可再生能源驱动的直接空气碳捕集利用系统配置优化研究

直接空气碳捕集是实现碳中和目标过程中不可或缺的负碳排放技术,但其具有吸附剂再生能耗大、投资成本高的缺点。利用可再生能源驱动直接空气碳捕集系统,并对捕捉的CO₂进行合理利用,将成为直接空气碳捕集技术应用的重要形式。为此,针对整体系统设备种类多、特性差异大、电-热-碳多能紧密耦合以及可再生出力间歇波动的特点,提出耦合直接空气碳捕集技术的综合能源系统配置-运行联合优化方法,从而实现系统负碳、经济与稳定运行的目标。基于上海冬季、过渡季以及夏季三种季节典型日下的气象条件以及用户电、热负荷需求进行仿真,验证所提系统及配置优化策略的有效性。     

燃煤电厂烟气CO2捕集-甲烷化利用工艺流程模拟研究

燃煤电厂烟气中大量的CO2直接排空对环境负面影响严重,而捕集这部分CO2并利用可再生能源制氢将其转化为CH4等能源产品,可以同时实现环境保护和能源转换与储存。本文对CO2捕集-甲烷化利用工艺流程进行了详细的模拟分析,并核算了这一耦合工艺的能耗、碳排放以及经济性。模拟结果表明:捕集工段中CO2捕集率可达79%,获得摩尔分数98%的CO2;甲烷化工段中最终得到CH4摩尔分数为91%~94%的产品气。此过程若采用可再生能源制氢工艺提供H2,则可显著降低总能耗,实现CO2净减排。在未来可再生能源制氢成本大幅下降或能够获得大量廉价氢气的情况下,此耦合工艺可获得一定的经济收益,有望成为未来燃煤电厂烟气CO2大规模工业利用的重要技术路径之一。     

非水可再生能源发电技术概况

非水可再生能源是指除了常规能源（煤炭、石油、天然气、水能、核能）以外的各种形式的能源,通常包括风能、太阳能、潮汐能、地热能、生物质能等可再生能源和可燃冰、未来的核聚变等。非水可再生能源是一类蕴藏量极大、取之不尽用之不竭、洁净无污染的能源。大力发展非水可再生能源是推动国家能源结构调整的重要力量,符合国家可持续发展的战略要求,有利于人与自然和谐发展。在化石能源逐渐枯竭,气候变暧问题日益严重的今天,开发利用非水可再生能源,既是解决当前能源供需矛盾的重要措施,也是解决未来能源问题的必然选择。     

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。     

二氧化碳捕集的理论极限能耗分析

随着“双碳”目标的提出,CO₂捕集、封存与利用技术发展迅速,但与之相关的能耗理论研究相对匮乏。该文对煤电机组烟气CO₂分离的理论能耗进行定量分析,以混合物的一阶截断virial方程为基础,通过分析CO₂分离前后混合物系物性的变化,得到CO₂捕集理论极限能耗的测算方法,并对碳捕集和节能减排技术进行对比研究,得到单位发电量碳捕集的极限能耗((火用))为151.95kJ/(kW·h)。实现煤电烟气CO₂全部分离最少会使得厂用电率增加4.22个百分点。结果可为企业制定减碳技术规划和技术路线遴选提供一定参考。     

二氧化碳捕集 实现“零碳火电厂”

二氧化碳是最主要的温室气体,在火电厂燃烧化石能源的过程中,二氧化碳约占各种有害气体的11%~15%。处置二氧化碳的方法有三种,即收集、利用和填埋地下。目前,这三种技术都处于实验研究阶段,还没有推广。     

国际上先进的能源利用技术一瞥

近年来，可再生能源作为常规化石燃料的一种替代品能源，由于其清洁、无污染、可再生，符合可持续发展的要求而受到世界许多国家的青睐，将其作为能源发展战略的重要组成部分。     

燃煤电厂碳捕集、利用与封存技术和可再生能源储能技术的平准化度电成本比较

作为同样可调可控的稳定低碳电源,燃煤电厂碳捕集、利用与封存(CCUS)与可再生能源储能技术的成本竞争性值得进一步探究.本文利用学习曲线模型比较了二者平准化度电成本(CLCOE)在2020-2030年间的竞争性变化,也进一步厘清了弃风弃光省份中二者的CLCOE水平.结果表明:目前,燃煤电厂CCUS较可再生能源储能系统具有...     

