倡导新发展理念优化低碳能源系统综合规划

在"碳达峰、碳中和"目标和信息技术新基建的新时代背景下,我国城乡能源系统进入了低碳转型和高质量发展的加速期.低碳能源系统具备"以人需求为本"的物质流、能源流、信息流"交织",在时间、空间维度上的动态网状结构特性,是源、网、站、荷、储一体化构成多元化的"复杂巨系统工程".本文面向城镇和乡村的区域能源系统,从创新、协调、绿色、开放、共享新发展理念出发,分析我国低碳能源系统高质量发展所面临的挑战和机遇,并从能效、环境和经济综合评价分析,基于时空大数据的智慧能源互联网系统云平台,能源技术和商业模式创新等综合规划视角,探索适宜我国未来低碳能源系统发展的规划理念和思路.

在协同进化框架下中国低碳能源系统转型

基于生态环境、制度创新、技术创新、能源系统和企业战略五个角度,提出一种新的宏观一中观一微观的多层次低碳能源系统转型的协同进化框架。政府通过健全生态环境保护的法律、产权、市场及其配套体系,制定相关低碳产业发展规划和低碳能源发展规划,完善相关的能源技术创新政策、财税政策、金融政策以及市场机制等制度创新引导企业积极调整企业战略,激发企业的环保动机,提升企业环保能力,积极投入生态环境保护的管理实践。

电网友好性低碳建筑能源系统评价方法研究

在“双碳”和电力需求侧改革的背景下,电网友好性低碳建筑成为未来建筑发展趋势,但目前仍未形成成熟的设计及评价体系。通过分析电网友好性低碳建筑能源系统评价影响因素,总结提炼评价指标,并采用层次分析法确定各指标权重,建立低碳建筑能源系统电网友好性评价方法,可为该类项目建设提供设计指导和评价依据,并做到以评促推,有利于电网友好性低碳建筑的示范和推广。

多目标优化的园区级低碳综合能源系统运行策略

低碳背景下,为解决工业园区能源需求和碳排放双重压力,构建由分布式可再生能源和清洁能源组成的低碳综合能源系统,首先建立园区低碳综合能源的源网荷储元件的数学模型,然后从技术、经济、能效和环境维度分析园区级低碳综合能源的源网荷储协同优化控制,最后设计自治、经济、低碳、高效和综合的运行策略,满足不同利益主体的目标需求。

基于低碳工艺与流程控制的钢铁工业园区综合能源系统低碳调度方法

钢铁工业作为我国能源密集型重工业支柱产业,是我国实现双碳目标的重要阵地。低碳转型工艺有助于钢铁产业实现节能降碳,而工艺转型使得钢铁园区综合能源系统结构更为复杂,运行调度面临巨大的挑战。基于传统高碳长流程钢铁企业综合能源系统结构,充分考虑现阶段较为可行的高炉注氢辅助还原铁以及电弧炉短流程炼钢2种低碳转型工艺,构建钢铁工业园区低碳综合能源系统架构以及模型,引入外购电动态碳排放因子及碳配额交易机制,提出了兼顾多能耦合以及柔性工序优化的园区低碳综合能源系统低碳调度方法。算例仿真验证了引入2种转型工艺的钢铁企业低碳综合能源系统的降碳潜力,并对新能源大规模接入电网后的园区运行情况进行了前瞻性分析,为钢铁企业的降碳工艺升级和园区综合能源系统低碳调度提供参考。

2050年我国低碳能源系统的形态、特征描绘和敏感性分析

碳达峰、碳中和目标将加速我国能源系统的低碳转型。为促进全社会的协同行动,需要一个未来低碳能源系统的清晰、完整图景来提供前瞻性引导。而目前,未来低碳能源系统的形态、特征以及敏感性因素尚研究不足。该文发展了一套能源-物质流耦合及敏感性分析方法,建立了2050年低碳能源系统的计量基础,描绘了其整体能源流向和二氧化碳排放源、汇的关系,并分析了其主要组成部分的结构和效率一旦发生变化对二氧化碳排放总量的影响。结果表明,未来低碳能源系统可能将呈现非化石能源为主的一次能源结构和发电结构以及高比例终端电力占比等基本形态,并可能具有电力部门负排放、工业部门排放最大等基本碳排放特征。该系统的碳排放总量对工业部门的电力占比和化石能源发电的效率变化最为敏感,其次是风电占比提高、更多煤电安装碳捕获和封存(carbon capture and sequestration, CCS)及化石能源发电的余热利用等。为此,该文建议严格控制化石能源的终端直接利用,加速电力部门低碳进程,加强探索难减排部门的低碳路径和非化石非电利用,以及大力建设智慧能源系统来保障多能互补。

