含碳捕集电厂与氢能多元利用的综合能源系统低碳经济调度

随着中国“碳达峰·碳中和”战略的不断推进,综合能源系统的绿色低碳转型迫在眉睫。针对传统碳捕集电厂灵活性较差、风电并网难以消纳等问题,提出一种含碳捕集电厂与氢能多元利用的综合能源系统低碳经济调度模型。首先,引入储液罐对传统碳捕集电厂进行改造,提高电厂应对风电波动的运行灵活性;其次,构建含两段式电转气、氢燃料电池、储氢罐和掺氢热电联产在内的氢能多元利用结构,以充分挖掘氢能利用与碳捕集电厂的协同运行潜力。在此基础上,引入阶梯碳交易机制,建立以碳交易、碳封存、燃煤及购气成本之和最小为优化目标的低碳经济调度模型。算例结果表明,文中模型能够有效提高系统的风电消纳水平和能源利用效率,具有显著的低碳经济效益。此外,碳交易基准价格的合理设定能够引导系统提高碳捕集水平。

数字基础设施投入能否提高城市能源利用效率

作为经济社会数字化转型和创新发展的抓手,数字基础设施投入对实现节能减排和现代化发展具有重要意义。基于2009~2019年我国283个城市的面板数据,借助渐进双重差分模型考察数字基础设施投入对城市能源利用效率的影响及其中的作用机制。研究发现,数字基础设施投入可以显著提升城市能源利用效率,这一结论通过平行趋势检验、克服试点选取非随机性、缓解内生性问题和反事实检验等得以强化。机制分析发现,市场化程度、产业集聚水平和绿色技术创新对数字基础设施投入与城市能源利用效率的关系存在明显的正向调节作用;异质性分析表明,数字基础设施投入对能源利用效率的提升作用在产业结构均衡城市、产业结构高水平城市和非资源型城市更为突出,当样本城市位于长三角经济圈、粤港澳大湾区、京津冀和长江中游经济圈时,数字基础设施投入促进城市能源利用效率的效果更好。本研究为因地制宜释放数字基础设施投入在减碳领域和绿色变革等改善城市能源利用效率方面的“数字红利”提供了经验证据和有益思考。

高潜水位采煤沉陷区资源化、能源化、功能化利用构想与实践

高潜水位矿区井工开采往往造成地表大面积沉陷积水,矿区生态环境发生变化,沉陷区国土资源由以土地资源为主转变为水资源为主、水土资源共存的局面。目前,采煤沉陷区水资源开发利用不充分,可再生能源开发、多能互补利用和废弃矿井抽水蓄能等方面具有得天独厚的条件和巨大发展潜力,采煤沉陷区国土空间功能也需结合现有条件重新定位与建构。在此背景下,提出高潜水位采煤沉陷区资源化、能源化和功能化利用构想。系统阐述了“三化”面临的科学问题,如采煤沉陷水域水资源量和水生态环境演变规律、地表残余变形规律;“三化”涉及的关键技术与模式,包括监测与评价技术,如“天-空-地-水-井”一体化协同监测技术体系、采煤沉陷区水生态环境调查评价方法、采煤沉陷区建设场地地基稳定性评价方法,以及治理利用技术及模式,如采煤沉陷区水生态环境修复技术模式、采煤沉陷区水资源保持与高效利用技术模式、水资源区域协调开发与高效利用技术模式、风光互补模式、制氢-合成氨-掺氨燃烧发电模式、废弃矿井抽水蓄能模式、农业用地功能构建(复垦地土壤重构)技术、建设用地功能构建(采空区注浆地基加固)技术、生态用地功能构建(地表水系重构与生态湿地建设)技术;并从产业融合、资金筹集、科技创新、区域统筹等方面提出了具体的政策建议。

“双碳”背景下新能源汽车蓄电池回收利用的法治优化路径

为实现“双碳”目标,我国大力发展新能源汽车产业,但与之相关的动力蓄电池回收利用管理仍处于探索阶段。生产者责任延伸制度尚未落实、现行法律对公众参与缺乏引导以及政府监管体系尚不完善等问题凸显。从动力蓄电池的特殊性入手,可探究其回收利用管理的理论基础。基于此,完善我国新能源汽车动力蓄电池的回收利用法律体系具有现实的必要和实践的可行。结合美国、日本的经验启示,提出法治优化路径:明确生产者、销售者、消费者及第三方企业等市场主体的法律责任与义务,以落实生产者责任延伸制度;引入税收、补贴、环境押金等经济激励机制,维持市场调节的良好运行;通过明确监管责任、加强准入管理和强化公众参与制度的方式完善政府监管体系,以弥补市场失灵,为实现循环经济发展的中国式现代化提供新的思路。