“可再生能源发电与综合消纳技术”专题征稿启事

正风、光等间歇性可再生能源并网给电力系统运行带来很大的冲击,引起系统电压、频率的大幅波动,恶化了电能质量,降低了电网安全稳定运行的水平,使得传统的电力系统理论方法和技术体系受到挑战。国务院于2014年6月印发《能源发展战略行动计划(2014—2020年)》,提出到2020年,非化石能源占一次能源消费比重达到15%,其中风电装机达到2亿k W,光伏装机达到1亿k W左右,地热能利用规模达到5000万t标准煤。需"提高可再生能源利用水平。加强电源与电网统筹规划,科学安排调峰、调频、储能配套能力,切实解决弃风、弃水、弃光问题"。近年来我国各类科技     

电转气消纳新能源与碳捕集电厂碳利用的协调优化

电转气技术作为一种新型能源转换和储存方式为可再生能源消纳提供了新的途径,电转气技术生成甲烷所需的CO_2可高效经济地取自碳捕集机组的捕集碳量。提出将电转气-碳捕集电厂作为整体系统,建立电转气-碳捕集电厂协调优化模型,以碳成本、燃料成本、弃风成本、电转气成本为目标,以碳捕集率、碳捕集电厂有功出力、电转气功率为决策变量。仿真结果表明,电转气-碳捕集电厂提高了风电消纳能力,减少了碳排放,提升了碳利用水平,降低了电转气运行成本。     

考虑广义储能与碳捕集设备联合调峰的电力系统低碳经济调度

在运用碳捕集设备提高深度调峰机组负荷低谷时段出力的同时,采用广义储能提高负荷高峰时段的碳捕集水平,是实现碳达峰、碳中和的重要途径之一。提出考虑广义储能与火电深度调峰的低碳经济调度模型,通过引入碳捕集设备与广义储能解决机组深度调峰损耗大及负荷高峰时段碳排放量高的问题。将深度调峰机组改造为碳捕集机组,提高其深度调峰时段的出力水平;将由价格型需求响应与储能装置构成的广义储能用于调度模型中,提高负荷高峰时段的碳捕集水平;以系统总运行成本最优为目标,制定各主体出力方案。仿真结果表明,所提模型能够缓解机组深度调峰压力,提高碳捕集机组的捕碳水平,兼顾系统的经济效益与低碳性能。     

基于风电-碳捕集电力系统的灵活性调峰策略

高比例风电并网增大了电力系统调峰负担,因此亟需提高电力系统调峰灵活性,助力新型电力系统低碳-零碳化的发展。分析碳捕集电厂优良的调峰性能及其用于调峰辅助服务的必要性,并论证碳捕集电厂低碳特性在碳交易中发挥的积极作用,由此提出碳捕集电厂灵活性调峰的运行策略,并阐述所提策略的低碳性与经济性。构建以电力系统综合成本最优为目标的风电-碳捕集调度模型,并基于此模型对比不同灵活运行方式下碳捕集电厂的低碳性能与经济效益。最后,在改进的IEEE 39节点系统中进行仿真,结果验证了所提模型可有效协调调峰资源,在满足电力系统调峰需求的同时降低系统的碳排水平与运行成本。     

