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。

含电转气和碳捕集耦合的综合能源系统多时间尺度优化调度

为提升综合能源系统(integrated energy system,IES)的可再生能源消纳以及低碳经济效益,提出含电转气(power-to-gas,P2G)和碳捕集(carbon capture system,CCS)耦合的综合能源系统多时间尺度优化调度模型。首先,建立基于阶梯型碳交易机制的含P2G和CCS耦合模型,并构建多能量转换设备和储能设备组成的电-热-冷综合能源系统;其次,基于多时间尺度的优化调度策略,以购能成本、运维成本、碳交易成本、弃风光成本为目标函数建立日前-日内滚动-实时调整3个阶段的优化调度模型;最后,以四川某工业园区为例进行仿真,结果证明本文提出的模型有效提高了综合能源系统的低碳经济效益、能源利用率和系统稳定性。

基于信息间隙决策理论的含碳捕集−电转气综合能源系统优化调度

【目的】为科学统筹综合能源系统运行经济性、稳定性和低碳性优化目标,采用何种技术手段以提升能源转化效率,减少系统能源浪费和区域环境污染,是当下综合能源系统合理优化的主要问题。为此,提出一种基于场景生成与信息间隙决策理论的含碳捕集与封存(carbon capture and storage,CCS)—两段式电转气(power to gas,P2G)综合能源系统低碳优化策略。【方法】在技术层面,通过对电P2G两阶段精细化建模,提高氢能利用效率,建立热电联产(combined heating and power,CHP)-CCS-P2G耦合模型;在市场机制层面,引入阶梯型碳交易模型以降低系统中CO_(2)排放量。最终,基于信息间隙决策理论(IGDT)构建不同风险偏好下的优化调度模型。【结果】以典型综合能源系统进行算例分析,仿真结果表明所提模型可提高风光消纳率,实现系统低碳、经济、稳定运行。【结论】该优化策略可有效帮助决策者根据其风险偏好制定风险规避与风险追求策略下的调度方案,实现系统不确定性与经济性的平衡。

考虑电转氨和生物质废能转换的农村化工综合能源系统低碳调度方法

农村地区能源绿色转型发展是构建现代能源体系的重要组成部分,而引入化工类产业在促进乡村振兴的同时,也带来严重的污染问题。因此,研究农村化工生产脱碳及园区能源结构优化对实现“双碳”目标和农村现代化具有重要意义。该文提出一种考虑电转氨和生物质废能转换的农村化工园区综合能源系统低碳调度方法,通过利用富余可再生资源产生绿氨,考虑碳-氨耦合过程,将绿氨与碳捕集设备联合运行促进化工生产,同时利用生物质能替代燃煤发电,三者构建化工园区联合生产单元,进而降低园区碳排放及运行成本。首先,建立电转氨两阶段模型和生物质废能转换模型及其能流关系。其次,构建化工园区联合生产单元,分析其电、热、气以及碳能量耦合特性。再次,引入有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)余热发电和负荷侧综合需求响应,综合优化化工园区联合生产单元。最后,以化工园区运行总成本最低为目标,通过不同场景对比分析证明所提调度方法对化工园区有较好的改善作用,可为农村产业结构调整和能源转型提供理论支持。

阶梯碳下考虑耦合电转气-碳捕集和热电联产灵活输出的综合能源系统优化调度

“双碳”目标下,为进一步降低综合能源系统(integrated energy system,IES)碳排放,提升可再生能源消纳能力,提出一种IES低碳经济运行优化策略。首先引入阶梯型碳交易机制约束IES的碳排放;然后建立耦合电转气(power to gas,P2G)和碳捕集系统(carbon capture system,CCS)模型,并细化P2G两阶段运行;接着在传统热电联产机组(combined heat and power,CHP)中引入卡琳娜循环与电锅炉联合运行,构造热电灵活输出的CHP模型;最后以系统运维成本、碳交易成本、购能成本和弃风弃光成本之和最小为优化目标,构建IES低碳经济调度模型,并设置不同运行场景对比分析。结果表明:IES碳排放减少38.45%,运行总成本降低10.37%,验证了所建模型的低碳性和经济性。

