海水淡化厂与区域水-能耦合系统的协同调度

海水淡化厂具有能量密集、运行灵活的特点,是理想的电力需求响应资源。然而,现有关于淡化厂与电网协同运行的研究大多关注电网和淡化厂的一体化调度、无法适应双方自主决策的工程场景,对淡化厂运行约束的刻画也比较粗糙。该文研究反渗透淡化厂与区域水-能耦合系统(waterenergy nexus,WEN)的协同运行方法。首先,考虑淡化厂的生产流程、调节特性和运行约束,分别建立传统及新能源淡化厂的水-能管理模型;其次,在保障两类淡化厂和区域WEN自主决策和信息隐私的条件下,提出以双方调度计划互动为载体的“激励型”和“价格型”两种协同运行机制及调度模型,并提出基于二阶锥松弛和McCormick包络的求解方法。用算例验证所提协同运行机制、调度模型及求解方法的有效性。

电力行业水-能耦合关系研究综述

电力行业消耗了全球约8%的水资源,电力生产与输配过程中消耗的能源与水资源之间的相关关系被定义为电力行业水-能耦合关系.本文从电力行业水耗和节水潜力研究、电力生产与水资源空间分布匹配研究、电力行业水-能耦合关系与其他环境问题的关系研究三个角度对国际上相关文献的研究内容、研究方法和主要结论进行梳理.研究结果表明:冷却技术选择对电力行业的水-能耦合关系影响较大,电力生产的需水量与各地水资源禀赋在空间上不匹配,电力行业水-能耦合系统管理体系尚未建立且面临迫切的实际需求.

区域水-能耦合关系及资源短缺风险评估

资源禀赋差异的客观存在以及维护经济发展和社会稳定的客观需求为区域水和能源的可持续性供应带来挑战。水和能源在生产环节和消费环节相互依赖,厘清水和能源在供需环节的内在关联及相关风险对实现水和能源资源的有效协同管理具有重要意义。本文从水-能耦合关系出发,构建了区域水-能耦合指数和区域资源短缺风险评估模型,用于揭示区域水-能直接和间接关系,剖析区域间水-能耦合特征,以及评估区域内和区域间的资源短缺风险。以长三角地区为例,本文发现区域内社会经济和物质流动会使各省市之间形成资源依赖或掠夺关系,混合隐含水、隐含能的输入输出会导致各省市承受相应的溢出风险,因而区域内需对资源进行优化配置,确保资源供应的稳定性。本文为水-能源耦合关系研究提供了新的视角,有助于揭示区域资源供应可靠性,提供区域水-能协同优化配置的有效方案。

面向区域能源互联网的水-能协同优化:综述与展望

随着经济社会的发展,水与能源之间的联系越来越紧密,面向区域能源互联网的水-能协同优化已经成为未来研究热点之一。鉴于此,文中对水-能耦合系统的基本概念、耦合特性、重点领域、关键技术进行了归纳总结。首先,介绍了给排水系统的环节与结构,并对比了给排水系统与能源系统的异同;其次,探讨了水-能系统的通用耦合关系,并进一步说明了典型应用场景和物理层级下的水-能耦合形态;然后,针对水-能协同优化重点领域即模型构建、规划设计、运行管理、市场互动方面,从数学建模及研究思路角度进行了梳理与阐述;最后,从不确定性处理、多主体管理、灵活性挖掘、弹性提升方面对水-能协同优化关键技术进行了分析与展望。

燃煤机组脱硫废水零排放物料-能-水耦合机制及优化

湿法脱硫排出的废水是燃煤机组废水中最难处理的末端废水之一。热法固化是实现脱硫废水零排放的必然途径。通过构建整个燃煤机组厂级尺度热力系统虚拟仿真模型,从能量流、物料流、水平衡及其之间的相互影响机制的角度对比分析了目前三种主流不同脱硫工艺路线的优劣。在此基础上,提出了基于吸附式热泵和多效蒸馏浓缩,废热用于干燥的新型脱硫工艺,新工艺所需的高温烟气量最小,仅为旁路直喷式的1/5,为目前主流浓缩干燥方案的1/3,在回收水分的同时,极大降低高温烟气的消耗量,降低对主机安全性的影响。相关研究可以为燃煤机组脱硫废水零排放及深度节水提供新的解决思路。

区域水–能耦合系统的电–气–水混合潮流模型

在综合能源系统的框架下,研究区域水-能耦合系统的混合潮流模型和计算方法。目前,仅有少量研究关注电-水混合潮流,而这些研究又存在耦合方式单一、电-水单向耦合的问题。为此,考虑燃气机组和电转气设备的耗水特性,提出一种估算电转气设备耗水量的方法;在此基础上,考虑燃气机组、电驱动压缩机、电转气设备、水泵、燃气锅炉和电锅炉等多种耦合设备和耦合方式,提出电-气-水混合潮流模型,并进一步提出区域水-能耦合系统的4种运行模式及其混合潮流计算方法。最后,用IEEE-33节点配电网、11节点配气网和13节点配水网耦合形成的区域水-能耦合系统为算例,验证了所提电-气-水混合潮流计算方法的有效性。

煤炭资源型城市水-土-能耦合分析——以淮南市为例

煤炭资源型城市正在面临低碳发展的挑战,而燃煤发电需要消耗大量的水、土和能源资源。基于生命周期方法,嵌入耦合理论,建立了煤炭生命周期水-土-能耦合分析模型。基于该模型,定量分析了淮南市2020年燃煤发电生命周期中相关活动实际水、土、能资源总消耗量。结果显示,从生命周期阶段看,发电阶段贡献了最大比例的水、土、能消耗,开采阶段次之,加工阶段最少,其中发电阶段贡献了全生命周期水、土、能资源消耗的60.9%、84.5%和95.3%。从总消耗看,燃煤发电全生命周期的水、土、能资源消耗分别为9.38×10^(8)m^(3)、4.79×10^(5)hm^(2)和2.15×10^(7)tce,直接消耗的水资源和能源分别占91.2%和98.9%,间接消耗的土地资源占88.2%。因此,发电阶段和直接消耗是燃煤发电全生命周期的主要消耗环节,需采取科学有效的措施减少发电阶段造成的水、土、能直接消耗。

A new measurement method of crack propagation rate for brittle rock under THMC coupling condition

A new electrical method of conductive carbon-film(with waterproof and anticorrosion ability)was proposed to continuously measure crack propagation rate of brittle rock under THMC coupling condition.A self-designed coupling testing system was used to conduct THMC coupling fracture tests of the pre-cracked red sandstone specimens(where the temperature is only changed)by this new electrical method of conductive carbon-film.Calculation results obtained by the energy method coincide well with the test results.And the higher the temperature is,the earlier the crack is initiated and the larger the crack propagation rate and accelerated velocity are,which can prove the validity of the new electrical method.This new electrical method has advantages of continuously measuring crack propagation rate over the conventional electrical,optical and acoustic methods,and can provide important basis for safety assessment and cracking-arrest design of deep rock mass engineering.