碳中和背景下综合智慧能源发展趋势

为分析碳中和背景下综合智慧能源的发展趋势,介绍了国内外综合智慧能源发展状况,阐述了综合智慧能源的内涵及技术架构,将综合智慧能源关键技术归纳为能源生产、能源输送、能源存储、能源消费和能源智慧化等5个方面的技术,分析总结了各技术的发展现状和核心问题,提出了加强综合智慧能源统筹规划、推动关键技术及设备的国产化、促进综合智慧能...     

碳中和背景下的脱碳方案

随着"碳中和"目标的提出,我国的能源利用方式需面临调整.首先,介绍了目前我国非化石能源比重为15％左右,到2050年我国非化石能源比重将达到70％左右.其次,指出除了提高非化石能源的利用比例,在某些难以脱碳的领域必须利用碳捕集与利用等技术实现碳减排.接着,文章对碳捕集与利用技术做了详细介绍,碳捕集技术分别包括二氧化碳燃...     

碳中和目标下新型能源系统与储能发展研究

能源是实现碳中和目标的主战场,能源系统电气化、电力系统低碳化是能源转型发展的主要方向。随着风电、光伏等可再生能源逐步成为电力系统主力军,电网稳定运行压力增大,储能成为支撑新型能源系统稳定运行的核心环节。中长期新型储能规模将突破8亿千瓦,极端情景下将超过20亿千瓦。当前,储能技术已进入多元、快速发展的新阶段,多种技术“百花齐放”,产业规模快速扩大。建议以促进储能发展为突破口,强化顶层设计、加强财税支持、完善价格机制、集聚关键要素、创新商业模式、深化国际合作,加快我国能源低碳转型的步伐。     

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。     

碳达峰碳中和目标下我国能源低碳转型思路初探

“2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和”是党中央、国务院经过深思熟虑作出的重大战略决策,是对国际社会做出的庄严承诺,其中能源低碳转型是实现碳达峰碳中和目标的关键。本文梳理了我国能源发展的现状与趋势,浅析基于“双碳”背景下我国能源绿色发展面临的困难与挑战,提出能源领域在安全保障、节能降碳、能源结构、科技创新和市场改革等方面的转型措施。     

基于碳捕集与液态CO2储能的综合能源系统优化调度

针对综合能源系统在新能源消纳方面的不足,提出一种基于碳捕集与液态CO₂储能的综合能源系统。首先,分析了液态CO₂储能实际运行特点以及碳捕集装置综合灵活运行方式的“削峰填谷”特性;其次,建立考虑液态CO₂储能与碳捕集装置不同运行方式的综合能源系统;最后,以系统总运行成本最小为目标函数建立优化调度模型,并通过负荷率、能源利用率等评价指标衡量调度结果。算例分析表明,该优化模型可提高能源利用率,缓解系统调峰压力,实现系统运行的经济性和低碳性。     

碳中和背景下的海水制氢路线

海洋是生命之源,如何进行海水资源高效开发利用是人类未来可持续发展的希望.氢能作为低碳时代的最佳能源选择,其在当下能源转型中扮演着重要角色.电解水制氢是公认的绿氢制备方法,然而其能耗以及水资源消耗问题却十分突出.随着风电等可再生能源逐渐深远海化,其导致的电力远距离输送的损耗问题也日益紧张.为了解决上述问题,通过可再生电力...     

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...     

常熟综合能源示范区能源系统规划研究探讨

介绍了常熟经济技术开发区某示范区综合能源系统规划研究情况,综合考虑了示范区电、气、冷、热等能源生产和消费,探索了利用电厂蒸汽或余热资源结合溴化锂吸收式、电制冷冷水机等高效设备给建筑供应冷热的经济性。研究中给出两种分析方法:一是基于MATLAB平台,利用国网(苏州)城市能源研究院综合能源系统仿真分析工具,以系统经济性最优为目标,给出示范区能源系统的配置方案;二是基于EnergyPlan工具,分析对比能源供应设备在不同COP系数时对系统经济性的影响。     