碳捕集、利用与封存(CCUS)技术的文献计量分析

近年来,碳捕集、利用与封存（CCUS）技术在全球范围内受到广泛关注。本文利用文献计量方法对2000—2020年来自Web of Science数据库中CCUS相关科学文献进行了系统统计与分析。主要统计结果表明:1）美国CCUS技术领域研究较早且此后长期处于领先地位,中国发文量和H指数相对靠前,但篇均被引频次较低。全球主要机构中,美国能源部、中国科学院和伦敦帝国理工学院对CCUS技术的研究实力和投入远远高于其他机构,其出版总量占全球出版总量的10.01%。2）从国家间合作来看,美国一直是各国合作的主要对象。然而随着时间的推移,国家间合作的聚集性逐渐降低,各国在CCUS技术领域的差距有所减小,近年来,再度出现聚集性。3）从关键词随时间的变化可以看出,除CCUS技术本身外,CO2捕集、运输和封存一直是CCUS领域研究重点。近年来,CO2利用途径和利用方式的相关研究逐渐增加,在此阶段,生物能源、负排放、生物能源碳捕集与封存（BECCS）等关键词热度迅速上升,CCUS技术经济性研究热度也不断攀升。CO2利用、负排放技术及CCUS技术经济性研究将持续成为未来CCUS领域研究热点。     

电动汽车参与电网调峰的模型及调度策略研究

"汽车-电网"互联(Vehicle to grid简称V2G)技术体现了电动汽车与电网的互动关系,随着电动汽车数量的快速增加和充放电技术的成熟,电动汽车必将成为智能电网的重要组成部分,并有望参与电网调峰平抑负荷波动。建立了一种电动汽车参与电网调峰的模型,提出了基于粒子群算法的调度策略。基于某地区典型的日负荷曲线,研究了电动汽车对电网调峰的影响。     

考虑碳捕集技术的电力系统双层优化配置

碳捕集与封存技术是实现“双碳”目标的有效手段,在考虑碳交易机制的基础上提出了一种含电转气、燃气轮机、碳捕集系统、风电场联合运行的低碳经济双层优化配置模型。上层优化目标为最小化系统碳相关成本;下层优化目标为最小化系统运行成本,其中考虑了系统运行约束,决策变量包括发电机组有功出力、电转气功率、碳捕集装配。为求取所提双层优化模型的最优均衡解,利用KKT条件将双层优化问题转换为单层优化问题,再利用McCormick将二次规划单层问题转换成可直接求解的混合整数线性优化问题,并利用CPLEX求解器对模型进行求解。最后,对IEEE 30节点系统进行仿真,验证了所提模型和方法的有效性,同时采用双层模型在一定程度上减少了系统总成本,提高了减排率。     

电动汽车参与电网调峰的关键技术研究综述

在“双碳”目标下,电动汽车凭借于其低碳、低污染的优势受到广泛关注。近些年,在国家政策的引导下,电动汽车的发展十分迅速,但大规模电动汽车的无序充电也将会对电网的安全稳定产生不利的影响,而合理的调度电动汽车的充放电行为参与电网调峰,不仅可以降低其对电网产生影响,还可以产生可观的效益。首先对电动汽车参与电网调峰的潜力和经济性进行分析;然后从电动汽车参与调峰辅助服务市场的交易方式、市场交易策略、可调节容量、充放电控制策略等方面展开分析,重点梳理了相关的最新研究成果,并针对研究中存在的问题结合新技术提出了可能的研究方向;最后结合实际情况,提出了大规模电动汽车参与调峰仍面临的一些问题。     

Short-term peak shaving operation for multiple power grids with pumped storage power plants

The East China Power Grid (ECPG) is the biggest regional power grid in China. It has the biggest installed capacity of pumped storage power plants (PSPPs) and is responsible to coordinate the operation of its five provincial power grids. A recent challenge of coordinating operations is using PSPPs to absorb surplus energy during off-peak periods and generate power during peak periods. Differing from the traditional operations of single power grids, however, the PSPPs are required to respond to load demands from multiple provincial power grids simultaneously. This paper develops a three-step hybrid algorithm for the day-ahead quarter-hourly schedules of PSPPs to meet load demands of multiple provincial power grids. A normalization method is first proposed to reconstruct a total load curve to deal with the load differences of multiple provincial power grids, and to reflect the effect of specified electricity contract ratio on multiple provincial power grids. Secondly, a heuristic search method is presented to determine the generating and pumping powers of PSPP. Thirdly, a combination optimization method is used to allocate the determined generating and pumping powers among multiple provincial power grids to smooth the individual remaining load curve for their thermal systems. Two case studies with greatly different load demands are used to test the proposed algorithm. The simulation results show that the presented method can effectively achieve the goal of shaving the peak load and filling the off-peak load for multiple provincial power grids.