需求响应激励下耦合电转气、碳捕集设备的综合能源系统优化

为了充分调动用户侧柔性负荷资源,发挥氢能的低碳特性,本文提出了一种需求响应激励下耦合两阶段电转气和碳捕集设备的综合能源系统优化方法。首先,构建两阶段电转气、碳捕集、氢燃料电池和储氢罐等设备组成的氢基综合能源系统。其次,结合负荷能源转换间耦合关系与调节特性,引入阶梯型需求响应激励机制并对补偿基价、区间长度、价格增长率3个参数进行自适应优化。最后,设置多种场景,用多目标灰狼算法对系统的供能侧、需求侧和阶梯型需求响应激励机制进行优化求解。结果表明,基于此方法系统运行的总成本和CO_(2)排放量都有所降低。

计及电转气-风-火-核-碳捕集的多源联合系统优化调度

在风-火-核-碳捕集多源联合系统中,核电机组在参与电网调峰时存在调峰深度选择不精确的问题。此外,该多源联合系统还存在风电消纳不足的问题。为此,构建了一种计及线性化核电机组调峰深度模型的电转气(power to gas,P2G)-风-火-核-碳捕集多源联合系统,并对该系统进行了日前优化调度。首先,基于核电机组负荷跟踪模式,通过引入连续变量,提高了调峰深度选择的准确性;然后,分析了碳捕集电厂-P2G联合运行模式及需求响应资源对促进风电消纳的积极作用;最后,以系统综合运行成本最低为目标函数,同时考虑碳交易机制,在Matlab平台搭建仿真模型,验证了所构建多源联合系统的有效性。结果表明,相较于核电机组采用固定调峰档位的多源联合系统,所构建的多源联合系统能够在保证核电机组安全稳定运行的同时,实现风电完全消纳,系统碳排放量与综合运行成本分别下降了13.74%与6.27%,提高了系统运行的低碳性与经济性。

多时间尺度下计及综合需求响应和碳捕集-电转气联合运行的综合能源系统优化调度

对源侧进行低碳化改造、荷侧辅以综合需求响应策略有利于“双碳”目标的实现。为此,提出一种多时间尺度下计及综合需求响应和碳捕集-电转气联合运行的综合能源系统低碳优化调度策略。源侧在碳捕集电厂中引入储液罐,形成碳捕集电厂的综合灵活运行方式,并构建计及碳捕集电厂和电转气设备的新型联合运行模型;在荷侧分析需求侧资源在不同时间尺度下的响应特性,建立不同时间尺度下的价格型、激励型需求响应模型,通过源荷协调配合提升系统的低碳性能;提出源荷互补的综合能源系统多时间尺度低碳调度策略,构建含综合需求响应的日前-日内-实时调度模型。算例结果表明,所提模型能够充分利用源荷资源参与调节,实现系统低碳、经济、稳定运行。

生物质电转气技术的生命周期评价

为了研究生物质电转气技术的环境影响,选用玉米杆、稻秸这2种生物质,采用生命周期评价(LCA)模型全面评价了生物质电转气技术的全生命周期过程,利用SimaPro软件对生物质的获取、生物质直燃发电、CH_(4)和H_(2)的生产、CH_(4)的运输及利用等阶段进行生命周期评价,得到各阶段主要的环境影响类型,并对比分析了玉米秆和稻秸的环境影响潜值。结果表明:海洋水生毒性、全球暖化、淡水水生毒性以及酸化是表现较为突出的环境影响类型;在海洋水生毒性这一环境指标上,稻秸电转气技术是玉米杆电转气技术的2.8倍;在全球暖化、人体毒性、酸化等环境影响类型上,玉米秆和稻秸的影响程度较为相似。

含碳捕集-电转气的风光火储一体化系统优化运行

碳捕集、电转气装置能够利用系统富裕新能源捕集火电燃烧所产生的碳排放,并生成燃气,形成碳资源循环利用链.为降低系统碳排放,促进新能源消纳,提升系统运行灵活性,提出含碳捕集-电转气(CC-P2G)的风光火储一体化系统架构,并设计其优化运行模型.重点讨论该架构电能流和碳流的运行特性;考虑配额制下碳排放交易收益,以一体化系统综合效益最大化为目标,综合考虑各类设备运行特性,提出其优化运行模型.算例验证了CC-P2G系统在提升新能源消纳能力和系统运行效益方面的效用.结果表明,CC-P2G系统与碳排放配额交易等市场机制有效配合,能够在降低系统整体碳排放的同时提升运行效益.

