各类换热器以及透平;相比之下,压缩机和预冷器的火用损失较小。减少?损失的关键是提高太阳能聚光集热器和换热器的性能,包括提高集热管运行温度,以及提高换热器效能。