基于清洁供热与IDC排热的能源综合利用系统应用探讨

统筹协调各种能源互补特性,通过“源-网-荷-储”等各环节灵活配置,实现能源就地消纳,提升系统综合利用能效,并结合西安市某工程案例对系统应用情况进行了节能及经济性分析。结果表明:与传统方案相比,系统每年可节约标准煤171.92万t,减排二氧化碳428.6万t、二氧化硫2.84万t、氮氧化物2.68万t、烟尘1.65万t,且数据中心电能利用效率(PUE)为1.248,实际案例财务净现值64397.47万元,静态投资回收期4.43 a,动态投资回收期6.25 a。具有显著的节能性和经济性,可为相关区域能源综合利用系统规划项目提供参考。

计及氢能高效利用和热电灵活输出的综合能源系统源荷灵活运行策略

为进一步发挥氢能高效利用优势,构建绿色低碳能源系统,提出一种计及氢能高效利用和热电联产灵活输出的综合能源系统源荷灵活运行策略。首先,对源侧供能模型进行两方面改进:一是引入含风电制氢、燃气混氢、多能用氢和储氢的氢能利用模型,并考虑到电解水和甲烷化反应过程中的热量散失情况,引入热量回收装置,构建计及热量回收的氢能高效利用模型;二是针对常规热电联产灵活性不足的问题,构建含电锅炉和有机朗肯循环的热电灵活输出模型,以解耦常规热电联产“以热定电”和“以电定热”限制。其次,在荷侧引入含可转移、可削减和可平移的电、热柔性负荷,以缓解电、热负荷峰谷差,并与源侧相结合,形成源荷灵活运行模型。最后,综合考虑阶梯型碳交易成本、设备运行维护成本、弃风成本以及购能成本,建立综合能源系统源荷灵活优化运行模型。采用CPLEX求解器对所提综合能源系统源荷灵活运行模型进行求解,并设置不同场景进行对比。结果表明,相比常规氢能利用模型,考虑所提计及热量回收的氢能高效利用模型时,系统的总成本、碳排放量分别降低了1.92%、4.22%,并且引入热电联产改进模型后,其总成本、碳排放量可进一步降低4.08%、7.32%,实现系统低碳、经济和灵活运行。

能源富集区土地利用变化及驱动因素分析——以山西省为例

对山西省土地利用变化及驱动因素研究可以为黄河流域生态保护与高质量发展战略落实提供科学依据。基于1980-2020年7期影像数据,利用土地利用动态度、转移矩阵及地理探测器对山西省土地利用变化特征进行分析并探究土地利用变化影响因素。研究期内最主要的3种土地利用类型为耕地、草地和林地。建设用地动态度最大。耕地、草地及林地三者之间的相互转化最为突出。因子探测结果表明,不同研究时期山西黄土高原土地利用变化的主导因子不同。高程、坡度、土壤类型、人口密度、GDP等5个因子的平均解释力较强。因子间交互作用相对于单因子均有所增强,GDP、人口密度、城镇化等因子与其他因子间交互作用增强最为显著。

考虑氢能利用与需求响应的综合能源系统低碳优化调度

综合能源系统(IES)对提高能源利用效率、减少碳排放具有重要意义.为了更好地实现这一目标,提出一种考虑氢能利用与需求响应的IES低碳优化调度方法.在源侧,构建以氢能利用为核心的IES模型来优化设备运行灵活性;在负荷侧,考虑到用户用能特征,建立基于Logistic函数的需求响应模型来优化负荷曲线、协助降碳;同时,为进一步挖掘系统的碳减排潜力,在优化模型中引入阶梯式碳交易机制;最后,综合考虑系统购能成本、运维成本、碳交易成本以及弃风成本,以IES日运行总成本最小为目标函数进行优化调度.算例验证结果表明,所构建模型不仅达到负荷削峰填谷的效果,同时可以有效地降低IES的运行总成本和碳排放,具有较好的低碳经济性.

