大国竞争背景下伴生能源金属可持续供给研究综述

在大国竞争带来国内和国际金属资源战略发生重大调整的新形势下,科学分析伴生能源金属可持续供给问题对支撑能源转型、保障伴生能源金属供应安全具有重要意义。对大国竞争背景下伴生能源金属的可持续供给理论机制、评估方法、调控路径等进行了系统梳理,研究发现:大国竞争对伴生能源金属可持续供给的影响是在载体金属与伴生金属、供给与需求、国内与国际等多系统、多因素交互作用下的结果;经济学、地质学和产业生态学等不同领域的学者从原生供给潜力、循环利用潜力、需求变化和价格机制等不同侧面开发出了伴生能源金属可持续供给评估方法,随着大国竞争日益加剧,现有研究对伴生能源金属可持续供给趋势的分析从全球尺度向国家或区域尺度不断深入;学者们从不同产业链环节提出了包括资源增量路径、资源节约路径、资源替代路径和资源回收路径在内的伴生能源金属可持续供给调控路径;未来需深入解析大国竞争对伴生能源金属可持续供给的影响过程、路径等机制问题,融合多学科理论和方法,将大国竞争战略目标纳入伴生能源金属可持续供给调控路径的研究中,厘清“中国因素”在全球伴生能源金属可持续供给格局中的作用。

考虑伴生能源的煤矿综合能源系统两阶段运行优化

为解决煤炭矿区原有的粗放开采方式不能符合能源绿色环保发展要求的问题,本文首先根据煤矿瓦斯、乏风、涌水等矿区伴生能源的赋存特点、抽排方式以及利用现状,构建了基于伴生能源利用的矿区综合能源拓扑结构。其次,研究基于伴生能源利用的矿区综合能源系统拓扑结构,探究系统能量转移转化特点,对矿区用能设备进行数学建模,在保证系统安全运行的基础上以从外部购能费用最小为目标进行运行优化。最后,在考虑可再生能源出力波动、伴生能源产出不确定性以及负荷响应的基础上采用两阶段鲁棒优化对系统进行运行优化,建立min-max-min的优化模型,并采用列和约束生成算法对模型进行迭代求解。结果表明提出的运行策略具有良好的鲁棒性,能够最大限度地消纳煤矿伴生能源,保证矿区综合能源系统安全、经济、绿色运行。

我国油气田新能源和伴生能源的利用

新能源的利用尚处于起步阶段,节能增效潜力巨大。通过对太阳能、地热能、风能以及油田伴生气、高温含油污水、高温烟气的开发利用进行分析,并与常规能源进行对比,表明新能源和伴生能源对油气田节能增效的显著作用。

基于碳捕集-电转气的矿区综合能源系统协同优化调度

“双碳”战略目标下,为促进风光消纳与能源电力低碳转型、提高矿区能源利用率,提出一种含伴生能源和碳捕集与电转气耦合的矿区综合能源系统低碳经济调度模型。首先,综合考虑瓦斯、乏风、涌水等矿区伴生能源利用,建立矿区综合能源系统基本模型,并以碳捕集和电转气设备为耦合单元,促进节能减排与可再生能源消纳。然后,引入奖惩阶梯式碳交易机制,以矿区综合能源系统运行成本最小为目标,建立矿区综合能源系统协同优化调度模型。最后,以中国云南某大型煤矿为例,通过设置不同场景进行仿真分析。结果表明,所提模型能够促进矿区综合能源系统低碳经济运行,提高风光消纳率。

低碳矿区综合能源系统经济运行优化研究

针对煤矿开采过程中碳排放量高以及乏风、瓦斯、矿井涌水等伴生能源得不到及时有效利用的问题,提出一种低碳经济运行的矿区综合能源系统(coal mine integrated energy system, CMIES)。首先,为使矿区伴生能源得到充分利用,搭建了一个包含燃气轮机、乏风氧化发电单元、水源热泵等设备的CMIES模型。其次,为降低矿区碳排放量,在CMIES中加入光伏、风电、电转气与氢燃料电池等设备。同时,引入阶梯式碳交易机制与绿色证书交易机制(green certificate trading, GCT),通过“双机制”模型来约束系统碳排放、激励新能源设备出力。最后,调用CPLEX商业求解器,以购能成本、新能源设备运行成本、碳排放成本最小为目标函数进行求解。结果表明:优化后的CMIES碳排放量显著降低,运行成本大幅减少。