智能社区低碳能源系统管理模式探索

智慧化是城市发展的大趋势,智能电网支撑智慧城市建设将成为研究热点,为智慧城市的单元-智能社区做好能源管理服务是非常有价值的研究方向。根据上海崇明陈家镇"和谐社区、绿色家园"的发展规划,结合陈家镇智能社区"智能社区低碳能源管理系统"的技术设想,建立"能源互联安全化、能源消耗可视化、节能增效可控化"的发展目标,采用平衡计分卡法对智能社区低碳能源系统的发展目标进行了管理驱动因素分析,通过构建覆盖价值链的业务体系与工作团队,实现对社区低碳能源系统可持续管理的探索。

智能社区低碳能源系统运营策略研究

智慧化是城市发展的大趋势,智能电网支撑智慧城市建设将成为研究热点,为智慧城市的单元-智能社区做好能源管理服务是非常有价值的研究方向。根据上海崇明陈家镇"和谐社区、绿色家园"的发展规划,结合陈家镇智能社区"智能社区低碳能源管理系统"的技术设想,对智能社区低碳能源系统的建设和运维进行综合效益分析,通过产业链分析确定利益相关方及定位,对利益相关方进行时间维度演化特征分析,提出各方市场发展策略建议。

夏热冬冷地区办公建筑低碳设计研究初探——以某办公建筑为例

基于低碳设计视角,探索夏热冬冷地区办公建筑的低碳设计实施路径。通过对碳排放构成分析,提出核心层、约束层、开放层三大减碳指标体系。结合夏热冬冷地区气候特征、办公建筑形体功能特征,对指标体系进行适用性筛选,得出适用于夏热冬冷地区办公建筑的低碳设计实施路径,概括为低碳空间设计、结构用材优化、低碳能源系统、智能化集成设计等。以某总部办公大楼作为工程实例,采用全生命周期碳排放计算方法对实例低碳设计实施路径进行验证,结果表明智能化集成设计、低碳空间设计减碳效益最为明显,占比分别为65.91%、28.21%,成为夏热冬冷地区办公建筑减碳设计的有效实施途径。

双碳目标下低碳综合能源系统规划关键技术及挑战

双碳目标下,能源系统深度脱碳势在必行。低碳综合能源系统是通过集成碳捕集技术、提高非碳能源比例、充分调动源-网-荷-储各能源环节灵活性资源等方法,主动或被动降低碳排放的多能源系统形态。文中对低碳综合能源系统规划关键技术进行了评述和展望。首先,梳理了现阶段能源转型目标和路径优化方法;然后,从碳捕集和可再生能源消纳两方面对低碳综合能源系统关键要素建模方法进行总结;在此基础上,根据不同低碳综合能源系统层级的特点,分别评述了集成碳捕集技术和高比例清洁能源的跨区级低碳综合能源系统规划方法、考虑多类型分布式清洁能源和灵活性资源的区域级低碳综合能源系统规划方法、计及用户用能及建筑特性的用户级低碳综合能源系统规划方法;最后,对不同层级低碳综合能源系统规划面临的挑战进行了展望。

区域低碳综合能源系统规划关键技术与挑战

区域低碳综合能源系统在“双碳”目标的实现路径中将扮演重要角色,其规划研究领域仍有许多关键技术有待突破。首先,提炼区域低碳综合能源系统的定义和特点;其次,分别从源侧、网侧、荷侧和储侧出发,分析区域低碳综合能源系统的形态特征及减碳潜力;然后,系统性梳理区域低碳综合能源系统规划的多能耦合建模、多能流分析方法、碳排放分析方法及不确定性分析方法;在此基础上,归纳总结区域低碳综合能源系统的规划模型及其求解算法,并做出评述;最后,对区域低碳综合能源系统规划未来面临的挑战进行展望。

基于供需精准匹配的综合能源系统优化关键技术及应用

随着新型城镇化的加速,城市普遍出现空间布局紧凑化、功能集中化的发展模式。大力推动低碳综合能源系统高效应用成为了建筑节能低碳运行的关键举措。虽然目前综合能源系统在国内外应用较多,但供需精准匹配一直是其高效应用的瓶颈。本项目以提升综合能源系统能效和规模化应用效果为目标,针对需求侧用能和供应侧供能的全要素,围绕“需求侧负荷特征及用能机理-综合能源系统多目标优化设计-综合能源系统协同精准调控”全过程,构建了基于供需精准匹配的综合能源系统优化关键技术体系,实现系统投资节约15%-20%,设计成本降低50%以上,系统运行节能量为17%-30%,集成可再生能源的系统节能量达到40%以上,并进行了大规模工程应用,对推进建筑领域运行节能减排起到了重要支撑作用。

