考虑季节性储氢的区域能源系统优化模型

为全面评估新能源、季节性储氢等重大因素对区域能源系统规划的影响,缓解能源供应的季节性矛盾,提出一种考虑季节性储氢的区域能源系统优化模型。首先,根据新能源发电出力的历史数据,运用K-means聚类方法生成典型出力场景,并引入一定置信水平下的极限场景保证模型的鲁棒性;然后,考虑电制氢、季节性储氢等能源技术,充分发挥多场景、多时间尺度下不同能源形式的互补性,以能源供应系统总成本最小为优化目标,计及规划与运行阶段的各类约束,建立区域能源系统优化模型;最后,通过算例分析验证了所建模型在降低供能成本、消纳新能源等方面的有效性。

“面向‘双碳’目标的综合能源系统优化规划与运行控制”专刊征稿启事

近年来,气候变化成为全球各国关注的焦点,我国提出了二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和的“双碳”目标。未来能源系统的演化将向着节能减排、清洁高效的方向发展。低碳理念的渗透与各类低碳要素的引入将使得综合能源呈现出明显的能碳耦合特性与全新的运行模式,并广泛地影响系统的规划、投资、调度与运行等功能环节。

区域综合能源系统优化运行的配电网扩展规划

文章主要对区域综合能源系统优化运行进行了简单的论述分析,探究了配电网扩展规划与手段。

能源动力系统的优化与节能策略研究

本论文目的是改善电力系统的效能,降低能源消耗,探讨电力系统之优化与节能策略。在第一部分中,介绍了电力系统的优化方法,包括系统性能评价,优化目标与约束条件,优化方法与算法。接着,第二部分对节能策略的概念、含义、分类及实现方式进行了探讨,重点讨论了如何将节能技术应用于电力系统。在此基础上,结合能源系统优化和节能策略,探索两者的内在联系,提出相应的研究方法与技术。通过本项目的研究,为发电系统优化及节能降耗提供有效的策略与方法。

北方两典型村镇能源系统分析及优化

通过对寒冷地区两个典型村用能现状的实地调研,估算出两村居民生活能耗现状,黄村和清泉村能耗分别为27 044 MJ/(a·户)和24 533 MJ/(a·户)。结合当地资源现状与村镇的经济发展状况,对当地可再生能源供应系统做出优化选择,提出适合两村发展的能源供应方案。清泉村生物质资源丰富,优先考虑使用生物质能源代替商品能源,提出采用秸秆气化和沼气技术;黄村生物质资源不足,考虑充分利用太阳能资源,提出采用太阳能地板辐射采暖技术。最后比较两村优化方案,总结出寒冷地区两类典型村镇可持续发展的能源供应模式,为寒冷地区村镇能源规划提供了依据。

计及P2G与CCHP技术的综合能源系统多目标协同优化模型

兼顾系统净收益和可再生能源弃能率是当前综合能源系统协同运行的重点问题。在梳理当前研究的基础上,考虑P2G机组、CCHP联供机组、电制冷机等设备,设计了综合能源系统协同优化运行结构;以系统净收益最大化和弃能率最小化为目标,考虑各能源组件的模型和约束条件,构建了系统协同多目标优化模型,以及采用了多目标粒子群算法配合模糊综合评价法进行求解;设置四种不同能量转换情景进行算例分析,结合四种情景的结果对比可得,多样化能源转换设备的引入虽带来了折旧成本与运行成本一定程度的上升,但对于清洁能源的利用率具有明显的改善,也提高了能源利用效率,有效证明了多能协同优化系统的先进性。

基于园区能源系统组合优化及3E效益分析

针对园区热电能源系统的能源利用效率、环保性和经济性不高等问题,基于技术优化和机制优化提出园区能源系统组合优化框架,构建一个基准情景和四个优化情景,分析比较不同情景下的项目经济性和园区能源-经济-环境(3E)效益,以考察技术优化和机制优化的组合作用效果。结果显示:与基准情景相比,四种优化情景的净现值(NPV)分别提高595万元、1 098万元、1 880万元、2 854万元,内部回报率(IRR)分别提高5%、0%、3%和7%,投资回收期(Pt)缩短1年、0年、1年和2年;园区3E综合效益分别提高11%、-11%、0%、58%。表明电力和热力技术优化有较好项目经济性,但热力技术优化的3E综合效益较差,存在技术优化的局限性。热电组合优化情景的项目经济性和3E综合效益高于热力优化情景,但低于电力优化情景,存在中和效应作用。进一步对热电技术和机制组合优化,项目经济性和3E综合效益能达到最优。

基于Stackelberg主从博弈多目标模型的综合能源优化调度

为进一步提高综合能源系统的灵活性和经济性,将分布式能源站作为综合能源系统的研究对象,建立了能源站收益模型和用户获能满意度模型,在用户获能满意度模型内部,以用户获取最大综合效能和用户满意度构成多目标函数。在传统博弈模型基础上增加对用户满意度的考虑,将能源站作为决策者,用户作为反应者建立Stackelberg主从博弈模型,并通过天牛须分布式算法对模型进行求解。算例仿真结果表明,Stackelberg博弈在考虑用户满意度和新能源参与下的综合能源系统中有良好的适用性,天牛须分布式算法在对目标优化模型求解具有良好的可行性,最后验证了不同程度新能源接入系统时对系统的影响。