城镇化、技术创新影响全要素能源利用效率的中介效应研究——来自黄河“几”字弯的实证

采用全局参比Malmquist模型测算黄河“几”字弯都市圈城市2006—2021年的全要素能源利用效率,分析GML指数变化与全要素能源利用值的变化,利用三阶段中介效应模型分析城镇化、技术创新对黄河“几”字弯都市圈城市全要素能源利用效率的影响效应。研究表明:黄河“几”字弯大部分城市的全要素能源利用效率值呈现增长态势,且资源型城市高于非资源型城市,省会城市低于非省会城市;产业结构高级化是城镇化促进全要素能源利用效率的部分中介;经济增长是技术创新促进全要素能源利用效率的完全中介;降低环境污染是技术创新促进全要素能源利用效率的部分中介。黄河“几”字弯都市圈各城市应构建现代经济能源体系,加速产业升级与城市转型,建设低碳零碳负碳工程,推动技术创新与经济增长、绿色发展齐头并进。

考虑需求响应和热能梯级利用的园区综合能源系统多目标优化调度

园区综合能源系统(Park-level Integrated Energy System,PIES)供能设备多样,能源耦合机制复杂,是典型的复杂能源系统。为实现PIES低碳经济运行并提升风电消纳量以及解决系统因用能结构不合理导致的能源利用效率偏低问题,文中建立了电热需求响应模型优化负荷,并充分考量能量的“质”与“量”,基于热力学第一、第二定律建立了对系统碳排放约束性较强的综合能效模型,并将系统的热负荷根据能源品位进行细化区分,依据热能梯级利用理论,建立了能量耦合设备的数学模型。最后结合系统经济成本目标及系统综合能效目标建立了园区综合能源系统多目标优化调度模型,实现针对系统内各设备出力的调度。算例分析表明,文中提出的优化调度方案能够在提升系统风电消纳率及运行经济性的同时兼顾系统的低碳高效运行。

基于梯级利用的工业园区综合能源系统双层优化

目前中国仍有部分工业园区采用供电、供热、供气等各种能源供应系统单独规划和运行的方式,导致大量工业余热被浪费,系统能效低、碳排放高。为了充分利用工业余热并提高系统运行能效,提出一种含高温蒸汽热泵(high temperature heat pump,HTHP)的工业园区综合能源系统(integrated energy system,IES)双层优化模型。首先,构建含HTHP的工业园区综合能源系统架构。其次,针对IES能效较低的问题,利用余热的梯级利用原则与多能协同原则,建立含HTHP的综合能源系统调度策略。再次,建立包含设备容量规划优化与运行优化的双层优化模型,并提出优化模型的求解方法。最后,通过西北地区一个化工园区的实例分析,验证了所提方法的有效性。

高铁开通对城市能源利用效率的影响机制及空间溢出效应研究

将高铁开通视为一项准自然实验,基于2006—2019年城市面板数据,运用多期双重差分法实证检验高铁开通对城市能源利用效率的影响,并进一步分析其影响机制及空间溢出效应。研究发现:(1)高铁开通对城市的能源利用效率具有显著的提升作用。(2)高铁开通通过提高铁路货运效率、替代公路客运、优化产业结构及促进技术创新,提升了城市的能源利用效率。(3)高铁开通对邻近城市的能源利用效率存在正向空间溢出效应,并存在800公里的空间距离衰减边界。(4)高铁开通对城市能源利用效率的提升作用在不同区域、等级、规模、资源禀赋的城市存在显著的异质性,其中对中西部城市、小城市、普通城市、资源型城市的能源利用效率提升作用更为显著;此外,高铁开通对衰退型的资源型城市能源利用效率的促进效果最大,对成熟型的资源型城市的影响次之,但对成长型和可再生型的资源型城市不存在显著性影响。研究结论为理解高铁在能源利用效率方面的作用提供了新视角和新证据,也为实现“节能减排”和“交通强国”提供了政策启示。

碳交易政策对城市能源利用效率的影响及机制

能源利用效率提升是实现碳达峰战略目标的重要抓手。本文将能源利用效率区分为单要素能源生产率与绿色全要素能源效率,以2004~2022年我国284个地级市为研究样本,运用双重差分、连续型双重差分等方法考察检验碳交易政策对试点城市能源利用效率的影响及机制。结果显示:碳交易政策能显著提升城市单要素能源生产率与全要素能源效率,且政策效应随年份推移越发显著。机制分析表明:碳价上升有助于改善城市单要素能源生产率与全要素能源效率;碳交易政策能通过能源资源错配的纠正改善城市单要素能源生产率与全要素能源效率,而绿色技术创新的中介影响为负。碳交易政策有助于提升非资源型城市、非老工业基地城市单要素能源生产率与全要素能源效率,而对老工业基地城市单要素能源生产率存在抑制作用。本文基于城市能源利用效率提升的视角,为全国范围碳交易市场建设提供政策启示。