考虑绿氢制取和碳捕捉的电转气综合效益评价

目的  当前,多能互补是降低可再生能源弃电现象的重要手段之一。随着电转气（Power to Gas, P2G）技术的进步,电和气的转换也成为保障综合能源系统供应的有效途径。然而,当前P2G环节中电转氢气（Power to Hydrogen, P2H）受成本的制约难以具备经济性,只有利用弃风、弃光等资源才能实现可持续发展。此外,碳捕集技术也为电转气环节提供了原料供应,从而降低了系统的购气成本。尽管对于P2G的研究很多,但是鲜有研究针对P2G整个过程不同环节的综合效益展开评价。 方法  文章试图构建一个以可再生能源发电为主,燃气发电辅助的微电网系统,针对P2G过程中P2H以及氢气甲烷化两个环节进行精细化测算。 结果  在考虑碳市场、氢市场和甲烷市场的情况下,运用综合评价方法,对比在以电力需求为主的不同场景下P2H以及电转甲烷（Power to Methane, P2M）的经济-环境-能源效益,从而为推广P2G在不同场景下的应用提供合理建议。 结论  结果表明,当可再生能源发电占比很高时,含P2H的微电网系统要比含P2M的微电网系统具有更高的能源和经济价值,尽管在环境效益方面略逊一筹但是差别不大;含P2M的微电网系统在可再生能源发电和燃气轮机发电达到最佳比例时表现最优;当可再生能源发电占比低于65%时,增设P2G的效益不佳。     

氢能与燃料电池能源系统

基于对世界能源需求、氢能的特点和应用的分析,论证了氢能作为替代能源和未来主要能源构成的现实性;通过对氢气制备与储存技术和燃料电池技术进展的简要分析,论证了氢能利用的可行性;介绍了三种燃料电池能源系统;简论了氢经济转化的主要障碍是燃料电池技术发展和氢能基础设施建设。     

风光水氢储一体互补的再生能源制造系统

目的 为了早日实现国家“2030年碳达峰,2060年碳中和”的双碳目标, 方法 积极改进现时风电、光电互补单元,创新研发水能蓄水发电单元,创新引入氢能源发电单元以及超级电容并联锂、钠电池储电单元等,并以可编程控制器（工业控制专用计算机PLC）、LM358运算放大器、功率继电器及固态功率继电器等为核心将五单元元素合一,取长补短,共同组合成新再生能源制造、生产的“开放式”系统。 结果 该系统可以推广成为家喻户晓的新型普及节能节省设备,能够满足用户通用性和特殊性的全方位需求。 结论 风光水氢储一体互补的再生能源制造系统能够成为实现双碳目标的急先锋。     

上海城市碳中和与氢能应用场景研究

目的  我国的“双碳”战略为氢能的发展确定了方向。文章以上海为例,研究区域中心城市在碳中和目标下,通过能源替代实现城市减排进程及能源消费结构预测。绿色氢能与天然气、电力等低碳能源存在相互补充的关系,测算氢能的规模对城市氢能规划有着重要的意义,并以此对氢能发展提出前瞻性的预测和顶层设计建议。 方法  通过建立城市碳中和预测模型,对城市碳排放总量模拟分析,基于碳排放现状预测至2060年碳排放总量。根据能源替代减排公式,碳减排约束条件下的能源消费模型,预测氢能、电力、天然气等能源需求。通过氢能应用场景和供应来源调研,分析城市氢能的需求结构与供应构成。 结果  研究表明：上海预计2028年碳达峰,直接排放量峰值为2.09亿t,而后进入总量减排进程;2040年减排量达到峰值直至2060年实现碳中和。绿色氢能作为零碳能源,2030年逐步进入能源消费结构,2040年氢能需求总量约为300万t,约占总能源消费的11%;到2060年氢能需求总量约为835万t,达到总能源消费的21%。 结论  可由此构建合理的氢能供应与消费结构,建设氢能高速公路,通过氢能战略顶层设计,建设完善的安全结构、金融结构、生产结构、知识结构,掌握氢能定价权的区域氢能中心。     