基于多种余能资源的冷热电联供系统设计与优化

当前工业园区针对不同介质、等级的余能进行了针对性的利用来满足用户单一的能量需求,这样的利用方式通常规模小、能量转换形式单一,且未对余能进行深度利用,因此余能利用率较低。对具体余能资源类型进行分析,由余能发电、余能制热与制冷技术形成综合能源供能系统,并构建双层优化算法模型,第一层采用遗传算法优化设备容量变量,第二层采用数学规划求解方法优化各设备24 h逐时出力。基于3种设备组合场景进行优化,案例结果表明通过对余能进行多方式利用,完成冷热电联供,可在增加少量投资成本的情况下,节省大量外部购能费用。在发电机组中,余能介质对烟气型有机朗肯循环机组产生较大影响,用户电需求对热水型有机朗肯循环机组容量产生较大影响;在余能供冷热场景中,由于蒸汽资源品位更贴近用户热需求,热水资源品位更贴近用户冷需求,蒸汽型吸收式热泵和热水型吸收式制冷机的容量一般较大。该优化方法可为工业余能的高效利用提供经济、可靠的优化工具。

“双碳”目标下统筹能源安全与低碳转型的我国能源系统演化趋势与路径研究

研究未来我国能源系统如何演化,探索“双碳”目标的实现路径具有重要意义。以宏观社会经济和重点用能行业发展分析为基础,以国家关于经济和能源等中长期规划为关键边界条件,综合考虑“安全、经济、环境”的能源发展需求,面向“双碳”目标,创新性地提出了中国能源系统预测优化模型(CESFOM),回答了能源绿色低碳转型若干重大问题,对我国中长期能源消费情况、能源供给情况、“双碳”目标实现路径等重点内容开展了深入研究。结果发现:我国能源活动碳排放预计在2029年前后达峰,峰值为109亿t左右,到2060年降至22亿t左右,届时可通过碳捕集、利用与封存技术(CCUS)和林地碳汇共同作用实现能源活动碳中和;一次能源消费总量预计在2033-2035年达峰,相比碳排放达峰要晚4~6 a,峰值为52亿~54亿t标煤(电热当量法),较2020年有6亿~8亿t标煤增长空间,到2060年逐步降至32亿t标煤左右;煤炭消费量预计在2028年达峰,峰值为45亿t商品煤,2035年前始终保持在40亿t商品煤以上,仍然发挥着能源安全压舱石和稳定器作用,到2060年降至8亿~10亿t,主要用于发电、供热和化工。煤电装机和年利用小时数预计在2040年前分别维持在13.5亿kW和4000 h以上,基础电源功能依然突出;至2060年,煤电主要发挥调峰和应急备用功能,装机预计保留8亿~9亿kW,年利用小时数降至不足1000 h。非化石能源大规模发展和零碳负碳技术是我国实现“双碳”目标的“双引擎”,预计到2035年非化石电源发电量达到6.7万亿kW·h(装机28亿kW),超越煤电成为第一大电源,到2060年将达到16.7万亿kW·h(装机74亿kW),成为绝对主体电源。对于必要留存的化石能源,CCUS将作为重要兜底手段发挥碳中和平衡作用,预计到2060年CCUS固碳能力达到13亿t/a左右。

基于CO_2排放达峰目标的中长期能源需求展望

随着中国经济社会的发展,能源消费与CO_2排放规模持续增加,温室气体排放对全球气候变暖影响也逐步加剧。分析展望中国中长期能源需求,研究和提出相应的能源可持续发展战略,是当前研究的热点。采用"自上而下"与"自下而上"相结合的思路,综合应用动态物质流分析、计量经济、弹性系数和能源系统优化等模型方法构建了中国中长期能源需求展望模型。以2030年碳排放达峰为目标,以碳税为减排驱动因素,设计了3个减排情景,对减排情景下的能源需求和碳排放进行了预测。结果显示:中国一次能源需求量将在2045年前后趋近饱和;一次能源结构将发生根本性转变,由"化石能源为主"向"化石能源为辅、清洁能源为主"转型;电力将取代煤炭成为第一大终端用能,电能替代成为终端能源消费结构转变的主旋律。

绿色校园的能源与资源利用专项规划——要点及实践

即将颁布实施的国家标准《绿色校园评价标准》中提出了"应编制校园中长期能源及资源综合利用专项规划"的要求。结合节约型校园及绿色建筑在国内校园中的实践,探讨在绿色校园建设中编制能源与资源利用专项规划的要点和难点,并以江苏科技大学新校区为例,介绍绿色校园能源与资源利用专项规划的具体内容。