环境规制提高我国能源利用效率了吗?——基于面板门槛模型的分析

通过理论阐释环境规制在经济发展水平视角下影响能源利用效率的非线性传导机制,运用超效率SBM模型测算我国省域能源利用效率,利用面板门槛模型实证检验环境规制对能源利用效率的影响效果。研究表明:随着经济发展水平的提高,环境规制对我国能源利用效率的影响存在门槛效应,二者之间呈U型非线性关系。环境规制对能源利用效率的影响因地区经济发达程度的不同而存在差异。机制分析发现,环境规制在不同经济发展水平下对绿色技术创新、产业结构高级化及能源消费结构的影响均存在与基准回归结果一致的U型特征。文章为推动我国实现环境保护和能效提升的双赢局面提供了具有参考价值的经验证据和政策启示。

新能源利用与技术课程思政探究和改革

通过深入分析目前工科专业融合思政元素建设中已取得的成效、存在的主要问题,挖掘提炼各类课程所蕴含的思政元素和德育功能,提出新能源利用与技术课程思政改革和建设的可行方案,包括大纲修订、课程实施和评价方法等。通过实践,发挥课程的思政效应,帮助学生建立正确的人生观和培养优秀的文化素养。

考虑变掺氧富氧燃烧与利用LNG冷能的LAES的综合能源系统低碳经济调度

为促进风电消纳,减少火电机组的碳排放,解决综合能源系统(Integrated Energy System,IES)低碳经济运行问题,文中引入变掺氧富氧燃烧技术对燃气机组进行改造,并结合利用液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)冷能的液化空气储能(Liquid Air Energy Storage,LAES),提出了一种电热气冷IES低碳经济优化策略。首先,构建含变掺氧富氧燃烧燃气机组、利用LNG冷能的LAES、电转气(Power To Gas,P2G)设备、中央空调和溴化锂制冷机的IES架构,并建立各设备的数学模型;其次,引入阶梯式碳交易机制,建立了以系统运行成本最小为目标的电热气冷IES低碳经济调度模型;最后,采用MATLAB调用GUROBI求解器对多个场景进行求解,验证了文中提出的低碳经济优化调度策略可以提高系统的风电消纳、有效降低系统运行成本,实现碳减排。

基于动力蓄电池回收利用的新能源汽车产业低碳发展策略

随着全球能源危机和环境污染的严重性日益加剧,新能源汽车产业已成为全球发展的热点之一。动力蓄电池作为新能源汽车的核心技术之一,其回收利用已经成为新能源汽车产业低碳发展的重要策略之一。因此,探究基于动力蓄电池回收利用的新能源汽车产业低碳发展策略具有重要意义。

新能源汽车轻量化设计与材料创新:提高能源利用效率和续航里程的方法研究

随着环境保护意识的增强和能源危机的加剧,新能源汽车作为替代传统燃油车辆的重要选择备受关注。新能源汽车在续航里程和能源利用效率方面仍存在挑战。轻量化设计和材料创新成为提升新能源汽车性能的关键。本研究旨在探讨如何通过轻量化设计和材料创新,提高新能源汽车的能源利用效率和续航里程,为推动新能源汽车行业的可持续发展提供有效方法和理论支持。文章旨在探讨新能源汽车轻量化设计的意义、关键技术、挑战与解决方案,以及未来发展方向。

新质生产力视阈下能源高效利用技术创新的法制保障

新质生产力理论为我国能源高效利用进程奠定了制度基础,前瞻性地概括了我国能源高效利用的技术创新情景,以及在此基础上的制度创新愿景,由此实现对我国能源高效利用法制保障制度理性的生动诠释。技术创新源于竞争市场,唯有技术竞争型体制替代资源分配型体制成为能源产业发展的稳态动能,能源高效利用才会成为可能。技术创新难以孤立于制度创新而存在,以发展新质生产力为导向的制度创新直接决定了能源法律制度创新的战略方向和制度绩效,基于此,无论是政府市场边界的法律界定,能源竞争型市场的发展培育,甚至是能源产业企业家精神的制度养成均仰赖能源法律制度设计。

在生产和利用环节提高油气能源效率

尽管可再生能源的发展势头强劲,但在较长一段时间,油气资源仍将是全球能源消费的重要组成部分。提高油气能源效率,对满足全球日益增长的能源需求至关重要,也是实现能源安全、经济发展和环境保护的关键。尽管可再生能源的发展势头强劲,但在较长一段时间,油气资源仍将是全球能源消费的重要组成部分。