双碳目标下我国碳市场发展分析及建议

目的  碳排放权交易（碳交易）在全球范围内正日益成为有效促进温室气体减排的市场机制或政策工具。面向“双碳”发展目标,适时开展碳排放权交易市场（碳市场）分析研究,对推动我国碳市场健康有序发展具有重要意义。 方法  梳理了欧美相对成熟碳市场的发展情况,总结了国内试点碳市场的建设经验,并对全国碳市场第一个履约期内的运行状况进行了分析。 结果  我国碳市场目前主要存在制度体系建设尚不健全、覆盖行业与交易结构较为单一、碳配额分配科学性及公平性有待提升、多市场联动效应较弱等不足。 结论  建议立足我国基本国情,未来重点围绕顶层设计、市场体系、调控机制、国际合作等方面开展工作。     

支撑绿氢大规模发展的氨、甲醇技术对比及应用发展研究

目的  氢能储运困难的问题限制了其大规模开发利用,亟需寻求能够实现其低成本、长距离、大规模储运的解决方案。 方法  氨和甲醇在工业领域已得到广泛应用,两者制备原料均涉及氢气且可通过裂解反应生产氢气,因此可作为氢的化学储运介质。 结果  氨和甲醇的生产和利用技术较为成熟,且绿氨和甲醇均可以通过绿氢制备获取,但国内相关落地工程项目较少,迫切需要推动技术的进一步开发和工程项目示范。 结论  随着“碳达峰、碳中和”工作的深入,氢能作为一种具有工业原料和燃料双重属性的技术将在节能减碳中起到极为重要的作用。氨和甲醇作为产业链成熟、储运方便的两种技术路线有望成为促进氢能储运的重要路径,因此开发基于绿氢的氨和甲醇技术有望促进氢能产业发展,助力我国实现“双碳”目标。     

含电转气的电—气综合能源系统低碳经济调度策略

为优化用能效率和发展低碳电力,采用综合能源系统(IES)模式耦合电力网络和天然气网络,通过电转气(P2G)技术形成电—气—电能量闭环流动,提升电力与天然气网络间的强耦合性和IES整体供能稳定性。兼顾电—气综合能源系统的经济性与低碳性,引入碳排放机制构建IES低碳经济调度模型,首先详细阐述了IES模型架构、电转气技术、碳排放交易机制等基本理论,并对天然气网络进行建模,然后采用多场景法考虑风电出力波动,以经济成本和碳交易成本最小为优化目标,构建综合能源系统新型低碳经济优化调度模型,最后通过算例对比分析了4种不同调度方案,验证了所提模型的有效性和合理性。     

双碳目标下燃煤热电联产机组储能技术应用分析

目的  “碳达峰、碳中和”目标要求现有能源结构进行深刻变革。提高原有燃煤热电联产机组灵活调节能力是保障新能源电力安全并网的重要内容之一。 方法  分别从燃煤热电联产系统灵活调节需求、潜在储能应用现状以及耦合储能技术的发展方向等方面进行了评述。 结果  分析认为深度“热电解耦”仍是提高燃煤热电联产系统的关键内容。其次,为满足“源–荷”匹配性,储能技术将在燃煤热电联产系统中发挥重要作用,其中具有应用潜力的储能技术主要包括储热、蓄电以及飞轮储能。 结论  最后根据燃煤热电联产机组耦合储能技术的应用特点,提出了储能性能老化、新能源消纳、扩容区域热电负荷中长期变更、初投资与回收期的经济性分析四个方面的建议以及需要注意的相关问题。     

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。     

基于水电站大坝的太阳能融合型并网发电系统研究与应用

针对双可再生能源融合发电模式的诸多技术难题,提出了一种在水电站大坝上建设太阳能电站并进行融合发电的创新模式,重点突破了水电与太阳能发电共享型控制技术、光伏逆变谐波抑制技术、无功补偿和共享型直流技术等技术难题.水电和太阳能发电共享型控制技术实现了水电现地控制单元、太阳能现地控制单元、共享型公用现地控制单元的分布式构架;实...