含碳捕集及电转氢设备的低碳园区综合能源系统随机优化调度

针对工业园区的零碳转型需求,建立了一种“新能源发电+氢储能”与“火电+碳捕集”的多能互补技术组合。系统考虑将氢能直接售卖给氢能汽车获益以达成经济性目标,将氢能汽车减排量加入碳交易以实现低碳性目标。通过可再生能源渗透率、弃风弃光率及氢能汽车减排量3个指标来量化系统的低碳效益。考虑风光出力不确定性,基于蒙特卡洛算法对风光曲线进行场景生成,基于概率距离削减法削减至4个典型场景,然后采用随机优化方法分析典型日运行成本。结果表明:该系统既能增加风光新能源的消纳、降低碳排放,又能降低系统日运行成本,验证了零碳园区转型的可行性。

考虑碳捕集和电转气的零碳园区综合能源系统经济调度

针对园区综合能源系统的多能耦合和零碳运行问题,提出一种考虑碳捕集和电转气的零碳园区综合能源系统经济调度策略。首先,分析园区综合能源系统架构,建立考虑碳捕集和电转气的电、热、冷、气多能耦合的园区综合能源系统模型;其次,综合核算园区生态碳汇、能源生产碳源等,提出适用于园区综合能源系统的零碳指标,以系统经济效益最优为目标建立零碳园区综合能源系统经济调度模型;最后基于不考虑碳中和约束、考虑碳中和约束及考虑碳捕集和电转气联合运行的3种场景,结合分时电价并采用改进粒子群算法对经济调度模型进行求解。结果验证了所提模型和方法的有效性,考虑碳捕集和电转气联合运行的方式可提高清洁能源的消纳率、降低系统运行的成本,同时实现园区综合能源系统的碳中和。

面向电网互动的绿电转氨单元变工况特性和互动能力评估研究

电氢可逆技术能够有效利用现有的氢能储备实现能源之间的互济互补,是电力应急保供中不可缺少的环节。该文以绿电转氨单元为研究对象,从反应平衡移动和设备工况波动两维度研究电氢可逆应用场景下,工厂中氢源逆向分流对绿电转氨单元的产量产率、换热器面积和压缩机功率等重要技术指标的影响。研究表明:反应平衡方面,当氢源逆向分流率增至5%时,反应器中的氨产率下降为基础工况下的95.99%,氮元素的转化率由33.81%下降为9.82%,反应平衡产生一定程度的逆向移动;设备工况方面,氢源波动将改变工艺流程中的合成气循环流量,需对工艺流程中的设备采取针对性的调控以维持生产稳定。以年产7.5万t的绿电转氨单元为例,可承担的最大氢源分流率为5%,该单元可支撑电网的最大发电功率为1418.39 kW。若能在氢源分流时,按需增加提纯设备的冷却剂用量,单元可承担更多的氢源分流量。

考虑宽功率波动影响的电转气场站容量分布鲁棒优化配置

新能源发电的波动性会加速电转气场站内电解水设备的老化,现有优化模型无法有效计及宽功率波动对电解水设备寿命及电转气场站容量配置的影响。在此背景下,提出了考虑电解水设备寿命的电转气场站容量分布鲁棒优化配置模型。首先,提出一种考虑功率波动影响的电解水设备寿命折损评估模型,进而建立了含电转气场站的电-气综合能源系统优化规划模型,对电转气场站内电解水、甲烷化和储氢罐的容量进行优化配置。其次,基于1-范数约束和∞-范数约束构建源荷场景的概率分布模糊集,将规划模型改写为“min-max-min”形式的分布鲁棒优化模型,并利用列与约束生成算法进行求解。最后,利用测试算例对所提模型和算法进行验证。结果表明,所提模型能够更准确地计算电转气场站的经济效益,延长电解水设备预期使用寿命。

电转声技术在广播电视节目传输中的应用研究

电转声技术是一种将电信号转换为声音信号的技术,广泛应用于各类音频处理领域,特别是在广播电视行业中扮演着至关重要的角色。广播电视节目传输对信号的质量和稳定性要求极高,涉及多种信号格式、广泛的频率范围以及大的动态范围。这些信号特性对电转声技术的性能和处理能力提出了具体要求,确保节目内容能以最佳质量传达给观众。深入探讨电转声技术在广播电视节目传输中的关键应用,包括信号的接收、处理与输出,通过相关案例分析展示该技术如何有效提升节目传输的质量与效率。