“双碳”目标下中国能源发展与能源安全若干问题思考

碳达峰和碳中和目标的实现需要能源相关碳排放在尽快达峰后快速下降,加快煤炭减量和非化石能源替代,更好地统筹碳达峰和碳中和两个阶段性目标,同步推进终端用能电气化和电力部门低碳化。基于"世界与中国能源展望模型"对中国能源体系演变进行模拟后发现,实现"双碳"目标需要非化石能源规模化和化石能源清洁低碳化齐头并进。在此过程中,中国能源安全或将面临供需错配、能源电力系统不稳定、技术路线不确定等方面风险和挑战,需要协调处理好能源需求增长与绿色发展,化石能源与可再生能源发展,产业链上下游价格传导,绿色低碳技术与转型成本之间的关系。各地区各行业需有效落实并科学执行顶层设计规划,建议构建安全可靠的能源储备系统,建立统筹兼顾的利益平衡机制,并超前规划布局关键技术。

何谓“低碳经济”

低碳经济是以减少温室气体排放为目标,构筑低能耗、低污染为基础的经济发展体系,包括低碳能源系统、低碳技术和低碳产业体系。低碳能源系统是指通过发展清洁能源,包括风能、太阳能、核能、地热能和生物质能等替代煤、石油等化石能源,以减少二氧化碳排放。

积极发展金刚石行业为提升低碳经济服务

本文从我国高速发展的超硬材料的代表——金刚石（含装备、控制系统、产品系列化，产量绝对比、质量先进规范化）人手，阐述了其必然替代普通磨料。同时从金刚石的工程性作用，全方位阐述了它在矿产资源，特别是能源资源方面的无可替代的作用；从金刚石的功能性作用，阐述了金刚石的半导体性质在光伏效应、光伏电源的作用。这些都是确保低碳经济的极为重要的基本措施。

壳牌调低碳排放目标

壳牌计划淘汰加油站、建设充电站、减少碳排放。近日,壳牌公司发布《2024年能源转型战略》报告。壳牌重申了2050年前成为净零排放能源公司的雄心,但调低了到2030年的碳排放目标。壳牌在为当今世界提供所需能源的同时,帮助建立未来的低碳能源系统。

低碳生态能源经济循环农业系统工程典型模式及配套技术

面对中国当前低碳生态能源经济循环农业系统工程复杂动态系统中存在的一些关键问题,仅凭单个学科的理论方法难以解决,在研究德邦牧业及其所在地高塘乡复杂动态生态能源经济系统发展问题中,将系统工程理论方法与其它学科理论方法交叉结合,进行集成创新,建立了区域双充分低碳生态能源经济循环农业系统工程典型模式和全乡四责任制低碳生态能源经济循环农业系统工程典型模式.这两种典型模式的建立步骤是:首先建立原系统发展各年的顶点赋权图模型,生成反馈系统的发展对策;继而建立仿真评价模型,对对策的实施效应进行定量仿真评价;最后根据设定的目标和仿真评价的结果调整确定科学合理的对策,进行实施.典型模式及配套技术实施的结果是:通过猪粪尿沼气能源充分开发利用工程和养种反馈循环沼液资源开发生物链工程,分别建立了低排放、低污染、低能耗、高效率的沼气能源开发的沼气能源产品供应链和绿色无公害农产品供应链.这为解决"三农"问题探索出了一条顶天立地、集成创新的系统开发新路.

面向源荷互动的建筑电网数据共享现状与展望

数字技术与能源融合构建是推动绿色低碳技术攻关的重要工具,而数据共享则是促进产业深度融合、推动全链条创新的关键抓手。在未来新型电力系统中,基于数据共享的源荷互动有望成为助推智能电网和建筑能源系统低碳转型发展的关键环节。如何有效协同建筑等用户侧与电力系统,实现供需两侧数据的有效互通,是迫切需要探索的核心问题。本文针对当前建筑等用户侧与电力系统供给侧之间的电力数据共享现状及发展趋势进行了研究。首先,调查了建筑供、需两侧对用电数据的监测与应用现状。接着,对当前建筑与电网的互动模式与机制进行了详细综述。最后,结合未来发展需求,提出了相关发展趋势及政策建议,旨在为建筑能源系统的低碳发展及建筑更好地融入整个低碳能源系统提供有益参考。

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。

先进核能技术发展与展望

核能作为清洁、低碳、安全、高效的基荷能源,在应对全球气候变化中起到积极的正面作用。福岛核事故后,国际社会对核能安全性提出了新的、更高的要求;同时在开放的电力市场环境中,核能的大力发展又受制于经济性和环保等方面的因素。世界核能界正探索和开发新一代先进核能技术,以期解决核能发展的相关问题。本文调研了国际组织和主要核能强国的先进核能技术的发展情况,介绍我国先进核能技术的发展,浅析未来先进核能技术的发展趋势、重点发展方向和共性技术。