全清洁能源下的高品质矿区能源系统配置优化方法

面向“30·60”双碳目标,矿区能源利用方式的绿色、经济、高效转型成为我国能源革命的迫切需求。西部矿区拥有丰富的可再生能源资源禀赋,但仍面临着可再生能源就地消纳困难,电力设备投资成本高、利用率低以及外送输电通道有限的困难。为提升矿区用能清洁化程度,提升矿区能源供给的稳定性与可靠性,增强矿区对外部电网的支撑能力,提出全清洁能源下的高品质矿区能源系统(High-quality Coal Mine Energy System,HCMES)及其配置优化方法。首先,考虑西部矿山综合能源系统的负荷特点与伴生能源利用,结合可再生能源发电与废弃矿井抽水蓄能,构建全清洁能源下的HCMES架构。其次,考虑到矿区生产全流程负荷的需求响应能力,考虑系统的能量平衡约束,提出全清洁能源下的高品质矿区能源系统优化配置模型。最后,以系统年平均综合成本最小化为目标,将原问题转化为混合整数线性规划模型,求解生成高品质矿区能源系统优化配置方案。以我国西部某年产煤量1200万t的矿区实际数据为实例,验证所提模型与方法的有效性,并分析可再生能源出力与生产负荷需求不确定性对系统优化配置结果的影响。算例仿真设置了4种矿区能源系统配置方式:不配置储能、配置抽水蓄能、配置电化学储能、配置抽水蓄能(不外购电能)。结果表明,所提出的HCMES相较于其他配置方式可减少电气一次设备投资11.11%,相较于方式3可降低年平均综合成本7.91%,且最多可减少矿区生产用能总二氧化碳排放量91.17%。

融合柔性负荷和碳交易机制的矿山综合能源系统运行优化

为提高矿山伴生能源的利用效率,促进风电消纳和降低碳排放量,构建一种融合电热柔性负荷和碳交易机制的矿山综合能源系统经济运行优化模型。首先,综合考虑煤层气、乏风和矿井涌水等矿山伴生能源,给出矿山综合能源系统的基本架构;其次,揭示电/热柔性负荷对矿山综合能源系统优化运行的影响,建立电/热柔性的负荷模型;接着,将碳惩罚成本引入到系统运行优化中,以总运行成本最小为目标,构建矿山综合能源系统的低碳经济运行优化模型。仿真结果表明,所提模型能够兼顾系统的低碳性和经济性,提高风电利用率。

光伏新能源开发在中油公司油田生产中的应用研究

随着光伏新能源的蓬勃发展,其应用也变得越来越广泛,在不同的领域中应用,它也显示着不同的特色与特性,在中石油集团公司各大油气开采井场空地的创新性应用体现出它的双向特性和资源整合效益与效率,它在油田电力生产中,具有伴生能源-共生能源的性质,体现出了它的非凡的开采价值。

油气田伴生产品的销售策略研究

随着全球经济水平的不断发展,人类生活水平日益提高,同时赖以生存的环境资源消耗也在不断加速,而资源供应量是有限的,就要思考资源再生和重复利用。经济虽然提高了,环境却不断恶化,发出雾霾、全球变暖等危机信号,人类都在寻找各种补救措施,去找回属于家园的绿色。油气田的资源是我们重要利用资源之一,随着科技水平的不断提高,研究出的油气田伴生产品来缓解原始能源的消耗。然而对于伴生能源的利用和营销策略也需要跟随着发展的步伐,不断大踏步进行,来实现原始能源的有效缓解。

矿区多能互补近零碳供热模式研究

随着“双碳”目标的推进,矿区绿色低碳转型也在逐步加速,针对煤矿生产过程中重要的碳排放源燃煤锅炉淘汰后的供热缺口难题,结合“零碳矿区”理念,在煤矿矿区热负荷和热资源分析的基础上,以矿井伴生能源为基础热源,在矿区供热系统中引入短期储热和可再生能源,提出了3种典型的多能互补近零碳供热模式,能够有效提升矿区能源综合利用效率,大幅降低碳排放水平,实现整个矿区供热系统的近零碳排放。