碳交易背景下电转气虚拟电厂低碳经济调度

碳交易背景下,电转气虚拟电厂是一种将电力和气体生产和存储相结合的系统,以实现更低碳经济的能源调度。本文提出的碳交易背景下电转气虚拟电厂低碳经济调度,旨在通过优化能源调度、管理碳价格、有效储能和参与碳市场等方式,实现低碳经济调度,既有助于减少碳排放,又有助于经济效益。虚拟电厂低碳经济调度的目标是最大限度地优化可再生能源的利用,减少碳排放,并实现可持续的能源管理,从而推动低碳经济发展。

嗜碱芽孢杆菌电转化方法的优化

优化了嗜碱芽孢杆菌(Bacillus alcalophilus)TCCC11263的电转化条件,电转化条件包括细胞生长状态、电击场强、电击缓冲液组成、质粒DNA浓度。建立了一种适用于B.alcalophilus TCCC11263的电转化体系。结果为:B.alcalophilus TCCC11263培养至OD600为1.0时,电转化效率最高,DNA的转化子数达0.14×103个转化子/μg;用含0.5mol山梨醇、0.5mol甘露醇、10%甘油的电击缓冲液洗涤细胞,在场强21kV/cm、电阻200Ω,电容25μF的电击条件下,加入0.7μg质粒DNA,电转化效率达到1.5×103个转化子/μgDNA。

计及电转气的电–气互联综合能源系统削峰填谷研究

作为未来能源利用的重要形式,电–气互联综合能源系统同样受到高渗透率新能源的威胁。电转气技术的能量转换和时空平移特性为新能源消纳和负荷削峰填谷提供了有效途径。提出一种削峰填谷模型,通过电转气和燃气轮机协调作用平滑电–气互联综合能源系统净负荷曲线,并兼顾系统运行的经济性。算例采用修改的IEEE39节点电力网络与比利时20节点天然气网络耦合系统,分析比较4种场景下的风电消纳能力、净负荷波动情况和系统运行成本,验证了电转气和该文所提削峰填谷模型能够有效平抑净负荷波动并提高系统风电消纳能力。最后分析削峰填谷目标的经济折算系数对削峰填谷效果的影响。

电转气技术的成本特征与运营经济性分析

随着电转气技术的逐渐成熟和商业化,多能源系统的大规模交互式互联运行成为可能。电转气技术可以将电能转换为天然气,利用天然气系统实现电能的消耗、储存和运输,为电力系统电能储存和利用提供了新思路。然而,因为安装容量的技术瓶颈、有限的利用效率、较高的安装和运行成本等因素,所以现阶段电转气技术尚未能大规模普及。在此背景下,参考国外先进的示范工程和运行经验,详细分析和对比了电转气技术的经济成本和多能源系统互联运行的经济效益,并在此基础上初步探讨了电转气设备运营的经济性。综合现阶段的技术经济条件,电转气技术尚不适宜作为储能手段大规模应用于电力系统优化调度,但其在特定场景下可以有效提高多能源互联系统的整体效益。可以预见,随着技术成本降低和电力市场化改革的深化,电转气技术有望在与燃气机组联合优化、参与电力市场辅助服务等方面发挥越来越明显的作用。

苏云金芽胞杆菌高效电转化方法的建立

电转化已经成为苏云金芽胞杆菌工程菌构建过程中非常重要的一种外源基因导入方法.高效率的电转化方法将加速这类研究进展.通过对培养基、培养时间、感受态细胞制备、电转化缓冲液、电压参数的优化,建立一种高效的苏云金杆菌电转化方法.苏云金杆菌生长在含有0.5 mol/L山梨醇的BHI培养基中,30℃振荡培养至OD600值达到0.6～0.8,细菌细胞经1 g/L蛋白酶K在37℃处理20 min,然后用电转化缓冲液洗涤2遍,设定电压为1 800 V,电击1次.利用该方法,pHT315质粒在苏云金杆菌中的转化效率大幅提高.