新工科背景下化工热力学课程教学中引入碳中和内容的探索

针对传统化工热力学课程教学内容与国家需求和行业最新发展动态结合不紧密的问题,文章提出面向新工科人才培养,在教学中引入碳中和相关内容。化工热力学课程教学团队选取国内外最新科技发展案例,将“源头减碳、过程控碳、末端去碳”的“三步走”战略融入课程教学内容中,同时创新教学理念和方法,体现全生命周期控碳理念,以提升教学的深度、广度与创新性,培养学生分析和解决工程问题的能力,为打造更高水平的“教、学、做一体化”的课程教学模式打下基础。

考虑日历和循环衰退的多种类电池储能系统的功率调度优化

在综合考虑储能电池日历衰退和循环衰退特性的基础上,构建了一个多种类电池储能系统的功率调度优化模型,研究了多种类储能电池的功率调度对各类电池容量衰退及混合供电系统总费用的影响。以一个风-光-生物质-储混合供电系统为例,验证了该方法的有效性。研究表明,该方法可获得混合供电系统总费用最小时各类电池的最优功率调度方案。在仅考虑电池的循环衰退时,混合供电系统将优先利用价格较低的电池以降低系统的总费用;而在综合考虑电池的循环衰退和日历衰退特性时,混合供电系统则会优先选择日历和循环费用相对较低的电池以降低总费用。

厂际氢气网络多周期集成的分步优化方法

厂际氢气系统集成对于化工园区合理配置氢气系统和氢气资源具有重要意义。针对化工园区中多厂氢气网络多周期优化设计的问题,提出了一种三步求解策略优化设计多厂氢气网络的多周期优化设计。该方法首先采用厂际氢气网络的单周期优化模型获取各子周期下的氢气公用工程的传输量,然后采用单厂氢气网络的多周期优化设计模型获得各厂内的氢气系统结构,最后采用厂际氢气系统的多周期优化设计模型确定化工园区中厂际氢气系统的网络结构和氢气调度方案。研究表明,所提出的多厂氢气网络多周期优化设计方法可有效解决厂际氢气网络的优化设计问题,该策略在不增加氢气系统结构复杂度的前提下,可以获得较好的经济性,并可提高优化模型求解的计算效率。

多电池储能系统实现削峰填谷的分步优化方法

为了同时兼顾削峰填谷作用和系统经济性,针对多种类电池储能系统在削峰填谷场景下的容量配置和功率调度优化问题,提出一种多电池储能系统(BESS)实现削峰填谷多目标优化的分步求解方法。在该方法中,首先以系统负荷标准差最小为优化目标,旨在最小化系统的用户负荷波动;在此基础上,以系统的总费用最小为目标,保证系统运行的经济性。文章以一个实际光(PV)-储供电系统为例阐明了所提方法的有效性,并在操作优化和设计优化中获得了削峰填谷效果最好经济性、最好的系统容量配置和功率调度策略。

可再生能源制氢与波动氢气负荷耦合系统的调控策略

针对可再生能源制氢与波动性氢气负荷耦合的系统,在满足波动氢气负荷需求的前提下,提出通过可再生能源发电入网调整发电侧和通过氢气公用工程调整氢气负荷侧波形的协同调控模型,目的在于提高可再生能源耦合波动性氢气负荷需求的系统经济性,并研究需求侧氢气负荷的波动幅度和周期变化波动等特性对系统经济性和设计特性的影响,以及不同的调控策略对系统经济性的影响。研究表明:氢气负荷侧波形的幅度和周期变化对系统的经济性和容量配置影响显著;氢气公用工程调节和电力入网调节的调控策略可以有效降低系统的总费用。

风力发电制氢与氢气网络耦合系统的氢气波动平抑特性分析

将可再生能源发电制氢集成于炼厂氢气系统中,不仅可替代部分氢气公用工程以满足炼厂的氢气需求,同时也可为炼厂中旋转设备提供电能,但可再生能源发电制氢的波动性将影响氢气网络的稳定运行。为了探究风力发电制氢与氢气网络集成中两个子系统平抑风能波动的特性,本文构建了集成风力发电制氢的氢气网络数学优化分析模型,研究了氢气网络平抑风力发电制氢波动的经济性和系统结构特性。研究表明,为了适应可再生能源发电制氢的波动,氢气网络需要更加复杂的网络结构,且风力发电制氢输出的电力和氢气经储能电池和氢气储罐的缓冲调节后仍存在较大波动,氢气网络仍需通过调节公用工程和燃气系统来实现氢气网络的稳定运行。