新疆:推进铝、铜、镍、镁等有色金属下游产业链延伸发展

近日,《新疆维吾尔自治区工业能效提升行动计划》印发,其中提到开展高质量阳极技术、电解槽综合能源优化、数字化智能电解槽、铜冶炼多金属回收及能源高效利用、铅冶炼能源系统优化、锌湿法冶金多金属回收、浸出渣资源化利用新技术等一批共性关键技术的研发应用。推进铝、铜、镍、镁等有色金属下游产业链延伸发展。

西北寒冷地区典型村镇能源结构调研及分析

基于对西北寒冷地区常家河镇农村用能现状的实地调研,估算当地居民生活能耗现状;同时,通过对比东部寒冷地区典型村镇用能结构,得到西部寒冷地区能源结构特点,再结合当地资源现状及其经济发展状况,对当地生活能源潜力做出评估,并对当地可再生能源供应系统做出优化选择;最后通过经济性分析,提出适合常家河镇发展的低成本能源供应方案,总结出西北地区典型村镇可持续发展的能源供应模式。

基于碳排放与需求响应的园区IES双层优化调度

以往的综合能源系统供需侧管理研究,几乎完全忽略了电转气的余热回收和用户对天然气的灵活需求。为提高系统整体能源利用率,降低系统日运行成本和用户日用能成本,本文结合可再生能源和电、热、天然气能源的生产、转换以及储能设备,构建了考虑碳排放和需求响应的园区综合能源系统双层优化模型。利用对偶理论、KKT条件及Big-M法,将下层模型转换为上层模型的线性约束条件后求解。模型以系统是否考虑热电联产机组、改进后电转气技术、用户需求响应等,分成不同场景进行实验分析。仿真结果表明,基于电、热、气等能源设备协同供能作用下,需求响应的参与,降低了系统6.7%的日运行成本、用户10.7%的日用能成本及5.7%的日碳排放成本。

城市片区中能源规划的碳减排效益研究--以荆门绿色生态科技产业城为例

实现城市能源系统向可持续发展的低碳形式转变,将会对缓解气候变化越来越重要。若对城市整体直接进行能源结构优化,其成本高昂、实施难度巨大;而从城市片区级别开展多能源系统优化,更容易取得阶段性进展。本研究选取一个能源依赖型城市中的新建城市片区作为研究案例。研究通过规划发展情景的部分假设,应用多能源耦合系统,对城市片区的能源系统优化路径进行探索。通过分析对比能源系统性能的环境效益和经济效益,研究为城市片区能源系统探索了潜在的节能减排与经济发展路径。能源系统在关于能耗、经济性和碳排放等方面可量化的信息,有助于规划决策者在实践中把控未来城市片区的供能用能方式。

能源管理体系建立对承钢能源管理的深远影响

能源管理体系概念的产生源自世界范围内能源紧张和对能源问题的关注,世界经济的发展需求与能源制约的矛盾,唤醒和强化了大家的能源意识。在能源管理中人们逐渐意识到开发和利用节能技术和更新装备只是节能工作的一个方面,更需要应用系统的管理方法降低能源消耗、提高能源利用效率,所以能源管理体系建立、实施、保持和持续改进成为能源管理的关键纽带。

关于建筑工程建设中节能环保施工技术的应用研究

随着社会对可持续发展和环保意识的日益增强,建筑工程建设中的环保节能施工技术应用逐渐被重视。该文研究了现代环保节能施工技术的定义、分类及发展趋势,并详细探讨了这些技术在实际工程中的具体应用,包括建筑外保温技术、建筑内部环保节能技术,以及建筑能源系统优化技术。还结合实际工程案例,进行了详尽的效果评估和技术优化分析。通过对环保节能施工技术的深入研究,本文旨在为建筑行业提供一种有效的环保节能建设方法,以期实现环境保护与建设发展的双赢。

零碳建筑概念及关键技术梳理

随着“碳达峰、碳中和”目标的提出,零碳建筑越来越受到关注。从零碳建筑的定义和全生命周期评估出发,对零碳建筑领域的现有状况进行梳理,归纳现有的3种关键技术:能源效率措施、可再生能源技术和能源管理与优化系统,包括被动围护结构、地源热泵、太阳能光伏以及智能化管理平台等。分析研究了目前国外技术的发展情况,有助于研究人员、政策制定者和从业人员对2050年实现全球净零碳排放目标可能性的研究。

构建中国的能源-经济-环境系统评价模型

能源-经济-环境综合评价模型(3E模型)是开展国家能源系统规划的重要工具,中国在模型实际开发方面还落后于世界先进水平。该文根据国际流行的建模思路,构造了混合式3E模型TH-3EM(清华能源-经济-环境混合评价模型),利用可计算一般均衡模块描述经济系统整体,应用跨时段能源系统优化模块描述能源系统微观细节,通过在2个模块间建立双向闭合连接,描述能源系统与经济系统之间的互动关系,并保证模块结果的一致性。